CC BY
17УДК 504.4.06:556.53 DOI: 10.35567/1999-4508-2018-3-4
К ВОПРОСУ ОБ АПРОБАЦИИ «ПОСОБИЯ ПО ВЫБОРУ ПРИОРИТЕТНЫХ ДЕЙСТВИЙ, НАПРАВЛЕННЫХ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ РЕАБИЛИТАЦИЮ ВОДОЕМОВ»
СООБЩЕНИЕ 1. ВЫБОР МЕТОДОВ РЕАБИЛИТАЦИИ МАЛОПРОТОЧНЫХ ВОДОЕМОВ (НА ПРИМЕРЕ ОЗЕРА ИРТЯШ)
© 2018 г. А.Н. Попов, Т.Е. Павлюк, В.Ф. Мухутдинов, Е.В. Загайнова, А.С. Полыгалов, В.В. Сандалова, О.А. Милицына, Е.А. Бутакова
ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов», г. Екатеринбург, Россия
Ключевыеслова:экологическаяреабилитация,эвтрофирование,гидрохимическая характеристика, гидробиологическое состояние, биогенная нагрузка, трофическое состояние, антропогенное загрязнение, качество воды, оз. Иртяш.
Представлены результаты прикладного исследования в рамках апробации разработанного в ФГБУ РосНИИВХ «Пособия по выбору приоритетных действий, направленных на экологическую реабилитацию водоемов».
Объектом исследования является оз. Иртяш, Каслинского района, Челябинской области. В последние годы качество воды оз. Иртяш ухудшилось, периодически стали возникать чрезвычайные ситуации, связанные с массовым развитием синезеленых водорослей. При массовом развитии и отмирании синезеленых водорослей появляются метаболические токсины, снижающие потребительские качества воды.
Изучено формирование гидрохимического режима водоема с учетом всех воздействующих факторов, проведена оценка факторов, влияющих на процесс формирования гидробиологического и гидрохимического режима оз. Иртяш. Определены потоки загрязняющих и биогенных веществ. Дана оценка трофического статуса водоема по гидробиологическим показателям. Выявлены источники антропогенного загрязнения территории озера.
Антропогенное воздействие на озера может вызывать либо эвтрофи-кационные процессы, либо ухудшение состояния за счет техногенного воздействия, либо иметь последствием оба процесса - эвтрофикацию и ухудшение гидрохимического и гидробиологического состояния водоема. Эвтрофикацию могут вызывать и природные процессы (например, естественное старение озер).
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
В работе [1] изложено основное содержание разработанного ФГБУ РосНИИВХ «Пособия по выбору приоритетных действий, направленных на реабилитацию непроточных и малопроточных озер» (далее «Пособие...»), позволяющего определить оптимальный набор мероприятий, направленных на экологическую реабилитацию водоемов. Исходная информация опирается на натурные и расчетные данные для конкретного водного объекта, расчеты основных потоков загрязняющих и биогенных веществ, определение трофического состояния водоема с экосистемных позиций, ранжирование потоков веществ по значимости влияния, выбор оптимального набора методов по эффективной реабилитации водного объекта. Применение основных положений «Пособия.» возможно при условии, что лимитирующим элементом этих процессов является фосфор общий, т. е. соотношение концентраций азота валового к фосфору валовому должно быть не менее семи.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При выборе изложенном в «Пособии.» метода реабилитации водоемов определен порядок необходимых мероприятий:
1. Проводится батиметрическая съемка водоема с определением глубин воды и мощности донных отложений. Определяются средняя глубина, объем воды и донных отложений, зависимость площади и объема водоема от уровня воды, период водообмена.
2. Определяются степень зарастаемости водного объекта и средняя биомасса на единицу площади.
3. Проводится оценка гидрохимического и гидробиологического состояния водного объекта.
4. Оценивается химический состав донных отложений и уровень вторичного загрязнения от них.
5. Для эвтрофируемых водных объектов:
- определяется удельный поток фосфора (общего) в водные массы (Гсум, г/м2 ■ год):
Г = Г
сумм в:
+ Г
(1)
где Гвнешн - удельный поток фосфора (общего) в водные массы водоема, формируемый за счет внешних источников поступления, г/м2-год; Г - удельный поток фосфора (общего) в водные массы водоема от
внутренних источников поступления, г/м2 ■ год.
Г
П„
(2)
где Пвнешн - поступление общего фосфора из внешних источников за вычетом выноса с истоками, г/год;
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Г
= П + П + П
рс ст а'
+ П + П + П + П + П
рх отд лп тер и
(3)
где Прс - поступление фосфора с речным (русловым) стоком (при прямом
рс
методе определения является интегральной характеристикой территории водосбора, при косвенном - не учитывается), г/год; Пст - поступление фосфора со сточными водами промышленности, ливневой и хозяйственно-бытовой канализации, сбрасываемыми непосредственно в водоем, г/год;
Патм - поступление фосфора с атмосферными осадками, г/год; П - поступление фосфора от садкового рыбного хозяйства, г/год;
рх
Потд - поступление фосфора от отдыхающих на территории рекреации, г/год;
Плп - поступление фосфора с листовым опадом, г/год;
Птер - поступление фосфора с недренируемой водотоками территории
водосбора водоема, г/год;
Пист - вынос фосфора из водоема с водой истоков, водозабором, г/год.
Для непроточных водоемов П равен нулю.
Fв - площадь водоема при фактическом уровне воды, м2.
Г = Г + Г + Г, + Г , (4)
внутр дв дмо фпл нм 4 '
где Гдв - удельная нагрузка фосфором от плавающей и затопленной древесины, г/м2 • год;
Гдмо - удельная нагрузка фосфором от донных отложений, обусловленная окислением стойкого мертвого органического вещества, г/м2-год; Гфпл - удельная нагрузка фосфором, обусловленная окислением биомассы фитопланктона, г/м2 • год;
Гнм - удельная нагрузка фосфором, обусловленная окислением биомассы макрофитов, г/м2 • год.
Далее устанавливается фактический трофический статус водоема, источники поступления фосфора ранжируются по массе поступающего ингредиента, определяется необходимое для достижения задаваемого уровня трофности снижение биогенной нагрузки. На основании ранжирования устанавливается, инактивация каких источников будет соответствовать достижению поставленной цели, с учетом наилучших доступных технологий (НДТ) выбираются методы их нейтрализации. В случае недостижения необходимого снижения поступления в водоем ингредиента повторно составляется прогноз состояния водного объекта после инактивации дополнительно выбранных источников.
Выбор объекта и обоснование необходимости его реабилитации
В настоящее время единственным источником питьевого водоснабжения г. Озерска и технического водоснабжения НПО «Маяк» является
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
оз. Иртяш. В 2012-2014 гг. в озере впервые с начала наблюдений (1949 г.) зафиксировано интенсивное «цветение» водорослей с появлением в воде запаха геосмина, т. е. в оз. Иртяш начали проявляться процессы, характеризующие водоем как высокоэвтрофный, что явилось совокупным результатом антропогенного воздействия и маловодных лет последнего десятилетия.
Озеро Иртяш входит в Каслинско-Кыштымскую систему озер, которая вытянута цепочкой в меридиональном направлении вдоль восточного склона Вишневых и Потаниных гор. Этот горный район является водосборной территорией для системы озер, площадь его достигает 1,8 тыс. км2.
Водоем занимает центральное положение в озерной системе, имеет два плеса: Большой - с глубиной до 12 м и Малый - с глубиной до 22 м. Берега озера пологие, низкие, песчаные, южный берег Малого плеса заболочен.
Поскольку оз. Иртяш лежит ниже расположенных вокруг озер, оно является резервуаром, собирающим воды из всех связанных между собой окружающих водоемов, болот, рек и ручьев [2]. Площадь озера и его объем непостоянны и постепенно уменьшаются. В начале XIX в. была построена плотина на р. Тече, что способствовало увеличению площади озера (уровень воды поднялся на 3 м), а также привело к слиянию с оз. Иртяш расположенных на правом берегу озер Большое и Малое Проволочное, Тра-вакуль, Маукская Кулига и к подпруживанию озера, что способствовало относительной стабилизации его уровня.
Современная площадь озера - 53,5 км2, на карте Палласа (1770 г.) - в два раза больше. Как «центральный» водоем Иртяшско-Каслинско-Кыш-тымской системы оз. Иртяш подвергается опосредованному воздействию сточных вод промышленных предприятий и хозяйственно-бытовой канализации населенных пунктов, расположенных на его водосборной площади, крупнейшие из которых города Касли и Кыштым, воздействию неорганизованных ливневых стоков с территорий частной застройки, расположенной по берегам впадающих в озеро рек и каналов. На состояние озера могут отрицательно влиять неорганизованный и неучтенный забор воды из притоков в пределах населенных пунктов.
Как показали предварительные исследования, оз. Иртяш нуждается в реабилитационных мероприятиях, снижающих возможность его интенсивного эвтрофирования. По результатам обследования 2017 г., соотношение концентраций общего азота и общего фосфора составляет 7,22, что указывает на возможность использования «Пособия.» для разработки реабилитационных мероприятий, направленных на деэвтрофирование водоема.
Предварительная оценка современного трофического состояния озера выполнена по индексу развития береговой линии и по морфоэдафическому индексу.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Одним из параметров, используемым для определения склонности водоема к интенсивному эвтрофированию, является индекс развития береговой линии (БШ1) [2]. Значение индекса указывает на степень неровности береговой линии водоема и определяется как отношение длины береговой линии водоема к длине окружности, площадь которой равна площади водоема.
Используя данные по площади оз. Иртяш (53,5 км2 при НПУ 227,0 м) и длине береговой линии (72,8 км), получено следующее значение индекса:
БШ = 72, 8/(2 • У(п • 53,5)) = 2,81.
При этом следует также учесть наличие трех крупных островов (Светляк, Моськин, Шатанов), имеющих свою береговую линию и полноценно функционирующих как наземные экосистемы - источник аллохтонно-го органического вещества. Подсчет береговой линии островов в сумме с внешней линией озера дал следующую величину: 72,8 км + 40,5 км = 113,3 км. Вторая величина индекса развития береговой линии равна: = 113,3/(2 • У(п • 53,5)) = 4,36.
По индексу развития береговой линии, особенно с учетом береговой линии крупных островов, оз. Иртяш имеет значительную естественную предрасположенность к эвтрофикации. Это указывает на то, что в процессе водопользования должны жестко выполняться водоохранные мероприятия на частном водосборе с полным исключением поступления каких-либо стоков.
Морфоэдафический индекс (МЭИ) позволяет рассчитать концентрацию фосфора в воде, характерную для естественных процессов в водном объекте, а также определить долю фосфора, поступающую в воду за счет всех видов антропогенной деятельности [3]. Для вычисления МЭИ используется следующая формула:
МЭИ = С/Н, (5)
где МЭИ - морфоэдафический индекс;
С - средняя величина электропроводности воды, ^/сш при 20 °С; Н - средняя глубина водного объекта, м.
Концентрация общего фосфора в данном случае рассчитывается по формуле:
Lg |Р| = 0, 75 + 0,27 (±0,11) • Lg МЭИ. (6)
Расчеты показывают, что с учетом стандартного отклонения, природная концентрация общего фосфора в воде оз. Иртяш должна колебаться от 10,5 мкг/л до 25,0 мкг/л. Часть фосфорной нагрузки антропогенного происхождения, учитывая реальную среднюю концентрацию в пределах 195 мкг/л за 2017 г., составляет 178,7 мкг/л (92 %). Высокая расчетная доля общего фосфора на основании морфоэдафического индекса дополнительно подтверждает большую предрасположенность оз. Иртяш к интенсивному эвтрофированию.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
На рис. 1 приведена схема территории проведения исследовательских работ в 2017 г. Порядок действий при проведении исследовательских работ соответствовал изложенному в «Пособии.».
Рис. 1. Схема расположения станций отбора проб на оз. Иртяш и его притоках в 2017 г.: 1 - устье канала, включающее сток из оз. Большие Касли, городского и заводского прудов г. Касли; 2 - устье р. Исток; 3 - устье протоки, включающей сток из оз. Малые Касли и оз. Куташи; 4 - устье р. Борзовки с притоками;
5 - устье протоки из оз. Большая Нанога, включающего сток из г. Кыштыма и озер Кыштымской системы; 6 - исток р. Теча; 7 - протока из оз. Иртяш в оз. Бердениш; 8, 9, 10, 11, 12 - акватория оз. Иртяш; 13 - оз. Травакуль.
ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОЗЕРА ИРТЯШ И ЕГО ПРИТОКОВ
В перечень аналитов изначально включено 34 компонента, 10 из которых были исключены ввиду их значительно низких концентраций, содержания в отобранных пробах воды ниже пределов обнаружения соответствующих методик: запах, ионы кадмия, калия, кальция, магния, натрия, свинца, хрома общего, сульфат-ионы, хлорид-ионы. Непосредственно в полевых условиях проводили замеры растворенного в воде кислорода, температуры, удельной электропроводности и минерализации.
Акватория оз. Иртяш. Отбор проб воды на акватории оз. Иртяш проведен на четырех гидрохимических станциях (8, 9, 11, 12). Кислородного дефицита в озере не наблюдалось, уровень растворенного кислорода 8-13 мг/дм3 на протяжении всего периода исследований.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Вода в озере слабощелочная, водородный показатель, в основном, на уровне 8,0-8,4 ед. рН. Однако в июле отмечено его резкое увеличение - величина рН в створах 11, 12 достигала 9,7-9,8 ед. рН.
Цветность воды в озере принимала минимальные значения в марте (15 град. цветности), максимальные - в мае (68 град. цветности). Концентрация солей в воде находилась на уровне 250-300 мг/дм3. Величина ХПК -в пределах от 15 (в марте) до 30 мг/л (в августе). Величина БПК5 изменялась от 0,75 (март) до 2,6 мг/л (май). Содержание элементов азотной группы на протяжении всего периода наблюдений не превышало значений ПДКрх.
Основная форма общего фосфора представлена фосфат-ионами, содержание органического фосфора в водоеме очень низкое. На рис. 2 представлена диаграмма изменения концентрации фосфора общего в оз. Иртяш.
Концентрация фторид-ионов в воде озера была на уровне 0,45-0,55 мг/дм3. Содержание железа общего не превышало 0,095 мг/дм3. Концентрация ионов марганца начинала расти с мая (0,045 мг/дм3), в августе достигала своего максимума (0,192 мг/дм3), а к осени снова снижалась. Концентрация ионов меди снижается с марта по октябрь. Максимальное содержание зафиксировано в марте - в среднем 0,046 мг/дм3, в мае этот показатель имел величину 0,02 мг/дм3, в августе 0,012 мг/дм3, в октябре (в створах 11, 12) 0,07 мг/дм3. Концентрация ионов цинка за весь период наблюдений составляла в среднем 0,03 мг/дм3.
Содержание ионов алюминия в целом находилось на уровне 0,05 мг/дм3 и ниже. Также в воде озера в небольших количествах обнаружены нефтепродукты и фенолы. Содержание взвешенных веществ незначительное.
Оз. Большое Проволочное (ст. 10). Дефицита растворенного кислорода в озере не наблюдалось. Водородный показатель изменялся в пределах 8,10-8,58 ед. рН. Цветность в озере максимальная в августе -
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
89 град. цветности, минимальная - в марте 19,5. Содержание взвешенных веществ - не более 11,4 мг/дм3.
Концентрация солей в среднем равна 280 мг/дм3. Максимум содержания органических веществ отмечен в августе (БПК5 6,4 мг/дм3, ХПК 49 мгО/дм3). Содержание элементов азотной группы не превышало соответствующие значения ПДКрх. Максимальная концентрация фосфора общего наблюдалась в августе (0,32 мг/дм3), минимальная - в мае (0,13 мг/дм3). Органического фосфора мало, основная часть общего фосфора была представлена минеральным.
Концентрация железа общего в озере изменялась в пределах 0,030,076 мг/дм3, ионов алюминия в целом незначительна. Концентрация ионов марганца на протяжении всего периода наблюдений колебалась от 0,016 мг/дм3 (март) до 0,067 мг/дм3 (октябрь), ионов меди снижалась с марта (0,044 мг/дм3) и в октябре была ниже предела обнаружения. Максимальная концентрация ионов цинка зафиксирована в марте (0,046 мг/дм3).
Оз. Травакуль (ст. 13). Пробы в данном створе были отобраны в марте, мае, августе и октябре. Уровень растворенного кислорода приходит в норму в мае (13,24 мг/дм3) и все следующие месяцы его величина остается в норме. Вода в озере имеет слабощелочную среду, рН изменяется в пределах 8,178,44. Цветность воды в мае увеличивается до 79 град. цветности. Содержание взвешенных веществ - от 4 до 7 мг/дм3. Содержание солей - на уровне 278 мг/дм3, органических веществ (БПК5) увеличивалось в мае и августе.
Концентрации иона аммония и нитратов изменялись от 0,37 и 1,16 мг/дм3(март) до содержаний ниже предела обнаружения. Максимальная концентрация общего фосфора определена в марте (0,27 мг/дм3), в остальные месяцы она была в среднем равна 0,2 мг/дм3. Содержание ионов алюминия за период наблюдения снижалось с 0,052 (март) до 0,022 (октябрь) мг/дм3, ионов меди - с 0,05 (март) до 0,0109 (октябрь) мг/дм3. Концентрация железа общего незначительна, ионов марганца изменялась с 0,14 мг/дм3 (август) до 0,014 мг/дм3 (март), ионов цинка от 0,036 мг/дм3 до уровня ниже предела обнаружения.
Устье канала, включающего сток из оз. Большие Касли, городского и заводского прудов г. Касли (ст. 1). Минимальное содержание растворенного в воде кислорода - 5,7 мг/дм3 (июль), в остальные месяцы изменялось от 9,15 до 13,3 мг/дм3. Величина рН - в диапазоне от 8 до 9 ед. рН. Цветность воды 44-72 град. цветности. Содержание взвешенных веществ в воде канала изменялось в зависимости от времени года от 6,8 до 50 мг/дм3. Концентрация органических веществ, выраженных в показателе ХПК, увеличивалась с 30 мгО/дм3 (март) до 55 мгО/дм3 (август). Максимум БПК5 приходился на июль (5,4 мг О2/дм3), минимум - на март (1,49 мгО2/дм3).
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Содержание элементов азотной группы не превышало ПДКрх. Концентрация фосфора общего максимальна весной (0,37 мг/дм3), снижается к началу лета (0,12 мг/дм3) и вновь увеличивалась к осени (в среднем 0,28 мг/дм3). Основная форма, которой представлен общий фосфор - фосфор минеральный. Концентрация фторид-ионов в канале незначительна, ионов алюминия изменялась с 0,092 мг/дм3 (март) до 0,05 мг/дм3 (октябрь). Содержание железа общего в период наблюдений в пределах 0,96 - 2,9 мг/дм3, ионов марганца 0,114 - 0,53, цинка 0,015 - 0,084 мг/дм3.
Устье р. Исток (ст. 2). Река Исток является притоком оз. Иртяш и впадает в него с северного берега, со стороны г. Касли. В воде реки наблюдался явный дефицит растворенного кислорода в начале весны (2,55 мг/дм3) и летом (1,6 мг/дм3). Водородный показатель изменялся в пределах 7,35-8,25. Цветность воды варьировала - от 43 до 87 град. цветности в зависимости от сезона. Содержание взвешенных веществ изменялось от 80 мг/дм3 (март) и до незначительного в остальные месяцы (18 мг/дм3).
Концентрация органического вещества, выраженная в показателе БПК5, колебалась от 10,5 в марте до 2 мг О2/дм3 в остальной период. Величина ХПК была максимальна в марте (62 мгО/дм3), в целом за весь период составляла 35-48 мгО/дм3. Содержание веществ азотной группы за период наблюдений в целом в пределах нормы. Концентрация общего фосфора постепенно увеличивалась с 0,14 (март) до 0,43 мг/дм3 (июль) и затем снижалась. Органического фосфора в водотоке мало. Концентрация фторид-ионов на уровне 0,44-0,51 мг/дм3, ионов алюминия изменялась от 0,44 мг/дм3 до 0,014-0,04 мг/дм3. Содержание железа общего превышало ПДКрх (0,3 мг/л). Концентрации ионов меди - от 0,006 до 0,027 мг/дм3, ионов марганца - от 0,019 до 0,76 мг/дм3.
Устье протоки, включающей сток из озер Малые Касли и Куташи (ст. 3). Протока из оз. Малые Касли также является притоком оз. Иртяш и впадает в него со стороны г. Касли. Фактический сток воды наблюдался только в мае. В этот период содержание растворенного в воде кислорода составляло 8,28 мг/дм3, величина рН - 8,19, цветность - 75 град. цветности. Минерализация 420-430 мг/дм3. Содержание взвешенных веществ -2,4 мг/дм3. Величина БПК5 соответствовала нормативу, ХПК составляла 32-33 мгО/дм3. Концентрации ионов аммония в стоке - 0,21 мг/дм3, нитрат-ионов - 0,64 мг/дм3. Содержание фосфора общего в мае составляло 0,03 мг/дм3. Содержание фторидов в стоке - 0,85 мг/дм3. Концентрации ионов марганца, цинка, алюминия, общего железа в мае находились на уровне нормативных. Содержание ионов меди составляло 0,016 мг/дм3.
Устье протоки из оз. Большая Нанога, включающего сток из озер Кыштымской системы и прудов г. Кыштыма (ст. 5). Кислородный минимум в протоке отмечен в марте (6,7 мг/дм3). В следующие месяцы наблюде-
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
ния величина растворенного кислорода изменялась в пределах от 11,11 до 15,3 мг/дм3. Величина рН переменчива - от 8,0 до 9,21. Цветность воды колебалась от 138 (май) до 40 град. цветности (август). Содержание взвешенных веществ в протоке незначительное. Содержание солей - от 269 до 395 мг/дм3. Показатель БПК5 на протяжении всего периода наблюдений изменялся от 2,7 мгО2/дм3 до 7,6 мгО2/дм3. Величина ХПК не опускалась ниже 30 мгО/дм3. Концентрация ионов аммония изменялась с 3,1 мг/дм3 (март) до следовых количеств (октябрь). Содержание нитратов в воде в пределах 0,65-0,77 мг/дм3 (март - август) до 0,91 мг/дм3 (октябрь). Нитрит-ионы не обнаружены.
Содержание фосфора общего - от 0,82 мг/дм3 (март) до 0,23 мг/дм3 (май). Концентрация фосфора в форме фосфатов держится в диапазоне 0,160,76 мг/дм3, ионов алюминия - от 0,139 до 0,021 мг/дм3. Содержание железа общего от 0,167 мг/дм3 до концентраций ниже предела обнаружения, ионов марганца - от 0,49 до 0,124 мг/дм3, ионов меди - от 0,043 до 0,0085 мг/дм3, ионов цинка - от 0,045 до 0,013 мг/дм3.
Исток р. Течи (ст. 6). Река Теча вытекает со стороны юго-восточного берега оз. Иртяш в направлении оз. Кызылташ. Дефицита растворенного кислорода в истоке реки не наблюдалось. Величина рН - от 7,97 до 8,45. Цветность воды изменялась от 19 до 44 град. цветности. Высокое содержание взвешенных веществ зафиксировано в марте (26,2 мг/дм3), в последующие месяцы их концентрация не превышала 1,5 мг/дм3. Содержание солей варьировало в пределах 304 - 272 мг/дм3. Значение БПК5 в среднем за период наблюдения составило 1,4 мгО2/дм3, ХПК - 23 мгО/дм3.
Концентрация ионов аммония за весь период наблюдения в среднем составляла 0,26 мг/дм3. Максимальная концентрация нитратов отмечена в марте (0,77 мг/дм3), в мае - июле в среднем 0,38 мг/дм3, в августе, октябре -0,68 мг/дм3. Содержание нитритов ниже предела обнаружения. Средняя концентрация фосфора общего за период наблюдений составила 0,18 мг/дм3. Органического фосфора мало, основная часть общего фосфора представлена минеральным.
Содержание ионов алюминия изменялось от 0,014 до 0,038 мг/дм3, в июне - ниже предела обнаружения, железа общего - от 0,22 до 0,12 мг/дм3 и ниже. Максимальная концентрация ионов марганца определена в марте -11,2 мг/дм3. Концентрации ионов меди установлены на уровне 0,041- 0,0063 мг/дм3, ионов цинка - от 0,034 мг/дм3 до 1,11 мг/дм3.
ГИДРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОЗЕРА ИРТЯШ
Для полной оценки состояния водной экосистемы оз. Иртяш исследованы следующие биотические компоненты: фитопланктон, хлорофилл «а», высшая водная растительность (макрофиты), зоопланктон, донные беспозвоночные организмы (макрозообентос).
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Для оценки состояния оз. Иртяш в 2017 г. (с марта по октябрь) в точках 8-13 (см. рис. 1) отобрано и проанализировано 20 проб фитопланктона. В составе фитопланктона оз. Иртяш обнаружено 116 видов, разновидностей и форм водорослей из 8 отделов наиболее крупных групп водорослей. Согласно литературным источникам, в результате многолетних наблюдений в озере зарегистрировано 359 видов планктонных водорослей [6]. Динамика средних значений численности и биомассы фитопланктона оз. Иртяш в 2017 г. представлена на рис. 3.
Рис. 3. Динамика средних значений численности и биомассы фитопланктона
оз. Иртяш в 2017 г.
По величине биомассы, согласно классификации О.П. Оксиюк и соавторов [7], качество воды оз. Иртяш оценивалось от класса качества 1 («предельно чистая») до 4б («сильно загрязненная»). Согласно [8], трофический статус озера изменялся в течение наблюдаемого периода от олиготрофного (март, октябрь) до политрофного (июль, август).
Содержание хлорофилла «а» положено в основу шкал, разработанных для оценки трофического статуса водоемов и качества воды [7, 9-14]. Определение хлорофилла включено в систему мониторинговых наблюдений на водных объектах. В целом за период наблюдений 2017 г. экологическая ситуация на оз. Иртяш при оценке по концентрации хлорофилла «а» была благополучна. Содержание хлорофилла по комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши за вегетационный период квалифицировало трофический статус водоема как переходный от ме-зотрофного к эвтрофному с классами качества воды от II до III, от «чистой» до «удовлетворительной чистоты».
Материал для исследования зоопланктона был отобран на шести постоянных станциях. В целом видовой состав зоопланктона в пробах доста-
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
точно типичен для водоемов Урала. По видовому составу зоопланктона и его численности в пробах определен индекс сапробности водоема по методу Пантле и Бука в модификации Сладечека. Исследованный водоем по видам-индикаторам характеризуется как умеренно загрязненный с индексом сапробности, равным 2,3.
Макрозообентос на акватории озера исследован в шести точках, совпадающих с точками отбора воды на определение химического состава, по методическим указаниям «Руководства по методам гидробиологического анализа» [15] и данным литературы [16 - 22]. Численность и биомасса ма-крозообентоса на станциях наблюдения оз. Иртяш приведены на рис. 4, 5. Таксономический состав макрозообентоса представлен типичными видами Палеарктики.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
||
т.8
II
т.9
I август I октябрь
т.10 т.11
т.12 т.13
Точка отбора проб
Рис. 4. Динамика численности макрозообентоса за период наблюдения
на оз. Иртяш в 2017 г.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г
Результаты обследования макрозообентоса свидетельствуют о том, что экосистема оз. Иртяш находится в хорошем состоянии (40 видов беспозвоночных). Озеро Травакуль (южная часть оз. Иртяш) испытывает негативное воздействие от поступающей из оз. Большая Нанога воды: здесь обнаружены наименьшее видовое разнообразие (6 видов) и численность макрозо-обентоса. В целом водоем принадлежит к категории «высококормных».
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОЗЕРА ИРТЯШ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
Оценка состояния оз. Иртяш и его притоков проведена по показателю антропогенной нагрузки (ПАН), учитывающему и гидробиологическое состояние водоема. В табл. 1 представлены значения показателей антропогенной нагрузки, рассчитанной с учетом целевых показателей в соответствии с [5].
В целом вода оз. Иртяш по средним значениям общего ПАН с экологических позиций за период наблюдения оценивается как вода I класса качества, характеризующего устойчивое стабильное состояние водного объекта, при котором процессы самоочищения протекают с высокой скоростью.
С экосистемной точки зрения, оз. Иртяш не нуждается в реабилитационных мероприятиях, направленных на снижение поступления техногенных ингредиентов. С позиций рыбохозяйственного нормирования в озере и его притоках превышены концентрации ионов металлов над ПДКрх. Поскольку непосредственные сбросы сточных вод в оз. Иртяш отсутствуют, в дальнейших исследованиях по его реабилитации необходимо обратить внимание на несущие эти ингредиенты притоки, чтобы их максимально инактивировать. При этом необходимо уточнить происхождение ионов железа и марганца, поскольку они могут попадать в озеро в результате естественных геохимических процессов на водосборе.
Оценка трофического статуса оз. Иртяш
При оценке трофического состояния водоема довольно часто используются градационные таблицы, по которым водоем может иметь олиготрофное состояние по концентрации хлорофилла «а» и, например, эвтрофное состояние по прозрачности воды по диску Секки. На практике такие противоречия возникают довольно часто, что заставляет искать более обоснованные оценочные системы. Одной из таких логически обоснованных систем является вероятностная оценка трофического статуса водоема [23]. Ее применение показало, что оз. Иртяш не принадлежит к ультраолиготрофным водоемам. Наибольшая вероятность в 46,25 % указывает на принадлежность водоема к эвтрофному типу. Время, вторая по величине вероятность в 36,25 % указывает на то, что оз. Иртяш относится к водоему гипертрофного типа. Лишь с вероятностью в 16,25 % озеро оценивается как водоем мезотрофного типа.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Таблица 1. Общие значения показателей антропогенной нагрузки и классы качества воды по результатам исследований 2017 г.
Створ £ПАН по месяцам, усл. м3/м3 Класс и среднее значение £ПАН, УСА. М3/М3
март май июнь июль август октябрь
1. Устье канала, сток из г. Касли 3,2 ХПК, Р - общ 6,1 ХПК, рН, ВВ 4,0 ХПК, Мп2+, рН 12,7 рН, ХПК, Мп2+, ВВ 22,7 ВВ, ХПК, Мп2+, рН 8,3 ХПК, Мп2+, рН 9,5 (II)
2. Устье р. Исток 29,4 ВВ,ХПК, Мп, Бе - общ 6,6 ХПК, ВВ, СС 4,1 ХПК, СС, Р - общ 16,0 Мп2+, ХПК, ВВ 3,1 ХПК 4,7 ХПК, Мп2+ 10,6 (II)
3. Устье протоки из оз. Малые Касли 30,6 Мп2+, Бе - ,ХПК,СС общ' 3,6 ХПК, СС 3,7 ХПК, СС, ВВ — 12,6 (III)
4. Устье р. Борзовки 15,0 Мп2+, Бе й 2,9 ХПК — — 8,9 (II)
5. Устье протоки из оз. Большая Нанога 15,5 М(МН4+),МП2+,РО6Ш 7,4 ХПК, рН, ВВ - 12,5 рН, ХПК, ВВ - ХПК, рН - ХПК, Мп2+ 8,8 (II)
6. Исток р. Течи 6,0 ВВ, ХПК 1,0 ХПК 3,2 ХПК 6,5 РН 1,6 ХПК 2,9 ХПК, Мп2+ 3,5 (I)
7. Протока из оз. Ир-тяш в оз. Бердениш 4,6 Мп2+, СС, N(N11/) 1,0 СС, N ' орг — — — 2,8 (I)
8. Оз. Иртяш, о. Дымишкин 0,85 ХПК, Р й 1,7 ХПК, ВВ — — 2,4 ХПК, Мп2+ 2,3 ХПК, N ' орг 1,8 (I)
9. Оз. Иртяш, о. Светляк 0,95 ХПК, Р й 1,34 ХПК, N ' орг — — 2,49 ХПК, Мп2+ 1,95 ХПК 1,7 (I)
10. Оз. Большое Проволочное 1,4 ХПК, СС, Р й 1,6 ХПК — — 8,0 ХПК, Мп2+, ВВ 1,2 ХПК, Р . 3,0 (I)
11. Оз. Иртяш, п-ов Моськин 0,75 ХПК, Р й 1,8 ХПК, ВВ 1,2 ХПК, ВВ 13,4 рН 5,0 АР+, ХПК 1,3 ХПК, Р й 3,9 (I)
12. Плес оз. Иртяш у г. Озерска 1,2 ХПК, Р й 1,7 ХПК, ВВ 1,9 ХПК, Мп2+ 14,4 рН 3,0 ХПК, Мп2+ 1,5 ХПК, Р й 4,0 (I)
13. Оз. Травакуль 1,3 ХПК, Р . ОПТТТ 2,3 ХПК, ВВ — — 2,5 ХПК, Мп2+ 2,1 ХПК, НП 2,0 (I)
В итоге можно уверенно предположить, что трофическое состояние оз. Ир-тяш будет стабильно эвтрофным, но в маловодном году проявится тенденция по смещению трофического статуса к гипертрофному типу. В многоводный год произойдет небольшое смещение статуса в зону мезотрофии.
Особый интерес представляет модель, разработанная В.В. Бульоном [24], позволяющая спрогнозировать не только трофическое состояние водоема, но и оценить интенсивность продукционных процессов. Использование модели В.В. Бульона [25] показало, что оз. Иртяш однозначно принадлежит к эвтрофному типу водоемов.
Таким образом, комплексная оценка состояния оз. Иртяш продемонстрировала, что оно является эвтрофируемым водоемом. Поскольку продукционные процессы в озере лимитированы содержанием общего фосфора, то, согласно «Пособию...», следует определить удельную фосфорную нагрузку, чтобы по ее величинам установить трофический статус водоема. Для выбора оптимальных методов олиготрофизации необходимо определить источники потоков фосфора и провести их ранжирование по степени воздействия (массе приносимых биогенов).
Определение удельной фосфорной нагрузки
Выбор оптимальных реабилитационных методов для малопроточного водоема определяется на основе данных о суммарном потоке фосфора в водное тело водоема и его средней глубине с применением схемы Фоллен-вайдера (рис. 6). Эта схема может быть использована для определения величины удельной нагрузки для достижения заданного трофического уровня и, следовательно, выбора метода реабилитации проблемного водоема.
4Q
§
г.а
С
■ 01
- ЭЙ/фккые Г №ра
м
, s f; ? 'ШЯРУХнр-
¿¿W i«*1 »W»
L jft^ ¡.^tiiiaiw
■ * >5®-" вира
¿Z? 1
Ж Ж' jfjß*-
Л,'iir'. L , L Ii ■ J ■ 1 1 с 1 1 м .Li l
Ю А
CfieÜ&t ZAtfAtlHn, ft
№
Süll
Рис. 6. Схема связи между нагрузкой общим фосфором, средней глубиной и уровнем трофии для непроточных и малопроточных водоемов (схема Фолленвайдера).
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Удельный поток фосфора (общего) в водные массы водоема Гсум (г/м2 год) определяется в соответствии с п. 5 «Порядка действий при выборе метода реабилитации водоемов», изложенного в «Пособии ...». Поступление фосфора за год определяется как взвешенная величина по расходам воды и по концентрациям фосфора в момент измерения расходов воды.
Определение удельной нагрузки на оз. Иртяш общим фосфором за счет поступления из внешних источников
Притоки в озеро: канал из оз. Большие Касли, р. Исток, канал из оз. Малые Касли, канал из оз. Большая Нанога. Количество поступающего фосфора с водой притоков определялось во все фазы гидрологического режима и составило около 5486,208 кг в год. Данная величина не учитывает приток воды из ручьев, подводных и околоводных выходов грунтовых вод и ключей.
Выпуски и водозаборы из оз. Иртяш: р. Теча, водозабор ММПКХ г. Озер-ска, водозабор ПО «Маяк», летние водозаборы садов северного и восточного берега оз. Иртяш (1172 уч. Каслинского муниципального р-на и 6288 участков в черте г. Озерска). Вынос общего фосфора с водой выпусков и водозаборов составил 8400,329 кг. Таким образом, выпуски и водозаборы из озера выносят за год фосфора больше, чем его поступает с русловым стоком.
Поступление фосфора с поверхностным стоком с водосборной площади
Водосбор оз. Иртяш дренируется слабо, вся вода попадает в расположенные рядом озера. На этой территории можно выделить два участка. Частная водосборная площадь участка, включающего сток через оз. Малые Касли, составляет 27,72 км2. Озерность, с учетом площади крупных озер Малые Касли и Куташи, - 17 %, заболоченность - 5,3 %. Частная водосборная площадь западного берега - 116,8 км2, озерность с учетом крупных озер на водосборе - 11,78 км2 (10,1 %). На основе картографического материала можно принять допущение, что оба участка - 27,72 и 116,8 км2 - представляют собой залесенные территории с небольшой заболоченностью.
Для определения количества поступающего с данных территорий фосфора использован расчетный метод с применением следующего уравнения [26]:
П = С • к4 • к5 • Р (6)
тер 4 5 п 4 '
где С - средний вынос фосфора в зависимости от вида и состояния водосборной площади [26];
к4 - коэффициент уклона территорий, определение производят согласно [27]; к5 - коэффициент удаленности рассматриваемой территории, определяется по уравнению К5 = 3,28 • е -Вх, где В - 1,57 км-1, х - расстояние (км) от центра рассматриваемой площадки водосбора до ближайшего уреза воды. Для частного водосбора оз. Иртяш такое расстояние можно принять равным 2 км.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Для оз. Иртяш использовали следующие переменные: С - 0,025 кг/га год; k4 - 0,75; k5 - 0,142. Расчеты показали, что поступление общего фосфора с площади частного водосбора оз. Иртяш за год составило 384,785 кг.
Определение удельной нагрузки общим фосфором за счет поступления из внутренних источников
Удельный поток фосфора из затопленной древесины: ориентировочное количество затопленной древесины - 0,01 кг/м2. Согласно «Пособию...», количество поступающего фосфора из затопленной древесины составит 107,054 кг/год. Удельный поток фосфора - 0,002 г/м2 год.
Удельный поток фосфора из донных отложений, обусловленный окислением депонированного в них стойкого органического вещества, определяется либо по уравнению (7), либо на основании данных лабораторного эксперимента.
— / Чп I-
Пдtв = (^ [Aq^(T2 - Ti) -Jr^iKit • Я(£°)д • П0д • Аж • Кд ]i)/F (7)
где i - число отрезков времени, на которые делится год;
T1 и T2 - моменты начала и окончания конкретного отрезка времени, сут; Aq^ - усредненное по времени от Т1 до Т2 и по акватории содержание фосфора в сухом органическом веществе верхнего пятисантиметрового слоя донных отложений, гР/г сухого вещества;
qn - усредненная по времени от Т1 до Т2 и по акватории концентрация кислорода в придонном слое воды, гО2/м3;
Kit - усредненная по времени и по акватории константы окисления стойкого органического вещества для верхнего пятисантиметрового слоя донных отложений, равен 4, 2-10'3 м3/гО2 сут;
Б(^)д - усредненная по времени отТ1 до Т2 и по акватории температурная поправка для донных отложений;
ПОд - усредненная по времени и по акватории перманганатная окисля-емость верхнего пятисантиметрового слоя донных отложений, гО2/м3; Аж - усредненная по времени и по акватории объемная доля осадков фазы в верхнем слое донных отложений;
Кд - коэффициент диффузии кислорода в донных отложениях, равный 4,72-10'5 м2/сут;
Кок - кислородный коэффициент, показывающий сколько весовых частей кислорода требуется на окисление одной весовой части сухого органического вещества, равный 1,47 гО2/г орг. вещества; F - площадь донных отложений, м2.
Для оз. Иртяш были рассчитаны или измерены необходимые данные для вычисления величины поступления фосфора из донных отложений. В итоге искомый удельный поток составил 0,04439 гР/м2 год, т. е. из донных
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
отложений при разложении стойкого органического вещества за год в водоем поступает 0,04439 гР/м2, при пересчете на все озеро - 2374,865 кг/год.
Удельный поток фосфора из окисленного органического вещества фитопланктона рассчитывается по формуле (г/м2 год):
Пфпл = Ц [0,°28 ■ Вср ■ а^ (Т - Т1)], (8)
где Вср - усредненная по времени от Т1 до Т2 и по объему водоема сырая биомасса фитопланктона, г/м3;
а^ - доля фосфора в биомассе фитопланктона; усредненное значение -0,0085 гР/г биомассы (~1 %);
(Т - Т1) - период, принятый в 150 дней сезона летней вегетации. Усредненная биомасса фитопланктона оз. Иртяш за летний период составила 5,657 г/м3. Следовательно, удельный поток фосфора из фитопланктона равен 0,201955 г/м2 год. Этот поток формируется за счет кругооборота фосфора, поступающего в водоем и участвующего в формировании биомассы фитопланктона в течение всего вегетационного периода. На сумме валового поступления этот поток не отражается, поскольку участвующий в формировании биомассы фитопланктона фосфор поглощается из водной массы, возвращается в нее при отмирании одного вида водорослей и формирует биомассу альгоценоза, приходящего ему на смену. Удельная нагрузка составит 0,202 г/м2 год.
Поток фосфора из донных отложений при разложении и окислении органического вещества макрофитного происхождения рассчитывается по уравнению (9), г Р/м2 ■ год:
Г = Р ■ А ■ ОВ
нм. т ввр ввр
где Рт - усредненная по акватории годовая продукция макрофитов, растущих на единичной площадке дна (сухой вес), г/м2;
Аввр - доля фосфора в биомассе макрофитов накануне их отмирания (усредненное значение), г Р/г биомассы;
ОВввр - доля нестойкого органического вещества в биомассе макрофи-тов накануне их отмирания (усредненное значение), равная 0,6. Определенная годовая продукция погруженных макрофитов для оз. Травакуль, являющегося основной зарастающей акваторией системы, составляет 1170 г/м2 ■ 700000 м2 = 819000 кг, прибрежно-водных -1056 г/м2 ■ 500000 м2 = 528000 кг, т. е. годовая продукция погруженных макрофитов равна 0,3276 кг/м2, воздушно-водных - 0,2112 кг/м2. Поступление в оз. Травакуль фосфора из погруженных макрофитов составит 480,261 мгР/м2, из прибрежно-водной растительности - 340,877 мгР/м2.
Опираясь на эмпирические данные, можно утверждать, что более глубоководная восточная половина оз. Иртяш воспроизводит в два раза меньше продукции макрофитов, а, следовательно, и фосфорной нагрузки на озеро.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
С учетом понижающего коэффициента 0,6 для более низкой продукции ма-крофитов в восточной части озера, общий поток фосфора от разложения произрастающих макрофитов составит 26358,530 кг. Удельная фосфорная нагрузка - 0,493 гР/м2 • год.
По данным ФГБК «Камуралрыбвод» вылов рыбы в оз. Иртяш за три года (2011-2013 гг.) составил 117317 кг/год. Таким образом, в среднем за год с рыбной продукцией из оз. Иртяш выносится 258, 097 кг фосфора.
Величины потоков общего фосфора в оз. Иртяш и удельной нагрузки фосфором по результатам исследований 2017 г. представлены в табл. 2.
Таблица 2. Результаты расчета потоков фосфора и удельной нагрузки фосфором в оз. Иртяш, 2017 г.
Поток фосфора Величина поступления от источника, кг/год Величина удельного потока от источника, гР/м2год
П рс 5486 0,103
П тер 384,79 0,007
П дв 107,06 0,002
П дмо 2374,87 0,044
Пфп 0 0,202
П нм 26358,53 0,493
Суммарное поступление 34711,25 0,851
П вын 8400,33 -0,157
Прыб 258,097 -0,005
Суммарный вынос 8658,43 -0,162
Количество общего 26056,82
фосфора в водоеме
Удельная нагрузка 0,689
На рис. 7 представлено графическое распределение годовых удельных потоков общего фосфора в оз. Иртяш.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Определение трофического уровня оз. Иртяш и класса качества его воды
Озеро Иртяш является малопроточным водоемом. Годовой сток по р. Теча в сумме с водозабором воды всеми водопользователями - 42,37 млн м3/год. Объем воды в озере равен 0,47 км3. Соответственно, период водообмена составляет 11,093 лет, коэффициент водообмена - 0,09.
Предложенное «Пособие.» рекомендует определять трофический уровень по схеме Фолленвайдера (рис. 6) для непроточных и малопроточных водоемов. Суммарное поступление общего фосфора в водоем составляет 26056,82 кг/год. Удельный поток общего фосфора на единицу площади -0,689 гР/м2 год.
Таким образом, по фосфорной нагрузке оз. Иртяш принадлежит к эвтроф-ным озерам. По усредненной концентрации хлорофилла «а» в летний период 16,6 мг/л озеро является типичным мезотрофным водоемом. По усредненной биомассе фитопланктона за летний период (8,6 мг/л) оз. Иртяш относится к типичным эвтрофным водоемам. По коэффициенту относительной прозрачности (0,2967) - к оптически мелководным озерам фитопланктонного типа.
С экосистемных позиций качество воды в оз. Иртяш по химическим ингредиентам не вызывает беспокойства. На всей акватории средний показатель ПАН характеризует качество воды как 1-й класс. Необходимость в дополнительных мерах по снижению поступления загрязняющих веществ в озеро отсутствует.
ВЫБОР МЕТОДА РЕАБИЛИТАЦИИ ОЗЕРА ИРТЯШ
Самой актуальной проблемой оз. Иртяш является его интенсивное «цветение» в маловодные и жаркие годы. Нивелировать такую склонность озера полностью не представляется возможным. Теоретически это можно сделать, если повысить среднюю глубину водоема в среднем до 50 м. В этом случае озеро перейдет в статус мезотрофного водоема. Также можно попытаться снизить потоки фосфора в озеро и внутри водоема. Однако самый большой поток фосфора дают макрофиты (58 % всей фосфорной нагрузки), и если удалить все макрофиты (теоретически), водоем обретет возможность поменять свой статус на мезотрофный. На практике такие манипуляции не могут быть реализованы.
Предотвращение зарастания макрофитами оз. Травакуль, например, углублением 120 га мелководной зоны на 1-15 м, практически не приведет к заметному уменьшению удельной фосфорной нагрузки (уменьшится на 0,009 гР/м2.год) и на средней глубине водоема (изменение в пределах ошибки измерения), что фактически не скажется на трофическом статуса оз. Иртяш. Следовательно, наиболее доступный метод снижения трофического статуса озера -снижение внешней нагрузки, основная доля которой поступает с притоками.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Следует отметить, что, в соответствии с расчетом удельная фосфорная нагрузка, формируемая внешними притоками, составляет 0,103 гР/м2 год. Уменьшение поступления общего фосфора из этих источников даже на 90 % приведет к снижению общей фосфорной нагрузки на 0,092 гР/м2 год, что в заметной степени не скажется на общей фосфорной нагрузке, т. е. трофический статус озера изменится незначительно. Однако это не означает, что источники внешнего поступления фосфора - озера Большая Нанога и Большие Касли - не должны быть защищены от поступления биогенов, поскольку в них формируются свои экосистемы, критические нагрузки для которых значительно ниже, чем для оз. Иртяш.
Одна из возможностей значительно сократить удельный поток фосфора в воду оз. Иртяш заключается в том, чтобы глубину всех мелководий, на которых растут высшие водные растения, довести до 1,5-2,0 прозрачностей воды, при которой произрастание растений значительно сократится.
На момент исследования водоема в 2017 г. вектор процессов в отношении фосфора был направлен на постепенный вынос его из оз. Иртяш. Ежегодный приток из внешних источников в озеро составляет 5870,79 кг фосфора, тогда как вынос - 8658,43 кг, т. е. ежегодно экосистема озера теряет порядка 2787,64 кг фосфора от общей фосфорной нагрузки на водоем. Таким образом, в оз. Иртяш наблюдается процесс медленного поступательного движения к мезотрофии, происходит самовосстановление экологического состояния озерной системы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По итогам реализации порядка действий при выборе метода реабилитации водоемов, изложенного в «Пособии ...», на оз. Иртяш установлено, что в результате антропогенного воздействия и маловодных лет последнего десятилетия в озере начали проявляться процессы, характеризующие его как эвтрофный водоем (2013- 2015 гг. - интенсивное «цветение», появление в воде запаха геосмина, помехи в системе водоподготовки питьевой воды).
Анализ полученных результатов показал, что в настоящее время качество воды в оз. Иртяш по химическим ингредиентам с экосистемных позиций не вызывает беспокойства. На всей акватории средний показатель ПАН характеризует класс качества воды как 1-й. Необходимости в дополнительных мерах для снижения поступления техногенных ингредиентов в озеро нет.
Что касается улучшения трофического состояния, то нивелировать склонность водоема к интенсивному «цветению» водорослями в маловодные и жаркие годы какими-либо технически и экономически целесообразными средствами полностью не представляется возможным. Например, для перехода озера в статус мезотрофного его среднюю глубину необходимо увеличить примерно до 50 м. В этом случае озеро перейдет в статус ме-
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
зотрофного водоема. В этот же статус водоем можно перевести удалив из озера все макрофиты, что на практике невозможно при фактических морфологических характеристиках озера. Значительное сокращение удельного потока фосфора в воду озера возможно при углублении всех мелководий -мест произрастания высшей водной растительности до 1,5-2,0 прозрачно-стей воды. Уменьшение поступления общего фосфора из внешних источников даже на 90 % в заметной степени не скажется на общей фосфорной нагрузке, т.е. трофический статус озера изменится незначительно. С другой стороны, источники внешнего поступления фосфора - озера Большая На-нога и Большие Касли, должны быть защищены от поступления биогенов, поскольку в них формируются свои экосистемы.
В настоящее время в оз. Иртяш наблюдается процесс медленного поступательного движения в сторону мезотрофии, т. е. в результате внешних и внутренних процессов происходит самовосстановление экологического состояния озерной системы.
Использование балансового принципа оценки и прогноза состояния малопроточных водоемов не является новым, однако данная работа отличается тем, что впервые комплексное исследование проведено пошагово с использованием унифицированной методики - «Пособия по выбору приоритетных действий, направленных на экологическую реабилитацию водоемов». Благодаря выполненной работе стало понятно, что можно реализовать и куда направить силы и средства для улучшения экологического состояния оз. Иртяш, а чего нельзя делать и какие мероприятия не стоит даже пытаться воплощать во избежание финансовых и ресурсных потерь.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов А.Н. Выбор приоритетных действий, направленных на реабилитацию непроточных и малопроточных озер // Водное хозяйство России. 2017. № 5. С. 68-89
2. Фальковская Л.Н., Каминский В.С., Пааль Л.Л., Грибовская И.Ф. Основы прогнозирования качества поверхностных вод. М.: Наука, 1982. 182 с.
3. Григорьева И.Л., Ланцова И.В., Тулякова Г.В. Геоэкология Иваньковского водохранилища и его водосбора. Конаково: ИД «Булат», 2000. 248 с.
4. Старцев В.В. По Южному Уралу. Челябгиз, 1948. 145 с.
5. ГОСТ Р 57075 - 2016. Методология и критерии идентификации наилучших доступных технологий водохозяйственной деятельности. М.: Стандартинформ, 2016.
6. Отчет о НИР «Разработка рыбоводно-биологического обоснования зарыбления водоема питьевого водоснабжения озера Иртяш Челябинской области рыбами-биомелиораторами с целью улучшения качества воды». Госрыбцентр, УрНИИ водных биоресурсов и аквакультуры. Екатеринбург, 2014. 38 с.
7. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. 1993. Т. 29. Вып. 4. С. 62-76.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
8. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Л.: Наука, 1983. 150 с.
9. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск: Изд-во Университетское, 1960. 329 с.
10. Бульон В.В. Первичная продукция планктона и типология озер Монголии // Водные ресурсы. 1985. Т. 1. С. 170-175.
11. Трифонова И.С. Оценка трофического статуса водоемов по содержанию хлорофилла а в планктоне // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. С. 158-166.
12. Carlson R.E. A trophic state index for lakes // Limnol. Oceanogr. 1977. Vol. 22. No. 2. P. 361-369.
13. Vollenweider R.A. Das Nährstoffbelastungsconzept als Grundlage fur den eutrophierungs-prozess stehender Gewässer und Talsperren // Zeitschrift fur Wasser und Abwasser Forschung. 1979. Bd. 12. No 2. Р. 46-56.
14. OECD. Eutrophication of waters. Monitoring, assessment and control. Paris. 1982. 155 p.
15. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 240 с.
16. Определитель беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т. 1. Низшие беспозвоночные / под ред. С.Я. Цалолихина. СПб.: РАН, 1994. 400 с.
17. Определитель беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т. 3. Паукообразные. Низшие насекомые. СПб.: РАН, 1997. 448 с.
18. Определитель беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т. 4. Высшие насекомые (двукрылые). СПб.: РАН, 1999. 1000 с.
19. Определитель беспозвоночных России и сопредельных территорий. Т. 5. Высшие насекомые (ручейники, чешуекрылые, жесткокрылые, сетчатокрылые, больше-крылые, перепончатокрылые). СПб.: РАН, 2001. 840 с.
20. Определитель водных беспозвоночных Европейской части СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 510 с.
21. Askew R.R. The dragonflies of Europe. Harley Books, 1988. 213 p.
22. Edington J.M., Hildrew A.G. A key to the caseless caddis larvae of the British Isles with notes ontheir ecology / Freshwater Biological Association. Scientific Publication. 1981. Р. 43- 97.
23. Premazzi G., Cardoso A.C. Criteria for the identification of freshwater subject to eutrophication. Final Report EI-JRC I-21020 Ispra ITALY, European Commission, 2001. 66 p.
24. Бульон В.В. Влияние ключевых биотических и абиотических факторов на рыбопродуктивность водоемов. Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды // Мат-лы II Междунар. науч. конф. 22-26 сент. 2003. Минск: БГУ, 2003. С. 15-18.
25. Бульон В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов. Л.: Наука, 1983. 150 с.
26. Общая экология. Биоценология. Гидробиология. Т. 2. ВИНИТИ. М., 1975. 200 с.
27. Рекомендации. Расчет поступления биогенных элементов в водоемы для прогноза их эвтрофирования и выбора водоохранных мероприятий. М.: Росагропромиздат, 1989. 48 с.
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
Сведения об авторах:
Попов Александр Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий отделом научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
Павлюк Тимур Евгеньевич, канд. биол. наук, заведующий сектором гидробиологических исследований, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
Мухутдинов В.Ф., канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
Е.В. Загайнова, научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
A.С. Полыгалов, научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
B.В. Сандалова, научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
О.А. Милицына, младший научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
Е.А. Бутакова, научный сотрудник, отдел научно-методического обеспечения восстановления и охраны водных объектов, ФГБУ «Российский научно-исследовательский институт комплексного использования и охраны водных ресурсов» (ФГБУ РосНИИВХ), 620049, Россия, г. Екатеринбург, ул. Мира 23; e-mail: [email protected]
Водное хозяйство России № 3, 2018 г.
