CC BY
41
УДК 502.1 75
Устьевые участки рек как индикаторы антропогенных изменений геоэкологического состояния устьевых областей рек Арктической зоны Российской Федерации 1
М. В. Третьяков, В. А. Брызгало, Е. В. Румянцева
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Российская Федерация, 199397, Санкт-Петербург, ул. Беринга, 38
Для цитирования: Третьяков М. В., Брызгало В. А., Румянцева Е. В. Устьевые участки рек как индикаторы антропогенных изменений геоэкологического состояния устьевых областей рек Арктической зоны Российской Федерации // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2020. - Т. 17. - Вып. 3. - С. 311-323. 001: 10.20295/1815-588Х-2020-3-311-323
Аннотация
Цель: Дать оценку антропогенных изменений геоэкологического состояния устьевых областей рек Арктической зоны Российской Федерации. Методы: В качестве интегрального индикатора антропогенных изменений геоэкологического состояния территорий предлагается рассматривать состояние устьевых областей рек Арктики, водосборы которых включают эти территории. Объектом исследования выбраны устьевые участки рек Обско-Тазовской устьевой области. Результаты: Показано, что устьевые экосистемы Обско-Тазовской устьевой области функционируют в условиях постоянной или временной внешней антропогенной нагрузки за счет поступления многих химических веществ с речным стоком и находятся под определяющим влиянием геоэкологического состояния их водосборов. Практическая значимость: Полученные результаты способствуют углублению понимания изменчивости (эволюции) абиотической компоненты устьевых участков арктических рек под действием техногенной нагрузки на окружающую среду российского арктического побережья при все возрастающем промышленным освоением богатейших ресурсов Арктики.
Ключевые слова: Арктика, геоэкологическое состояние, устьевая область реки, Обско-Тазовская устьевая область, компонентный состав водной среды.
В соответствии с п. 15 указа Президента Российской Федерации [1] основными задачами в сфере охраны окружающей среды являются: совершенствование системы мониторинга окружающей среды, обеспечение минимизации сбросов в водные объекты загрязняющих веществ, снижение негативного влияния на окружающую среду при ведении хозяйственной деятельности
и др. Поэтому оценка геоэкологического состояния Арктики - актуальная задача, в условиях сокращенной государственной наблюдательной сети требующая применения инновационных подходов. В качестве интегрального индикатора антропогенных изменений геоэкологического состояния территорий будем рассматривать состояние устьевых областей рек Аркти-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 18-05-60192).
ки, водосборы которых включают эти территории.
В настоящее время в большинстве регионов российской Арктики сопротивляемость пресноводных экосистем антропогенному прессингу заметно снизилась, следствием чего стало резкое ухудшение их состояния [2-5].
Наиболее сильное воздействие испытывают устьевые области арктических рек за счет антропогенных изменений речного стока воды, наносов, компонентного состава растворенных химических веществ. Устьевые области представляют собой «промежуточные» и весьма специфические природные системы, где взаимодействуют, смешиваются и трансформируются два принципиально различных по многим параметрам водных потока (речной и морской) и которые являются своеобразным барьером между рекой и приемным водоемом [6].
Устьевая область реки - это особый географический объект, охватывающий район впадения реки в приемный водоем (океан, море, озеро) и имеющий специфический природный комплекс, структура и формирование которого регулируются такими устьевыми процессами как динамическое взаимодействие и смешение вод реки и приемного водоема, а также отложением и переотложением речных и частично морских наносов [7]. Выполняя роль барьера между рекой и приемным водоемом, устьевые области рек играют важную роль в формировании геоэкологического состояния побережий арктических морей.
Несмотря на относительно небольшие размеры, устья рек имеют большое геоэкологическое и хозяйственное значение, поскольку обладают огромными водными и биологическими ресурсами.
Устьевые процессы включают [8]:
- физические процессы, создающие рассматриваемые объекты и определяющие их пространственно-временные изменения;
- химические процессы, формирующие химический состав и качество вод в устьях рек;
- биохимические процессы, управляющие взаимодействием биоты и химического состава вод;
- биологические процессы, регулирующие развитие наземной, водной и околоводной био-ты в устьях рек.
Типизация и районирование устьевых областей рек [8, 9] показали, что устьевая область реки может включать до четырех частей:
- устьевой участок реки: нижний отрезок реки, подверженный воздействию приливов и нагонов;
- эстуарий: полузамкнутая система водотоков и водоемов в пределах устьевой области реки, которая хотя бы периодически сообщается с открытым морем и внутри которой существует барьерная зона (эстуарный барьер) с изменением солености от 1 до 8 %%;
- дельта: низменность в устье реки, расчлененная сложной и изменчивой гидрографической сетью;
- устьевая зона приемного водоема: часть приемного водоема, подверженная значительному влиянию речного стока, которое в морских устьях рек в основном проявляется в опреснении воды.
В случае отсутствия дельты и эстуария нижняя граница устьевого участка реки соответствует месту втекания реки в приемный водоем, т. е. устьевому створу реки. При этом в устьевом участке реки преобладают речной гидрологический и гидрохимический режимы, на которые влияют морские факторы, а в устьевом взморье доминируют морской гидрологический и гидрохимический режимы, на которые воздействует речной сток.
Устьевые участки реки как область взаимодействия реки и моря (озера) обладают такими особенностями как [8]:
- занимают обширную площадь в прибрежной зоне моря (озера) и береговой зоне суши;
- могут изменить свои географическое геоположение, форму, границы и размеры при крупномасштабных изменениях уровней моря (озера) и стока рек;
- вследствие замедления скоростей течения и обратных течений в них создаются условия для задержки и накопления загрязняющих веществ.
Несмотря на научные результаты, полученные с 1960-х годов по изучению устьевых областей рек, внимание к этим объектам не снижается [8, 10, 11]. Это можно объяснить тем, что:
- устья рек в современных условиях - одни из самых изменчивых и экологически уязвимых географических водных объектов;
- хозяйственное освоение богатых природных ресурсов устьевых областей рек постоянно расширяется, что требует более широкого внедрения режимного, геоэкологического и гидролого-экологического мониторинга изменчивости их состояния.
Принимая во внимание специфику устьевых областей рек, актуальными остаются исследования, касающиеся оценки возможных негативных изменений состояния наиболее значимых устьевых областей арктических рек с учетом специфики антропогенной нагрузки и региональных особенностей компонентного состава водной среды и структурной организации сообществ водных организмов.
В качестве объекта исследования были выбраны устьевые участки рек Обско-Тазовской устьевой области.
Особенности освоения минеральных ресурсов на территории протекания этих рек привела к формированию Нижнеобского импактного района, для которого характерны следующие основные направления изменения геосистем: трансформация естественного геохимического фона, изменение растительного покрова и почв в сторону обеднения и нарушения природного состояния, загрязнение вод [3]. Повсеместно химическому загрязнению сопутствуют механические изменения вследствие нарушения почвенно-растительного покрова, термоэрозии, роста площадей отвалов и свалок и т. п.
Большую роль в возникновении данного им-пактного района играют местные природные особенности территории [4], которые, наряду с мощностью и структурой выбросов, формируют его размеры.
Высокая интенсивность техногенных нагрузок приводит к глубокой трансформации природной среды, в том числе и водных объектов.
Используя внедренную в Росгидромете методику оценки степени загрязненности водной среды [12], была проведена классификация включенных в исследование устьевых участков арктических рек, впадающих в Обско-Тазовскую губу. Согласно этой классификации, степень загрязненности водной среды на устьевых участках за период с 1980 по 2014 г. (табл. 1) менялась на:
- р. Оби - от грязной в 1980-1989 гг. до очень грязной в 1990-2014 гг.;
- р. Надым - от грязной в 1980-1999 гг. до очень грязной и экстремально грязной в 20042014 гг.;
- р. Ныде - от грязной в 1980-1989 гг. до очень грязной и экстремально грязной в 19902009 гг.;
- р. Пур - от грязной до экстремально грязной за весь обследуемый период;
- р. Таз - от грязной в 1980-1994 гг. до очень грязной в 1995-2014 гг.
Ретроспективный анализ режимной информации государственной наблюдательной сети (ГСН) о степени загрязненности исследуемых экосистем выявил, что используемые при оценке качества их водной среды гидрохимические показатели (табл. 2) подразделяются на:
- приоритетные, концентрация которых за весь исследуемый период периодически превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК) во всех исследуемых устьевых участках;
- критические, концентрация которых с разной частотой повторяемости обусловливает перевод водной среды по степени загрязненности в класс «очень грязной» и «экстремально грязной».
В зависимости от кратности превышения ПДК по критическим ингредиентам в изучаемых устьевых участках периодически возникали кризисные экологические ситуации, характеризующиеся относительно быстрой структурно-функциональной изменчивостью водной экосистемы [13].
В исследуемых устьевых экосистемах рек к таким ингредиентам следует отнести (табл. 3):
ТАБЛИЦА 1. Временная изменчивость степени загрязненности водной среды устьевых
участков рек Обско-Тазовской губы
Река Пункт наблюдений Степень загрязненности водной среды
19801984 гг. 19851989 гг. 19901994 гг. 19951999 гг. 20002004 гг. 20052009 гг. 20102014 гг.
Обь г. Салехард Грязная Грязная Очень грязная Очень грязная Очень грязная Очень грязная Очень грязная
Надым г. Надым Грязная Грязная Грязная Грязная Очень грязная Экстремально грязная Очень грязная
Ныда пос. Ныда Грязная Грязная Экстремально грязная Очень грязная Экстремально грязная Очень грязная Грязная
Пур г. Сам-бург Очень грязная Очень грязная Экстремально грязная Нет данных Очень грязная Очень грязная Очень грязная
Таз пос. Си-доровск Грязная Грязная Грязная Очень грязная Очень грязная Очень грязная Очень грязная
ТАБЛИЦА 2. Приоритетные и критические показатели загрязненности водной среды устьевых
участков рек Обско-Тазовской губы
Устьевой участок Период наблюдений, годы о2 БО бпк5 NH4+ no2- Соединения Фенолы НП
Fe Cu Zn Ni Mn
р. Обь, г. Салехард 1980-1999 0 + + + + 0 0 0 + + + 0
2000-2014 0 + + + + 0 + 0 + 0 + 0
р. Надым, г. Надым 1980-1999 0 + + + + 0 0 + - 0 + 0
2000-2011 0 0 + + + 0 + 0 + 0 + 0
р. Ныда, пос. Ныда 1980-1999 + 0 + 0 0 0 0 0
2000-2012 0 + + + + 0 0 0 + 0
р. Пур, г. Самбург 1980-1994 0 + + 0 + 0 0 0 0 + 0
2000-2014 + + + + 0 + 0 + 0
р. Таз, пос. Сидо-ровск 1980-1999 + + + + + 0 0 0 + 0 0
2000-2014 + + + + 0 + 0 + + 0
Примечание: + - приоритетные загрязняющие показатели, 1_+ - критические показатели загрязнения, НП - нефтепродукты.
ТАБЛИЦА 3. Кризисные экологические ситуации в водной среде устьевых участков рек Обско-Тазовской губы
Река Пункт наблюдений Критические показатели загрязненности* Максимальная кратность превышения ПДК
Обь г. Салехард Соединения железа 21-66
Нефтяные углеводороды 19-61
Соединения меди 18-60
Фенолы 16-36
Ныда пос. Ныда Соединения меди 10-78
Нефтяные углеводороды 10-45
Соединения железа 10-22
Надым г. Надым Соединения железа 11-93
Нефтяные углеводороды 10-65
Соединения меди 14-48
Пур г. Самбург Соединения меди 50-112
Соединения железа 10-86
Нефтяные углеводороды 15-57
Таз пос. Тазовский Соединения меди 14-62
Соединения железа 10-48
Нефтяные углеводороды 15-47
Фенолы 20-36
* Упомянуты по мере уменьшения кратности превышения ПДК.
- соединения железа, максимальная кратность превышения ПДК периодически достигала 66 в р. Обь, 86 в р. Пур и 93 в р. Надым;
- соединения меди, максимальная кратность превышения ПДК могла достигать 60-62 в реках Обь и Таз и 112 в р. Пур;
- нефтяные углеводороды, максимальная кратность превышения ПДК периодически достигала 61 в р. Обь, 65 в р. Надым и 57 в р. Пур.
Хорошим индикатором возможного развития кризисных экологических ситуаций служит увеличение внутри- и межгодовой амплитуд колебания концентрации системообразующих параметров компонентного состава водной среды.
Следует обратить внимание на то, что при оценке характера и уровня изменчивости компо-
нентного состава водной среды определяющим является выбор информативных гидрохимических показателей, с помощью которых можно достаточно объективно оценить особенности их изменчивости во взаимосвязи не только с региональными природными особенностями, но и с его спецификой внешнего антропогенного воздействия.
Анализ пространственно-временной изменчивости компонентного состава водной среды с использованием многолетней (1980-2014 гг.) гидрохимической информации ГСН позволил заключить, что на замыкающих створах исследуемых рек отмечаются высокие межгодовая и внутригодовая изменчивости компонентного состава водной среды с общей тенденцией расширения общих диапазонов колебания кон-
ТАБЛИЦА 4. Приоритетные параметры компонентного состава водной среды устьевых участков рек Обско-Тазовской губы
Ингредиент (ПДК, мг/дм 3) Общий диапазон колебания концентраций, мг/дм 3
р. Обь, г. Салехард р. Надым, г. Надым р. Ныда, пос. Ныда Р. Пт г. Самбург р. Таз, пос. Тазовский
Растворенный кислород 0,28-17,7 0,60-23,1 2,20-17,0 0,70-18,1 2,60-20,0
Хлориды (300) 0,60-17,3 0,30-10,8 0,40-49,0 0,30-13,8
Сульфаты (100) 1,10-43,7 0,40-31,8 4,30-26,0 0,60-35,9 1,60-34,8
ЛООВ по БПК5 (2,0) 0,16-8,20 0,96-8,30 0,54-12,8 1,05-5,82 0,30-6,40
Азот аммонийный (0,39) н. о.-3,49 н. о.-3,20 0,06-1,85 н. о.-4,80 н. о.-2,44
Азот нитритный (0,02) н. о.-0,238 н. о.-0,051 н. о.-0,037 н. о.-0,251 н. о.-0,040
Азот нитратный (9,0) н. о.-0,910 н. о.-0,211 н. о.-0,150 н. о.-0,520 н. о.-0,364
Фосфор фосфатный 0,011-0,460 0,030-0,950 0,010-0,540 0,010-0,790
Фенолы (0,001) н. о.-0,036 н. о.-0,021 н. о.-0,012 н. о.-0,027 н. о.-0,036
Нефтяные углеводороды (0,05) н. о.-3,08 0,01-3,29 0,09-2,25 н. о.-2,84 н. о.-2,37
Соединения железа (0,10) 0,10-6,60 0,20-9,30 0,09-8,60 0,10-4,80
Соединения меди (0,001) н. о.-0,060 н. о.-0,048 н. о.-0,078 н. о.-0,112 н. о.-0,062
Соединения цинка (0,010) н. о.-0,380 н. о.-0,227 н. о.-0,350 н. о.-0,530 н. о.-0,524
Соединения никеля (0,010) н. о.-0,032 н. о.-0,018 н. о.-0,148 н. о.-0,020
Соединения марганца (0,010) н. о.-0,588 н. о.-0,596 н. о.-0,958 н. 0.-1,15
Примечание: н. о. - ниже предела обнаружения.
центрации комплекса изучаемых ингредиентов (табл. 4).
Анализ долгопериодной режимной гидрохимической информации показал довольно отчетливую тенденцию ослабления устойчивости (стабильности) исследуемых устьевых экосистем, в первую очередь за счет таких изменений компонентного состава их водной среды как:
- пространственно-временная изменчивость гидрохимического режима по растворенному кислороду, легкоокисляемым органическим веществам (ЛООВ), хлоридам и сульфатам;
- повышение уровня накопления в водной среде минеральных форм азота и нарушение естественного соотношения аммонийных, нитритных и нитратных ионов;
- периодическое или постоянное возрастание содержания приоритетных соединений антро-
погенного происхождения, к числу которых следует прежде всего отнести соединения тяжелых металлов, нефтяные углеводороды и фенолы;
- повышение повторяемости экстремально высокого уровня загрязненности водной среды.
Длительная антропогенная нагрузка на исследуемые устьевые участки рек на фоне приведенной в табл. 4 значительной изменчивости компонентного состава их водной среды сформировала новый антропогенно-измененный природный фон, верхние границы которого заметно превышают принятые в России ПДК.
Результаты расчета модальных интервалов (МИ) значений концентрации приоритетных компонентов водной среды (табл. 5) позволили отметить изменчивость сформировавшегося природного фона за счет:
- расширения диапазонов колебания содержания многих ингредиентов до концентраций, превышающих принятые ПДК;
- заметной межсистемной пространственной неоднородности природного фона по БПК5, азоту нитритному, азоту нитратному, фосфору фосфатному, соединениям меди, цинка;
- общей тенденции накопления в водной среде азот- и фосфорсодержащих соединений, регулирующих внутрисистемные биохимические процессы функционирования пресноводных экосистем.
Такой характер сформировавшегося антропогенно-измененного природного фона дает возможность предположить заметное изменение к настоящему времени состояния исследуемых экосистем.
Систематизация результатов расчета МИ значений концентрации ЛООВ (по БПК5), азота аммонийного и минимальных величин растворенного в воде кислорода, приведенных в табл. 6, и использование утвержденного в Росгидромете классификатора состояния экосистем [14] позволили заключить, что устьевой участок:
- р. Обь находится по растворенному кислороду в переходном из катастрофического в кризисное, по ЛООВ (БПК5) - в равновесном и по азоту аммонийному - в переходном из естественного в кризисное;
- р. Надым находится по растворенному кислороду в переходном из катастрофического в равновесное, по ЛООВ (БПК5) - в переходном из равновесного в кризисное и по азоту ам-
ТАБЛИЦА 5. Экологически допустимые уровни изменчивости концентрации доминирующих компонентов водной среды устьевых участков рек Обско-Тазовской губы
Ингредиент Общий диапазон колебания концентраций, мг/дм3
р. Обь, г. Салехард р. Надым, г. Надым р. Ныда, пос. Ныда Р. Пт г. Самбург р. Таз, пос. Тазовский
Растворенный кислород 5,10-15,0 7,00-14,5 8,40-11,0 8,76-12,3 7,10-11,7
Хлориды 4,30-6,40 1,60-5,30 0,40-6,20 2,40-4,30
Сульфаты 2,00-15,7 1,00-12,4 14,6-18,2 0,60-12,2 1,60-9,50
ЛООВ по БПК5 1,57-1,98 1,00-3,89 1,60-2,20 1,00-1,77 2,50-4,00
Азот аммонийный н. о.-0,93 н. о.-0,96 0,06-0,48 н. о.-0,89 0,10-0,96
Азот нитритный н. о.-0,022 н. о.-0,008 н. о.-0,007 н. о.-0,016 н. о.-0,022
Азот нитратный н. о.-0,102 н. о.-0,040 н. о.-0,030 н. о.-0,080 н. о.-0,060
Фосфор фосфатный 0,010-0,188 0,030-0,396 0,030-0,290 0,010-0,142
Фенолы н. о.-0,005 н. о.-0,003 н. о.-0,003 н. о.-0,005 н. о.-0,006
Нефтяные углеводороды н. о.-0,53 0,01-0,52 0,09-0,55 н. о.-0,60 н. о.-0,65
Соединения железа 0,10-1,53 0,10-1,98 0,10-1,62 0,10-1,10
Соединения меди н. о.-0,007 н. о.-0,005 0,001-0,002 н. о.-0,017 н. о.-0,006
Соединения цинка н. о.-0,024 н. о.-0,036 н. о.-0,037 н. о.-0,086
Соединения никеля н. о.-0,004 н. о.-0,004 н. о.-0,016 н. о.-0,003
Соединения марганца н. о.-0,129 н. о.-0,167 н. о.-0,195 н. о.-0,278
П р и м е ч а н и е: н. о. - ниже предела обнаружения.
ТАБЛИЦА 6. Состояние устьевых участков рек Обско-Тазовской губы по интегральным гидрохимическим показателям
Устьевой участок реки Растворенный кислород ЛООВ (по БПК5) Азот аммонийный
МИ, мг/дм 3 Состояние МИ, мг/дм 3 Состояние МИ, мг/дм3 Состояние
Обь, г. Салехард 0,28-2,72 Переходное из катастрофического в кризисное 1,57-1,98 Равновесное н. о.-0,93 Переходное из естественного в кризисное
Надым, г. Надым 1,20-7,20 Переходное из катастрофического в равновесное 1,00-3,89 Переходное из равновесного в кризисное н. о.-0,96 Переходное из естественного в кризисное
Ныда, пос. Ныда 5,19-11,3 Естественное 1,60-2,20 Переходное из равновесного в кризисное 0,06-0,48 Равновесное
Пур, г. Самбург 0,70-4,50 Переходное из катастрофического в равновесное 1,00-1,77 Равновесное н. о.-0,89 Переходное из естественного в кризисное
Таз, пос. Тазов-ский 1,20-5,80 Переходное из критического в равновесное 2,50-4,00 Кризисное 0,10-0,96 Переходное из равновесного в кризисное
монийному - в переходном из естественного в кризисное;
- р. Ныда находится по растворенному кислороду в естественном и азоту аммонийному в равновесном, а по ЛООВ (БПК5) - в переходном из равновесного в кризисное;
- р. Пур находится по растворенному кислороду в переходном из катастрофического в равновесное, азоту аммонийному - в переходном из естественного в кризисное, а по ЛООВ (БПК5) - в равновесном;
- р. Таз находится по растворенному кислороду в переходном из критического в равновесное, по азоту аммонийному - в переходном из равновесного в кризисное, а по ЛООВ (БПК5) -в кризисном.
Сформировавшийся в современных условиях компонентный состав водной среды на устьевых участках обследуемых рек позволяет заключить, что физический перенос многих
химических веществ преобладает над внутри-водоемными процессами их трансформации, и поэтому заметная доля их количества может достигать устьевых областей рек.
Расчет притока приоритетных ингредиентов компонентного состава водной среды на устьевых участках рек на замыкающих створах, проведенный с использованием гидрологической и гидрохимической режимной информации, показал значительные временную и межсистемную изменчивости их объема [15].
Результаты, приведенные в табл. 7, показали, что наиболее высокими объемами притока на замыкающие створы рек, впадающих в Обско-Тазовскую губу, по всем растворенным химическим соединениям выделяется р. Обь, которая является основным поставщиком легкоокис-ляемых органических веществ, минеральных форм азота, нефтяных углеводородов и соединений железа. Объемы притока приоритетных
ТАБЛИЦА 7. Объемы и модуль притока приоритетных химических соединений с речным стоком в устьевые участки рек Обско-Тазовской губы
Ингредиент Объемы приток в год, над че а приоритетных химических соединений (тыс. т/км ртой) и модуль притока (т/км2 в год, под чертой)
р. Обь, г. Салехард р. Надым, г. Надым Р. Пт г. Самбург р. Таз, пос. Тазовский
ЛООВ по БПК5 324-1383 0,133-0,569 27,4-66,6 — 48,0-118 0,480-1,18
Азот аммонийный 136-1007 0,056-0,200 3,59-16,2 9,15-115,4 0,096-0,475 10,2-37,7 0,102-0,377
Азот нитритный 2,80-14,7 0,001-0,006 0,051-0,304 0,079-1,41 0,0008-0,015 0,116-0,768 0,001-0,008
Соединения железа 223-981 0,092-0,403 3,0-45,0 32,6-88,7 0,343-0,933 11,5-75,2 0,110-0,752
Соединения меди 0,878-8,15 0,0004-0,003 0,008-0,395 0-1,79 0-0,019 0-0,468 0-0,005
Соединения цинка 0,197-20,8 0,0001-0,008 0,009-1,55 0,171-3,63 0,002-0,038 0,019-1,89 0,0002-0,019
Соединения никеля 0-7,16 0-0,003 0-0,93 0-3,52 0-0,037 0-0,113 0-0,001
Фенолы 0-0,5,70 0-0,002 0-0,155 0-0,277 0-0,003 0-0,347 0-0,004
Нефтяные углеводороды 84,2-631 0,035-0,259 3,10-23,8 4,62-37,1 0,048-0,390 6,62-26,9 0,066-0,269
химических соединений на замыкающие створы устьевых участков других исследуемых рек на порядок и более уступают объемам их притока в р. Обь.
Вполне обоснованно можно сделать заключение о том, что устьевые участки Обско-Тазовской губы функционируют в условиях уже длительной внешней антропогенной нагрузки, в первую очередь за счет поступления многих загрязняющих веществ с речным стоком.
Учитывая основные положения, изложенные ранее в руководящих документах Росгидромета по комплексной оценке степени загрязненности поверхностных вод [12], оценка уровня антропогенной нагрузки выполнена по изменчивости объемов стока таких приоритетных для оценки изменчивости состояния водных экосистем как
азот аммонийный, ЛООВ (по БПК5) и нефтяные углеводороды. Принимая во внимание значительные различия исследуемых устьевых участков по объемам водного стока и площади водосбора, для сравнительной оценки изменчивости антропогенной нагрузки использованы модули стока этих соединений.
Результаты проведенной оценки показали, что обследуемые устьевые участки испытывают нагрузку (табл. 8) по:
- азоту аммонийному - от критической (р. Обь) до переходной, от высокой к очень высокой (реки Пур, Таз);
- ЛООВ (по БПК5) - от умеренной (р. Обь) до критической (р. Надым);
- нефтяным углеводородам - от критической (реки Обь, Таз) до переходной, от критической к высокой (реки Надым, Пур).
ТАБЛИЦА 8. Антропогенная нагрузка на устьевых участках рек
Устьевой участок реки Антропогенная нагрузка по модулю притока, т/км 2 в год
азота аммонийного ЛООВ (по БПК5) нефтяных углеводородов
диапазон максимальных значений нагрузка диапазон максимальных значений нагрузка диапазон максимальных значений нагрузка
Обь, г. Салехард 0,16-0,20 Критическая 0,33-0,57 Умеренная 0,12-0,26 Критическая
Надым, г. Надым 0,28-0,34 Переходная от критической к высокой 1,00-1,39 Критическая 0,27-0,50 Переходная от критической к высокой
Пур, г. Самбург 0,22-0,48 Переходная от высокой к очень высокой Нет данных Нет данных 0,21-0,39 Переходная от критической к высокой
Таз, пос. Та-зовский 0,27-0,38 Переходная от высокой к очень высокой 0,98-1,20 Переходная от умеренной к критической 0,21-0,27 Критическая
Характер пространственно-временной изменчивости компонентного состава водной среды, сформировавшегося «природного фона» и объемов притока с речным стоком приоритетных загрязняющих веществ отчетливо показывает, что устьевые экосистемы Обско-Тазовской устьевой области функционируют в условиях постоянной или временной внешней антропогенной нагрузки за счет поступления многих химических веществ с речным стоком и находятся под определяющим влиянием геоэкологического состояния их водосборов.
Библиографический список
1. Указ Президента Российской Федерации от 05.03.2020 г. № 164 «Об основах государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2035 года». - URL : http://publication.pravo.gov.ru/ Document/View/0001202003050019 (дата обращения : 27.07.2020 г.).
2. Арктика на пороге третьего тысячелетия (ресурсный потенциал и проблемы экологии) / под ред. И. С. Грамберга, Н. П. Лаверова. - СПб. : Наука, 2000. -247 с.
3. Евсеев А. В. Эколого-географические особенности состояния природной среды районов Крайнего Севера России / А. В. Евсеев, Т. М. Красовская. - Смоленск : Изд-во СГУ, 1996. - 232 с.
4. Алексеевский Н. И. Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования / Н. И. Алексеевский. - М. : ГЕОС, 2007. - 585 с.
5. Зильчек Г. Е. Экологические проблемы Российской Арктики / Г. Е. Зильчек, Т. М. Красовская,
A. В. Цыбанов, В. В. Гилюканов, Е. Н. Селина // Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. - 1996. - Вып. 7. - С. 1-46.
6. Эстуарно-дельтовые системы России и Китая: гидролого-морфологические процессы, геоморфологический прогноз развития / под ред. В. Н. Коротаева,
B. Н. Михайлова, Д. Б. Бабич, Ли Цзунсяна и Люши-щана. - М. : ГЕОС, 2007. - 445 с.
7. Михайлов В. Н. Гидрология / В. Н. Михайлов,
A. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. - М. : Высшая школа, 2005. - 463 с.
8. Михайлов М. В. Современное состояние и перспективы гидрологии устьев рек / М. В. Михайлов,
B. Н. Михайлов // Избр. труды Ин-та водных проблем РАН : 1967-2017. - В 2 т. - М. : КУРС, 2007. -
C. 253-280.
9. Михайлов В. Н. Новые определения, районирование и типизация устьевых областей рек и их частей - эстуариев / В. Н. Михайлов, С. Л. Горин // Водные ресурсы. - 2012. - Т. 39. - № 3. - С. 243-257.
10. Михайлов М. В. Многолетние изменения строения речных дельт / М. В. Михайлов // Водные ресурсы. - 2016. - Т. 43. - № 5. - С. 488-501.
11. Михайлов В. Н. Дельты как индикаторы естественных и антропогенных изменений режима рек и моря / В. Н. Михайлов, М. В. Михайлов // Водные ресурсы. - 2003. - Т. 30. - № 6. - С. 602-612.
12. РД 52.24.643-2002 МУ. Методические указания. Охрана природы. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям. - СПб. : Гидрометео-издат, 2003. - 33 с.
13. Верниченко А. А. Классификация поверхностных вод, основывающаяся на оценке их качественного состояния / А. А. Верниченко // Комплексные оценки качества поверхностных вод / под ред. А. М. Никано-рова и др.- Л. : Гидрометеоиздат, 1989. - С. 14-24.
14. РД 52.24.661-2004. Рекомендации. Оценка риска антропогенного воздействия приоритетных загрязняющих веществ на поверхностные воды суши. -М. : Метеоагентство Росгидромета, 2006. - 25 с.
15. Никаноров А. М. Реки России. Ч. II. Реки Европейского Севера и Сибири (гидрохимия и гидроэкология) : монография / А. М. Никаноров, В. А. Брызгало. - Ростов н./Д. : НОК, 2010. - 296 с.
Дата поступления: 08.06.2020 Решение о публикации: 18.06.2020
Контактная информация:
ТРЕТЬЯКОВ Михаил Вячеславович - канд. геогр. наук; tmv@aari.ru
БРЫЗГАЛО Валентина Александровна - канд. хим. наук; vbyzgalo@yandex.ru РУМЯНЦЕВА Елена Владимировна - канд. геогр. наук; rev@aari.ru
Estuarial river zones as indicators of anthropogenic changes of geo-ecological condition of the estuarial areas in the Arctic region of the Russian Federation
M. V. Tretiakov, V. A. Bryzgalo, E. V. Rumiantseva
Arctic and Antarctic Research Institute, 38, Bering ul., Saint Petersburg, 199397, Russian Federation
For citation: Tretiakov M. V., Bryzgalo V.A., Rumiantseva E. V. Estuarial river zones as indicators of anthropogenic changes in geo-ecological condition of the estuarial areas in the Arctic region of the Russian Federation. Proceedings of Petersburg State Transport University, 2020, vol. 17, iss. 3, pp. 311-323. (In Russian) DOI: 10.20295/1815-588X-2020-3-311-323
Summary
Objective: To assess changes in geo-ecological condition of estuarial river zones in the Arctic region of the Russian Federation. Methods: It is suggested to consider the condition of estuarial river zones in the Arctic region as an integral indicator of anthropogenic changes in geo-ecological state of the territories, being part of catchment areas. Estuarial river zones of the Ob-Tazovsky estuarial area are treated as the study object. Results: It was demonstrated that the estuarial ecosystems of the Ob-Tazovsky estuarial area function under the conditions of constant or temporary external anthropogenic load due to a vast
quantity of chemicals that comes with the river flow, thus, the former depend mainly on geo-ecological condition of the catchment areas. Practical importance: The obtained data allow for a deeper insight into changeability (evolution) of an abiotic componentry of estuarial zones in the arctic rivers under the influence of development pressure on the environment of the Russian Arctic coast, taking into account the increasing commercial exploitation of the lucrative resources of the Arctic region.
Keywords: Arctic, geo-ecological condition, estuarial river zone, the Ob-Tazovsky estuarial area, fractional analysis of aquatic environment.
References
1. Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federatsii ot 05.03.2020 g. no. 164 "Ob osnovakh gosudarstvennoy politiky Rossiyskoy Federatsii v Arktike na period do 2035 goda" [Order of the President of the Russian Federation dated March 5th, 2020, N164 "On foundations of the state policy of the Russian Federation in the Arctic region for the period through to 2035"]. Available at: http://publi-cation.pravo.gov.ru/Document/View/0001202003050019 (accessed: July 27, 2020) (In Russian)
2. Arktika na poroge tretiego tysyacheletiya (resursniy potentsial i problem ekologii) [The Arctic at the turn of the third millennium (resource potential and environmental problems)]. Edited by I. S. Gramberg, N. P. La-verov. Saint Petersburg, Nauka Publ., 2000, 247 p. (In Russian)
3. Evseev A. V. & Krasovskaya T. M. Ekologo-geogra-ficheskiye osobennosty sostoyaniya prirodnoy sredy rayonov Krainego Severa Rossii [Environmental and geographical features of the Russian Far North areas]. Smolensk, SGU [Smolensk State University] Publ., 1996, 232 p. (In Russian)
4. Alekseevskiy N. I. Geoekologicheskoye sostoyaniye arkticheskogo poberezhya Rossii i bezopasnost prirodo-ispolzovaniya [Geo-ecological condition of the Russian arctic coast and nature management safety]. Moscow, GEOS Publ., 2007, 585 p. (In Russian)
5. Zilchek G. E., Krasovskaya T. M., Tsybanov A. V., Gilyukanov V. V. & Selina E. N. Ekologicheskiye problem Rossiyskoy Arktiky [Ecological problems of the Russian Arctic]. Problemy okruzhayushchey sredy iprirodnykh resursov. Obzornaya informatsiya [Problems of environment and natural resources. Background information], 1996, iss. 7, pp. 1-46. (In Russian)
6. Estuarno-deltoviye sistemy Rossii i Kitaya: gidro-logo-morfologicheskiye protsessy, geomorfologicheskiy
prognoz razvitiya [Estuarial-deltaic systems of Russia and China: hydrological and physiographic processes, geomorphologicalforecast]. Edited by V. N. Korotaev, V. N. Mikhailov, D. B. Babich, Li Tszunsyan and Lyu-shishchana. Moscow, GEOS Publ., 2007, 445 p. (In Russian)
7. Mikhailov V. N., Dobrovolskiy A. D. & Dobrolyu-bov S. A. Gidrologiya [Hydrology]. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 2005, 463 p. (In Russian)
8. Mikhailov M. V. & Mikhailov V. N. Sovremennoye sostoyaniye i perspektivy gidrologii ustiyev rek [Modern condition and prospects of the river mouth hydrology]. Izbranniye trudy Instituta vodnykh problem RAN [Selected works of Water Problems Institute of the Russian Academy of Sciences]: 1967-2017. In 2 vol. Moscow, KURS Publ., 2007, pp. 253-280. (In Russian)
9. Mikhailov V. N. & Gorin S. L. Noviye opredele-niya, raionirovanie i tipizatsiya ustyevykh oblastey rek i ikh chastey - estuariev [New definitions, zoning and typi-fication of estuarial areas of rivers and their parts - estuaries]. Vodniye resursy [Water resources], 2012, vol. 39, no. 3, pp. 243-257. (In Russian)
10. Mikhailov M. V. Mnogoletniye izmeneniya stroye-niya rechnykh delt [Long-term changes of the structure of river deltas]. Vodniye resursy [ Water resources], 2016, vol. 43, no. 5, pp. 488-501. (In Russian)
11. Mikhailov V. N. & Mikhailov M. V. Delty kak indicatory estestvennykh i antropogennykh izmeneniy re-zhima rek i more [Deltas as indicators of natural and anthropogenic changes of river and sea behavior]. Vodniye resursy [Water resources], 2003, vol. 30, no. 6, pp. 602612. (In Russian)
12. RD 52.24.643-2002 MU. Metodicheskiye ukaza-niya. Okhrana prirody. Metod kompleksniy otsenky ste-peny zagryaznennosty poverkhnostnykh vod sushy po gidrokhimicheskim pokazatelyam [Guidance Document RD 52.24.643-2002 MU. Guidelines. Nature protection.
Comprehensive assessment of surface water pollution level based on hydrochemical indices]. Saint Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 2003, 33 p. (In Russian)
13. Vernichenko A. A. Klassifikatsiya poverkhnost-nykh vod, osnovyvayushchayasya na otsenke ikh kachest-vennogo sostoyaniya [Surface water classification based on its quality assessment]. Kompleksniye otsenky kachest-vapoverkhnostnykh vod [Comprehensive assessment for surface-water quality]. Edited by A. M. Nikanorov et al. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1989, pp. 14-24. (In Russian)
14. RD 52.24.661-2004. Rekomendatsii. Otsenka ris-ka antropogennogo vozdeistviya prioritetnykh zagryaz-nyayushchikh veshchestv na poverkhnostniye vody sushy [Guidance Document RD 52.24.661-2004. Recommendations. Risk assessment of anthropogenic impact of polluting substances on surface water of dry land]. Moscow,
Meteoagenstvo Rosgidrometa [Meteorological agency of Roshydromet] Publ., 2006, 25 p. (In Russian)
15. Nikanorov A. M. & Bryzgalo V.A. Reky Rossii. Ch. II. Reky Evropeiskogo Severa i Sibiry (gidrokhimiya i gidroekologiya) [Russian Rivers. Pt II. Rivers of the European North and Siberia (hydrochemistry and hydro-ecology)]. Monograph. Rostov-on-Don, NOK [Science Education Culture] Publ., 2010, 296 p. (In Russian)
Received: June 08, 2020 Accepted: June 18, 2020
Author's information:
Mikhail V. TRETIAKOV - PhD in Geography; tmv@aari.ru
Valentina A. BRYZGALO - PhD in Chemistry; vbyzgalo@yandex.ru
Elena V. RUMIANTSEVA - PhD in Geography; rev@aari.ru
