Диффузные источники загрязнения
Рассматриваемая территория пилотного объекта относится к бассейну Верхней Волги, имеет достаточно высокий промышленный потенциал, развит сельскохозяйственный сектор. Гидрографическая сеть водосбора является одновременно «приемником» всех стоков от основных классов источников загрязнения: точечных и диффузных. Государственная водоохранная политика в середине ХIХ в. традиционно была направлена на снижение загрязненных сбросов промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, что отразилось на некоторых показателях качества воды: концентрации цинка, меди и СПАВ за 20 лет снизились в 7-10 раз.
Однако, по таким гидрохимическим параметрам, как нефтепродукты, органические и взвешенные вещества, биогенные элементы – ожидаемого улучшения качества воды не произошло. Очевидно, что на водосборе действует мощный пласт неконтролируемых, неучтенных источников загрязнения, которые далее декларируются, как диффузные.
Понимая значимость проблемы в водоохранном строительстве, с 1984 г. ИВП РАН на водосборе Иваньковского водохранилища организовал непрерывные специальные эксперименты на типовых фрагментах водосбора, относящимся к диффузным источникам загрязнения: городские территории, промышленные площадки, сельскохозяйственные объекты. С 1996 г. проявился и далее был идентифицирован новый источник диффузного загрязнения водохранилища – коттеджно-дачная застройка в береговой зоне.
Цель исследований диффузных источников загрязнения: изучение факторов формирования и динамики стока загрязняющих веществ. Одновременно проводились комплексные экспедиции в Иваньковском водохранилище по изучению гидрохимического и гидробиологического режимов, а также влияние диффузных источников загрязнения на состояние грунтовых вод. Итог многолетних экспериментов – разработанные специальные методики по оценке мощности диффузных источников загрязнения и сопоставление с точечными. Разработка сценариев водоохранных бассейновых программ и оценка их эффективности по отношению к качеству воды в замыкающем створе водохранилища.
|
|
|
|
|
Установлено, что основными факторами формирования диффузного стока являются метеорологические параметры и гидрологический режим рек.
Водосбор Иваньковского водохранилища имеет достаточно высокий промышленный потенциал, развит в сельскохозяйственном отношении, с населением около 900 тыс. чел.
В пределах данного пилотного водосбора в многолетней динамике и соответствующей оценке будут рассматриваться следующие диффузные источники загрязнения водных объектов:
Поверхностный сток с урбанизированной территории достаточно большая по объему категория сточных вод, до настоящего времени в большинстве случаев не подвергающаяся очистке перед сбросом, но оказывающая существенное влияние на качественное состояние водоемов. К этой категории сточных вод относятся ливневые сточные воды. Поскольку ливневый сток урбанизированных территорий является одним из источников загрязнения гидросферы, организованное его отведение и очистка заложены в требованиях по охране водных ресурсов. Однако, в настоящее время все города водосбора Иваньковского водохранилища не имеют очистных сооружений по очистке ливневого стока, поэтому ливневые и талые поверхностные воды поступают непосредственно в речную сеть.
Для городских территорий выделяют три типа поверхностей, характеризующихся определенными инфильтрационными особенностями: непроницаемые (асфальт, крыши), полупроницаемые (грунтовые площадки) и проницаемые (парки, скверы). К стокообразующим относятся непроницаемые и, частично, полупроницаемые поверхности.
Анализ состава поверхностного стока показал, что основными загрязняющими веществами являются взвешенные вещества, органические вещества, нефтепродукты, тяжелые металлы.
|
Качественная характеристика поверхностного стока определяется продолжительностью предшествующего сухого периода, длительностью и интенсивностью выпадения осадков, санитарным состоянием территории, а также степенью загрязненности атмосферы.
Удельный вынос примесей со стоком поверхностных вод с тер¬ритории города зависит от многих факторов: состояния дорожных покрытий, доли площадей с эродирующим грунтом, уровня организации и при¬меняемой технологии уборки территории, удаления бытового мусора и промышленных отходов, уровня производства на предприятиях, режима работы пыле- и газоочистных установок, от уровня эксплуатации авто-транспорта, от локализации участков территории, где неизбежны просыпи и проливы сырья и промежуточных продуктов, от упорядочения складирования и транспортировки сыпучих и жидких материалов.
Загрязненность талого и дождевого городского стока имеет свои особенности.
Талый сток – формируется в результате накопления снега не территории, имеет высокую интенсивность по выносу загрязняющих веществ, характеризуется более высокими концентрациями загрязняющих веществ. Например, значения ХПК могут достигать 1500 мгО2/л, БПКп – 300 мгО2/л.
Поверхностный сток городов может формировать высокие значения загрязняющих веществ в самом водном объекте. При организации мониторинга с ежедневным отбором проб воды в период снеготаяния в р. Волга наблюдались концентрации нефтепродуктов до и после г. Твери, превышающие ПДК в 40 раз.
|
В зависимости от химического состава примесей, накапливающихся на территории промплощадок и смываемых поверхностным стоком, промышленные предприятия и отдельные его участки можно разделить на две группы.
К первой группе относятся предприятия и участки, сток с которых при выполнении требований по упорядочению источников его загрязнения по химическому составу близок к поверхностному стоку с селитебных зон и не содержит специфических веществ с токсическими свойствами.
Основными примесями, содержащимися в стоке с территории предприятий первой группы, являются:
Средние концентрации основных примесей в стоке дождевых вод на этих предприятиях могут быть приняты:
Ко второй группе относятся предприятия цветной металлургии, обработки цветных металлов, коксохимического производства, бытовой химии, химической, лесохимической, целлюлозно-бумажной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и микробилогической промышленности, кожевно-сырьевые и кожевенные заводы, мясокомбинаты, шпалопропиточные заводы, аэропорты, производства химической и электрохимической обработки поверхностей металлов (гальванические производства), окрасочные производства, производства синтетических моющих средств и др.
На водосборе Иваньковского водохранилища развиты практически все спектры промышленного производства.
Результаты исследований дождевого поверхностного стока, приведенные на промплощадках водосбора показывают, что в течение первых 10-15 мин после начала дождя в поверхностном стоке содержится такое же количество загрязняющих веществ, как и в хозяйственно-бытовых сточных водах: в первую половину времени выпа¬дения осадков с дождевым стоком выносится 67 % органических и 85 % нерастворимых взвесей.
Для анализа формирования диффузного стока с промышленных площадок пилотного водосбора проведен анализ общей площади за период 1990-2018 гг. На основании экспериментальных исследований для промышленных площадок водосбора получены средние (для талого и дождевого) модули выноса загрязняющих веществ.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Иваньковское водохранилище в настоящее время имеет статус эвтрофного водоема. Поэтому особую актуальность имеет оценка биогенного стока с фрагментов водосбора с высокой сельскохозяйственной нагрузкой.
Рассматриваемый водосбор большей частью расположен в Нечерноземной зоне с потенциально возможным вымыванием биогенных веществ из почвы. Величина выноса (модуль стока биогенных веществ) зависит от рельефа, типа почвы, уклона, дозы вносимых удобрений, вида вспашки, гидрометеорологических условий и т.д.
Пример модулей выноса для разных параметров приведен в табл. 2.
В структуре сельского хозяйства водосбора в настоящее время преобладает отрасль животноводства, доля продукции которой составляет 66,1%, доля продукции растениеводства - 33,9%.
|
В последние десятилетия нарастает новый тип антропогенной нагрузки диффузного характера в береговой зоне Иваньковского водохранилища (Конаковский район).
Численность населения Конаковского района составляет 84,9 тыс. чел, в том числе: городское население 66,1 тыс. чел. (98,6% к 01.01.2014 г.), сельское 18,8 тыс. чел.
В летний период численность населения с иногородними отдыхающими в настоящее время достигает 280 тыс. чел.
Основные проблемы в нарастающей антропогенной нагрузке диффузного характера на береговые зоны водохранилища является: сброс бытовых стоков без очистки, вырубка леса и эрозия почвы, внесение органических и минеральных удобрений в непосредственной близости от уреза воды, массовое разрастание несанкционированных свалок, экстремально-высокая «очаговая» нагрузка от неорганизованного туризма, высокая нагрузка автотранспорта в летний сезон и выходные дни, водно-моторные стоянки, эллинги и ремонтные мастерские.
|
С грунтовым стоком в водоемы поступают загрязняющие вещества разной степени опасности - компоненты удобрений и протечек городской канализации, тяжелые металлы, патогенные микроорганизмы, фенолы и пр. Доля подземного стока в среднемноголетнем расходе Волги на участке Тверь-Дубна (Иваньковское водохранилище) составляет 3,2 %, зимой эта цифра значительно возрастает. В соответствии с гидрогеологической картой доля подземного питания в среднемноголетнем стоке рек на отрезке Тверь-Дубна составляет 20-30%.
На изученной части водосбора в пределах Конаковского района глубина залегания зеркала грунтовых вод в западинах и заболоченных поймах меняется в пределах 0.3 – 1.5 м, на высоких террасах и водоразделах достигает 17 – 18 м.
Преобладающая глубина уровня грунтовых вод (УГВ) небольшая и составляет 3 – 5 м, что в сочетании с песчаным/супесчаным сложением верхней части зоны аэрации переводит первый от поверхности безнапорный водоносный горизонт в категорию слабо защищенных от загрязнения. В то же время при развитом сельскохозяйственном производстве поступление соединений азота и фосфора с грунтовыми водами в водохранилище может иметь значительные значения.
В региональном плане наибольшее воздействие на ухудшение качества грунтовых вод оказывают рассредоточенные источники загрязнения: внесение удобрений на сельскохозяйственных угодьях, газодымовые выбросы предприятий и автотранспорта.
На пике использования минеральных удобрений в середине 80-х гг. под пахотными землями рассматриваемой территории содержание нитратов в грунтовых водах достигало 80-100 мгN/ дм3, а в период исследований середины - конца 90-х гг. на тех же полях в скважинах ручного бурения концентрации нитратов в грунтовых водах не превышали 2-5 мгN/дм3
Точечные источники загрязнения
Предприятия, сбрасывающие сточные воды в водные объекты Иваньковского водохранилища|
|
