Комплексная характеристика реки Кальмиус
| Загрузить архив: | |
| Файл: ref-23586.zip (669kb [zip], Скачиваний: 97) скачать |
Министерство образования и науки Украины
Днепропетровский Национальный университет
Геолого-географический факультет
Кафедра геоэкологии и рационального природопользования
Индивидуальная работа
по гидрологии
на тему:
«Комплексная характеристика реки Кальмиус»
Выполнил
студент гр. ГЕ-04
Сливченко А.А.
Проверила
доцент Рузина Е.Н.
Днепропетровск
2006
Содержание:
Введение…………………………………………………………………………...3
Глава 1. Физико-географическая характеристика бассейна р. Кальмиус……..4
1.1. Физико-географическое положение….………………………………4
1.2. Геологическое строение и рельеф……...…………………………….5
1.3. Климатические условия………………………………………….........5
1.4. Гидрографическая сеть……………………………………………….6
1.5. Почвенный покров……………………………………………………..9
1.6. Растительный и животный мир…………………………………...10
Глава 2. Измерение длины р. Кальмиус ……………………………………….11
2.1. Измерение длины реки………………………………..........................11
2.2. Построение гидрографической схемы……………………………...11
2.3.Вычисление морфометрических характеристик ………………….11
Глава 3. Построение графика нарастания площади водосбора р. Кальмиус...12
3.1. Измерение площади водосборов притоков первого порядка и построение графика нарастания……………..…………........................12
3.2. Вычисление морфометрических характеристик бассейна ………12
Глава 4. Экологическое состояние р. Кальмиус и пути его оптимизации…...13
Выводы…………………………………………………………………………...18
Список литературы………………………………………………………………19
Введение
Данная работа представляет собой комплексную характеристику основных показателей реки Кальмиус. В ней рассмотрены многие параметры, которые участвуют в образовании стока реки, влияют на состав воды в реке, а также на общие особенности ее функционирования.
Важным заданием работы также является дать качественный экологический анализ нынешнего состояния реки и ее бассейна, что особенно актуально в условиях постоянной интенсификации промышленного производства в Донецком регионе. Одной из наиболее важных экологических проблем является поиск наиболее эффективных мер по оптимизации антропогенной нагрузки на бассейн реки Кальмиус, поэтому в представленной работе произведен обзор наиболее часто используемых методов и приемов по очистке и недопущению дальнейшего загрязнения реки Кальмиус и ее притоков.
Таким образом, работа призвана для закрепления основных теоретических и практических навыков, полученных на протяжении учебного процесса, а также для ознакомления с экологическими проблемами рек Украины и путей оптимизации их состояния.
Глава 1.
Физико-географическая характеристика бассейна
р. Кальмиус
1.1. Физико-географическое положение
Река Кальмиус расположена в юго-восточной части Украины на территории Донецкой области. Бассейн же реки не выходит за административные границы области.
Река Кальмиус берет начало на южном склоне Донецкого кряжа, несет свои воды по нескольким районам Донецкой области, протекая через крупнейшие города области – Донецк и Мариуполь, и впадает в Азовское море. Исток Кальмиуса находится возле с. Яковлевка между станцией Ясиноватая и городом Донецком. В верховьях реки сооружено Верхнекальмиусское водохранилище, которое соединено с каналом Северский Донец – Донбасс.
Длина р. Кальмиус составляет 209 км (согласно литературным данным), а общая площадь бассейна – 5070 км2. Таким образом, по протяженности Кальмиус относится к категории малых рек.
Средний годовой расход воды у п. Приморское 6,23 м3/сек, модуль стока 1,68 л/сек., ширина в средней части 15 - 25 м. В среднем течении в Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный – р. Грузская (длина 47 км) и правобережный – р. Мокрая Волноваха (длина 63 км). В нижнем течении в р. Кальмиус впадает река Кальчик – правый приток (длина 88 км).
1.2. Геологическое строение и рельеф
Бассейн реки Кальмиус расположен в трех геоморфологических районах: верхняя часть - в пределах южного склона Донецкого кряжа, средняя - в Приазовской кристаллической гряде и южная, приустьевая, - на приазовской низменности. Рельеф бассейна преимущественно равнинный, умеренно пересеченный оврагами и балками. Коэффициент с учетом густоты речной сети составляет - 0,11, русло реки разветвленное, извилистое, местами сильно извилистое, шириной до 20 метров. Скорость течения от 0,4 м/с до 1,5 м/с. Характер течения на всем протяжении разнообразен. В верховьях оно носит слабо выраженный горный характер, в низовье - типично степной вид. В верхнем и среднем течении характер берегов гористый и безлесный, в нижнем – берега низкие с редкими деревьями, кое-где поросшие камышом.Пойма реки двусторонняя, в местах сужения долины - отсутствует, ширина поймы от 150 м до 2 км. Дно каменистое и глинистое, прикрытое слоем ила, глубина реки составляет от 2,5 до 10 метров.
В целом же для характеристики геологического строения бассейна реки Кальмиус, следует рассмотреть 2 геоморфологические области: структурно-денудационную область Донецкого кряжа и структурно-денудационную область Приазовской возвышенности. Таким образом, в геологическом строении бассейна будут присутствовать сильно дислоцированные, усложненные многочисленными разрывными нарушениями отложения карбона, перми, триаса (песчаники, аргилиты, алевролиты, известняк, уголь), которые имеют многокилометровую мощность и слагают Донецкий кряж, а также могучие толщи песчаных глин, известняка, прикрытого лессовидными суглинками и глинами, формирующих Приазовскую возвышенность. На крайнем юге же бассейна реки Кальмиус широко распространены современные морские отложения.
1.3. Климатические условия
Бассейн р. Кальмиус по своему географическому положению относится к Центральной степи. Климат континентален, формируется под воздействием климатообразующих факторов: солнечной радиации, циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности. Воздушные массы, которые поступают из Азиатского материка и Нижневолжских степей, обусловливают низкие температуры зимой с холодными, а осенью и летом – сухими горячими ветрами. Среднегодовая температура составляет +7,8 0С. Средняя температура наиболее теплого месяца (июля) +22 0С, наиболее холодного (января) - 6,30С. Абсолютный максимум температур в июле +38 0С, а абсолютный минимум в январе - 36 0С. Холодный период года связан с началом проникновения арктического воздуха, что обусловливает резкие и значительные похолодания. Характерной чертой зимы являются частые, иногда интенсивные, оттепели, гололед и пурги. Теплый период начинается с ослабления северо-восточных и восточных влияний. Весной они обусловливают возвращение холодов, в результате чего наблюдаются резкие похолодания и заморозки. Летом преобладает антициклонная погода с большим количеством ясных и солнечных дней, что способствует последующей трансформации и прогреванию воздуха, а затем возникновению суховеев и пылевых бурь. В летний период активизируется грозовая деятельность, выпадают обильные ливневые осадки, которые носят кратковременный характер. По многолетним данным летние процессы продолжаются к середине августа, а затем начинает усиливаться проникновение холодного арктического воздуха. Донецкий кряж и Приазовская возвышенность влияют на климатические условия бассейна р. Кальмиус. С повышением высоты местности снижается температура воздуха, увеличивается повторяемость каплевидных осадков, туманов, растет скорость ветра.
Распределение осадков неравномерно. Они уменьшаются с севера на юг (Донецк – 522 мм, Мариуполь – 457 мм) с увеличением на Донецком кряже и Приазовской возвышенности.
Осадки, которые выпадают в теплый период года, нередко разделяются длительными периодами без дождей. Наблюдается 5 – 6 таких периодов, длительностью 10 дней и более. В холодный период года осадки, которые выпадают в твердом виде, образуют снежный покров, что зависит от погодных условий каждый год и поэтому может намного отличаться от средних многолетних данных. Средняя длительность периода со стойким снежным покровом составляет (кроме прибрежных районов) 47 – 63 дня, но и его отсутствие в области достаточно часто. Длительность снеготаяния зависит как от погодных условий, так и от толщины и плотности снежной сени. В среднем снеготаяние продолжается 10 – 20 дней, в отдельные годы сокращается до 11 – 8 дней.
1.4. Гидрографическая сеть
Река Кальмиус имеет средний годовой расход воды у п. Приморское 6,23 м3/сек, модуль стока 1,68 л/сек, ширина в средней части 15 – 25 м.
В среднем течении в р. Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный – р. Грузская (длина 47 км, водосборная площадь 517 км2) и правобережный – р. Мокрая Волноваха (длина 63 км, водосборная площадь 909 км2). В нижнем течении в р. Кальмиус впадает река Кальчик – правый приток (длина 88 км, водосборная площадь 1263 км2).
Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами, что вносит изменения в режим поверхностного и подземного стоков, влияет на экологическую обстановку по всему бассейну. На реке образованы следующие водохранилища: Верхнекальмиусское (емкость 14,8 млн. м3) – относится к полупромышленным водохранилищам. По состоянию площади водосбора это водохранилище относится к слабому по степени освоения в сельском хозяйстве. Состав воды относится к гидрокарбонатному, гидрокарбонатно-сульфатному, сульфатному классу группы натрия, реже кальция. Минерализация воды достигает величин 1,0 – 1,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Нижнекальмиусское (12 млн. м3) – относится к промышленным водохранилищам. По состоянию водосборной площади это водохранилище относится к 3-й группе по степени освоения в сельском хозяйстве – с наличием на значительной площади районов городских и заводских построек. Поверхностный сток в районе застроек несет с собой большое количество взвешенных и биогенных веществ, нефтепродуктов и др. По составу вода сульфатная, сульфатно-хлоридная группы натрия. Минерализация воды колеблется от 1,5 до 2,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Старобешевское (44,0 млн. м3) – относится к водоемам охладителям гидроэлектростанций. Вода имеет минерализацию (среднегодовую) около 2 г/л и относится к сульфатному классу группы натрия. Основной приходной составляющей водного баланса водоема является сток рек Кальмиуса и Грузской, которые сильно загрязнены промышленными, хозяйственно-бытовыми и шахтными водами. Павлопольское (76 млн. м3) – относится к естественным водохранилищам с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Вода имеет повышенную минерализацию и мутность, загрязнена биогенными веществами и ядохимикатами. По составу воды относится к гидрокарбонатному классу группы натрия. Пригодно для рекреации. На балке Широкой сооружена плотина и образовано Донецкое море (6,9 млн. м3). При чрезвычайно высокой зарегулированности стока сокращается водообмен, скорости течения в водохранилищах, особенно в прудах в десятки раз меньше, чем в реке, что приводит к образованию различных застойных антисанитарных зон. Кроме того, в прудах и водохранилищах нарушается режим паводков и река не в состоянии промыть не только их, но и свое русло, в результате чего заиляется и мелеет. В связи с этим, регулирование стока должно включать комплекс гидротехнических мероприятий.
Водный режим реки Кальмиус определяется особенностями половодья, его продолжительностью и долей участия талых вод в годовом стоке. Основным источником питания реки являются талые воды, дождевые и грунтовые воды имеют второстепенное значение. Ледостав реки устанавливается в первой декаде декабря. Наибольшая толщина льда 0,7 метров, средняя 0,2-0,3 метра. Во второй половине марта река полностью очищается ото льда. На водотоках бассейна р. Кальмиус сток весеннего половодья составляет 60 - 70%. В средние и маловодные годы доля талых вод снижается до 40 - 50%. Наивысшие уровни дождевых паводков равны или несколько превышают максимальные уровни весеннего половодья и достигают 2,5 - 5,0 м.
Характеристика притоков бассейна реки Кальмиус
Река Грузская впадает в реку Кальмиус левым притоком на расстоянии 162 км от устья. В верховье реки расположен г. Макеевка с развитой угольной, металлургической, коксохимической, легкой и пищевой промышленностью, который сбрасывает в нее свои сточные воды. Вода служит только для полива сельхозугодий. Вода реки Грузской сульфатно-гидрокарбонатного класса группы натрия. Общая минерализация воды практически не изменяется по сезонам года и составляет 2,0 - 2,2 г/л. Вода и донные наносы р. Грузской значительно загрязнены веществами органического происхождения. Их концентрации превышают ПДК в десятки, и даже сотни раз. Бактериальная загрязненность реки в районе г. Горбачово-Михайловка составляет 2,01*105 кл/мл (по общему количеству бактерий). Постоянное поступление в реку промышленных и хозяйственно-бытовых стоков от городов Макеевка и Моспино, а также шахтных вод превратили р. Грузскую в коллектор сточных вод "без признаков жизни". Все показатели воды в десятки раз выше ПДК.
Река Мокрая Волноваха с притоком Сухая Волноваха впадает справа в реку Кальмиус на расстоянии 115 км от устья. Характерной особенностью реки является обилие ключей у истоков. На площади водосбора сильно развиты карстовые явления, – открыто несколько десятков пещер. Карстовые явления приводят к сильному дренированию местности. По этой причине р. Сухая Волноваха, доходя до карстовой зоны, исчезает и несколько километров течет по подземному руслу, затем снова выходит на поверхность. Река Мокрая Волноваха незначительно загрязняется в паводковые периоды стоками с водосборной площади. Минерализация воды колеблется от 0,82 до 1,8 г/л, по составу относится к сульфатному в период половодья и сульфатно-хлоридному в остальное время года классу групп натрия и кальция. Вода реки используется для полива сельхозугодий и водоснабжения индивидуальных хозяйств. Река также может быть использована для рекреации.
Река Сухая Волноваха впадает в реку Мокрая Волноваха левым притоком на расстоянии 15 км от устья. Длина составляет 46 км, площадь бассейна – 451 км2. Исток расположен возле пгт. Ольчинки. Долина V-образная, шириной до 2 км, глубиной до 40 м. Ширина поймы до 100 м. Русло реки слабоизвилистое, ширина – до 5 м. Уклон реки составляет 1,9 м/км. Питание в основном снеговое и дождевое. Летом пересыхает. Замерзает в начале декабря, вскрывается в первой половине марта. Присутствуют пруды. Используется для орошения и технического водопользования.
Река Кальчик с притоком Малый Кальчик впадает в реку Кальмиус в районе ее устья. Расход воды колеблется от 3,0 до 30 м3/сек. На Кальчике расположено Старокрымское водохранилище. Река в верхнем и среднем течении загрязняется смывом солей с сельхозугодий и бытовыми сточными водами г. Мариуполя. Минерализация воды повышается от истока к устью и достигает величин 2,5 г/л. Вода относится к хлоридному классу группы натрия, кальция. Вода реки имеет повышенной содержание нефтепродуктов и нелетучих фенолов. Все показатели реки Кальчик превышают ПДК.
Река Малый Кальчик является левым притоком реки Кальчик, в которую впадает на расстоянии 30 км от устья. Длина – 38 км, площадь бассейна – 278 км2. Берет исток на запад от с. Рыбинское. Долина трапециевидная, шириной до 2 км и глубиной не более 50 м. Ширина поймы до 100 м. Русло слабоизвилистое, обычно шириной 5 м. Уклон реки равен 5,1 м/км. Питание смешанное. В маловодные годы в верховьях пересыхает. Ледостав неустойчивый; замерзает в средине декабря, вскрывается в конце февраля. Сток зарегулирован прудами. Воду используют для орошения и технического водопользования.
1.5. Почвенный покров
Наличие разнообразных форм рельефа привело к образованию в пределах речного бассейна разнообразных видов почв. Лессовидные суглинки, как почвообразующая порода, на этой территории имеют подавляющее положение и распространенные почти повсеместно. На склонах балок и речных долин, а также в центральной части Донецкого кряжа, Приазовской возвышенности, где толща лессовидных пород смыта частично или полностью, сформировались дерновые почвы. Черноземы маломощные распространены по долине рек Кальмиус и Кальчик. Антропогенная деятельность привела к созданию техногенных почв. Это шахтные, карьерные и шлаковые отвалы, мусорники и технологические насыпи, рекультивированные и перемещенные почвы, что является источником интенсивного загрязнения подземного и поверхностного стока. Почвы Донецкой области поддаются влиянию водной и ветровой эрозии. Особенно сильно развитые эти процессы в районах Донецкого кряжа, где количество эродированных почв в хозяйствах нередко превышает 90% территории землепользования. Основная роль в своевременном обеспечении поступления влаги в реки бассейна Кальмиуса принадлежит почвам лесов и степей, которые служат посредниками между климатическими и гидрологическими процессами. Эти почвы до недавнего времени полностью могли поглощать и аккумулировать какое-нибудь количество осадков, которые выпали, снижая интенсивность таяния снегов весной и замедляя сток талых вод из водосборной площади. При этом поверхностный сток не превышал 10% объема осадков, которые поступают. Другие осадки транспортировались и накапливались в почвах, а в летний меженный период постепенно выносились на поверхность и питали реки.
Разорение почвенного слоя, вырубка леса изменили влажность и проницаемость почв, которые уже не в состоянии удерживать влагу. Происходит нарушение структуры почвы, разрушение его мелких агрегатных элементов, в почвах наблюдается падение содержания гумуса. Создаются условия для увеличения испарения влаги с поверхности почвы, нарушается механизм питания и пополнения подземных и поверхностных вод. В настоящее время в условиях хозяйственной деятельности на водосборной площади заиливание и умирание малых вод – прогрессирующий процесс. В периоды таяния снега и интенсивных дождей с прилегающих обрабатываемых территорий по склонам в заводь и русло рек с поверхностным стоком транспортируется огромное количество терригенного материала. Почвы и смежные сферы (донные осадки, поверхностные и подземные воды) в высокой мере загрязнены металлами. Согласно исследованиям Артемовской ГРЭ основными ингредиентами, которые накапливаются в почвах и донных осадках, являются соли тяжелых металлов таких как: ртуть, свинец, цинк, медь, хром, барий и др. Кроме промышленного загрязнения почв отмечается и загрязнение в результате сельскохозяйственной деятельности. В почвах происходит накопление нитратов и нитритов, пестицидов и гербицидов, которые в свою очередь являются причиной загрязнения подземных и поверхностных вод.
1.6. Растительный и животный мир
В р. Кальмиус и ее притоках развивается сложный комплекс водяной и водно-болотной растительности и не менее разнообразной фауны. Организмы, которые живут в реке, приобрели ряд адаптаций. Вода, предоставляя все необходимое для их существования, в то же время существенно меняется под влиянием их жизнедеятельности. Основными экологическими группами организмов в водоемах являются планктон, нектон и бентос. Планктон – водоросли, которые образуют фитопланктон, и мелкие бесхребетные, то есть зоопланктон, в котором обычно развиваются коловратки, веслоногие и рачки. В толще речных вод проживает еще одна группа организмов – нектон – рыбы, способные плыть против течения. Бентос – группа организмов, которые обитают на дне: как растительные формы (фитобентос), так и животные (зообентос). Гидрофауна представлена понтокаспийской, пресноводной и эвригалинной фауной. В верхнем течении Кальмиуса обитает лишь пескарь, в среднем — наиболее многочисленны пескарь, уклея, овсянка и голавль, изредка встречается карп. В устье реки видовой состав рыб уменьшается, среди них преобладает пескарь, а другие виды (горчак, сазан, колюшка) встречаются редко. В весеннее время в Кальмиус входит шемая, рыбец и некоторые другие рыбы Азовского моря. Из высших водных растений для реки Кальмиус и ее притоков характерны тростник и рогоз, у берегов – ряска.
Глава 2.
Измерение длины р. Кальмиус
2.1. Измерение длины реки
|
Место засечки |
Расстояние между засечками, см |
Измеренная длина участка |
Инстру-ментальная поправка |
Вычисленная длина участка реки |
Вычисленная длина участка реки, км |
Расстояние от устья |
|
|
I |
II |
||||||
|
устье |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Павлопольское вдхр. |
1,15 |
1,24 |
1,195 |
0,006 |
1,189 |
35,67 |
35,67 |
|
место впадения р. Мокрая Волноваха |
1,75 |
1,76 |
1,755 |
0,009 |
1,746 |
52,38 |
88,05 |
|
место впадения р. Грузская |
1,6 |
1,8 |
1,7 |
0,009 |
1,691 |
50,73 |
138,78 |
|
исток |
1,9 |
2,0 |
1,95 |
0,01 |
1,94 |
58,2 |
196,98 |
2.2. Построение гидрографической схемы
Список рек бассейна реки Кальмиус:
|
Название реки |
С какого берега и куда впадает |
Расстояние от устья, км |
Длина притока, км |
|
р. Грузская |
левый, Кальмиус |
139 |
47 |
|
р. Мокрая Волноваха |
правый, Кальмиус |
88 |
63 |
|
р. Кальчик |
правый, Кальмиус |
1 |
88 |
|
р. Сухая Волноваха |
левый, Мокрая Волноваха |
15 |
46 |
|
р. Малый Кальчик |
левый, Кальчик |
30 |
38 |
2.3. Вычисление морфометрических характеристик
1. Коэффициент извилистости:
Кизв. = 
где L – длина реки в км, l – расстояние по прямой, соединяющее устье и исток, выраженное в км.
Кизв. = 
2. Густота речной сети:
где
F– площадь
водосбора главной реки.
3. Падение реки:
ΔΗ = Ηист. – Ηуст. = 820 м – 46 м = 774 м
4. Уклон реки:
‰.
Глава 3.
Построение графика нарастания площади
водосбора р. Кальмиус
3.1. Измерение площади водосборов притоков первого порядка и построение графика нарастания
|
Название площади |
Площадь, км2 |
|
Левый берег |
|
|
Водосборная площадь |
517 |
|
Межприточное пространство |
1026 |
|
Правый берег |
|
|
Межприточное пространство-1 |
468 |
|
Водосборная площадь-1 |
909 |
|
Межприточное пространство-2 |
887 |
|
Водосборная площадь-2 |
1263 |
3.2. Вычисление морфометрических характеристик бассейна
1. Длина речного водосбора (lв) составляет 120 км.
2. Средняя ширина бассейна:
где F – площадь водосбора, lв – длина водосбора.
3. Коэффициент вытянутости водосбора:
где L – длина реки.
4. Коэффициент асимметрии:
где Fп и Fл – площади водосборов правого и левого берегов соответственно.
5. Коэффициент развития водораздельной линии:
где S – длина водораздельной линии в км.
Глава 4.
Экологическое состояние р. Кальмиус и пути его оптимизации
Расположение р. Кальмиус таково, что в основном все крупные предприятия Донецка сосредоточены вблизи реки и являются непосредственными источниками ее загрязнения. В частности, это такие предприятия как Донецкий металлургический завод (ДМЗ), который сбрасывает сточные воды из ливнеотстойника электросталеплавильного цеха (ЭСПЦ) в р. Кальмиус, это и шахтные воды ш/у Горького и шахты им. А.Ф.Засядько, а также значительный вклад в загрязнение реки вносят поверхностный сток с территории города и расположенные вблизи реки породные отвалы и свалки бытового мусора.
Поверхностный сток с территории городов Донецка и Мариуполя является существенным источником загрязнения и засорения р. Кальмиус. Поверхностный сток включает в себя дождевые, снеговые и поливомоечные сточные воды. Основными источниками загрязнения поверхностного стока на городских территориях являются: мусор с поверхности покрытий, продукты загрязнения дорожных покрытий, продукты эрозии грунтовых поверхностей, выбросы веществ в атмосферу промышленными предприятиями, автотранспортом, площадь для сброса бытового мусора. Оценку выноса веществ с поверхностным стоком производят на основе ориентировочных данных о составе и количестве поверхностного стока. При определении количества веществ, поступающих в водный объект, необходимо знать его состав и расход. Количество дождевых и снеговых вод зависит от количества выпавших атмосферных осадков и характеристик водосборной территории.
В целом весь бассейн реки Кальмиус тесно связан с экономикой прилегающих территорий и играет большую роль в развитии социальной среды. В то же время всестороннее использование биоресурсов рек, их зарегулирование, забор воды для сельскохозяйственных и хозяйственно-бытовых нужд, а также превращение рек в коллекторы сточных вод нарушили их природное состояние. Реки стали сильно загрязненными, заиленными, с плохим качеством воды, обедненными растительностью и животными. Чрезвычайно интенсивное использование в народном хозяйстве, как самих рек, так и водозаборов нарушает их природный гидрохимический и гидробиологический режим, снижается водность и глубина, реки заиляются и зарастают, увеличивается их эвтрофикация за счет накопления биогенных элементов.
Анализ экологического состояния бассейна дает возможность выделить основные причины существующего положения и определить круг наиболее важных проблем, которые требуют поэтапного решения. Высокий уровень загрязнения бассейна реки Кальмиус происходит вследствие неэффективной работы большинства водоочистных сооружений и систем водоотведения; высокой антропогенной нагрузкой на бассейн реки, как следствие экстенсивного способа развития экономики; несовершенство и несоблюдение действующего экономического механизма водопользования и осуществления природоохранных мероприятий, выделения средств на водоохранные цели; неэффективное управление и несоблюдение природоохранного законодательства.
В верхнем течении река Кальмиус интенсивно загрязняется промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. На этом участке, длиной 17 км, находится ряд источников сброса с общим расходом около 4000 м3/час. По загрязнению наиболее неблагоприятен сток шахты Красногвардейской, мутность которого и концентрация нефтепродуктов превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в 2 - 3 раза. В сточных водах остальных предприятий концентрация загрязнений ниже – мутность 8 - 36 мг/л, превышение ПДК по нефтепродуктам – 1,2 - 4,3, фенолам – 2 - 9 раз. Минерализация воды р. Кальмиус на данном участке изменяется от 777 мг/л (исток реки), 2333 мг/л в верхнем и до 2090 мг/л в нижнем бьефе Нижнекальмиусского водохранилища. По составу вода изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного класса группы натрия, имеет коричневато-желтый цвет, неприятный запах.
В санитарном отношении качество воды характеризуется как полисапробное, то есть максимально загрязненное с отсутствием самоочищения.
Вода р. Кальмиус на участке от г. Донецка до Старобешевского водохранилища по составу относится к сульфатно-гидрокарбонатному классу группы натрия, имеет желтый или коричневый цвет, неприятный гнилостный запах. Ниже Старобешевского водохранилища вплоть до г. Мариуполя состав воды изменяется и становится сульфатно-хлоридного класса. Общая минерализация в среднем течении изменяется в пределах 1,60 - 2,28 г/л, а в устье (г. Мариуполь) достигает 7,0 г/л. Величина рН воды уменьшается от верховья реки к устью в пределах 8,6 - 7,6.
Вода р. Кальмиус интенсивно загрязняется минеральными и органическими взвешенными веществами в виде угольной пыли, масел, нефти. Содержание взвешенных веществ изменяется в широких пределах (0,7-200 мг/л). При этом прозрачность воды снижается до 2 - 4 см. значительное загрязнение реки взвешенными веществами происходит на устье реки от г. Донецка до Старобешевского водохранилища. Постоянное загрязнение веществами органического происхождения р. Кальмиус обусловило высокое химическое потребление кислорода и биохимическое потребление кислорода воды. Концентрация биогенных элементов от истока до устья в различные сезоны колеблется в широких пределах: ионов аммония от 0,1 до 37,8; нитратов – от 0,88 до 35,0; нитритов – 0,01 - 8,2 мг/л. Процессы биохимического превращения органических веществ интенсивно протекают в речной воде на участке от г. Старобешево до г. Мариуполя. Во все сезоны года концентрация биогенных компонентов к устью снижается. Загрязнение летучими и нелетучими фенолами воды реки прослеживается по всей длине реки Кальмиус. Особенно высокие значения фенолов наблюдаются весной (до 1,4 мг/л) у г. Мариуполя. Наиболее сильное загрязнение воды реки нефтепродуктами происходит в районе городов Донецка и Мариуполя (от 0,6 до 1,4 мг/л), а в донных наносах от 0,9 до 15 мг/л. Такая же закономерность и в отношении концентраций СПАВ (от 0,16 до 0,34 мг/л).
Вода реки Кальмиус на всем протяжении не соответствует требованиям стандарта на питьевую воду, а большинство загрязнителей превышают ПДК в несколько раз.
Также одной из наиболее важных проблем, непосредственно касающихся р. Кальмиус является особенно активное загрязнение ее тяжелыми металлами (ТМ).
Оценка уровня загрязнения реки ТМ является актуальной проблемой. Это связано с тем, что ТМ обладают куммулятивностью и токсичностью для всех живых организмов и гидробионтов в частности. Токсичность ТМ в значительной степени зависит от физико-химических факторов, таких как температура, pH, жесткость воды, содержание органических веществ, а гидробионты в свою очередь проявляют чувствительность к накоплению ТМ в реке. Данное состояние гидробионтов зависит от их способности синтезировать в клетках металлотеионины – белки, содержащие много сульфгидрильных групп, что обуславливает их активность в увязании ионов металлов. Обзор литературы по данному вопросу показал, что наиболее важный механизм токсического действия ТМ на живые организмы заключается в подавлении активности многих ферментных систем. Это обусловлено, способностью ТМ вступать в химическое взаимодействие с сульфгидрильными (-SH) группами протеинов живых организмов, в первую очередь ферментных, а также других белковых структур. Изменение их конформационного состояния приводит к блокированию течения ряда биохимических процессов.
Особое значение имеет влияние ТМ на различные сообщества фитопланктона, представляющие собой начальное звено пищевых цепей, так как они являются первичными продуцентами органического вещества в водной экосистеме. Согласно литературным данным ТМ оказывают существенное влияние на процесс фотосинтеза у водорослей, а также соответственно на количество выделенного ими кислорода. Количество растворенного кислорода в воде является жизненно важным параметром водных экосистем, влияющих на процессы самоочищения. В качестве тест реакции на воздействие ТМ служила фотосинтетическая активность водорослей, о которой судили по количеству растворенного кислорода в среде, определяемого с помощью портативного термооксиметра. В качестве комплексообразующих веществ были испытаны следующие соединения: ЭДТА, тиосульфат натрия. Время экспозиции водорослей в растворах составило 24 часа, а время контакта комплексонов с растворами ТМ – 30 минут. Известно, что токсичность ТМ уменьшается в присутствии хелатообразователей – веществ, образующих с ними прочные неионизирующие растворимые в воде комплексы. В результате исследований было установлено, что эффективность защитного действия комплексонов значительно варьируется в зависимости от вида металла. Сравнение результатов, полученных на зеленых и сине-зеленых водорослей, показало, что чувствительность последних для наиболее токсичных металлов значительно превосходит таковую у зеленых водорослей.
Таким образом, поступление ТМ в р. Кальмиус оказывает негативное воздействие на водные экосистемы. Следовательно, необходимо тщательно контролировать их поступление в реку с ливнестоком и со сточными водами от промышленных предприятий.
Анализируя изученную по данной проблеме литературу, также следует отметить, что уже имеется довольно много методов по обнаружению активности и содержания ТМ в реке. Среди них стоит выделить наиболее эффективные - эколого-геохимических методы и разработки экологических критериев (изменение биопродуктивности, фотосинтеза, активности каталазы), предназначенные для оценки установления воздействия тяжелых металлов на водную растительность [1,2,3].
Также стоит отметить, что эти методы исследования (изменение биопродуктивности, фотосинтеза, ферментативной активности) имеют важное значение, так как именно они отражают изменение состояния живых организмов в результате воздействия ТМ. В частности, такой метод как изменение активности каталазы помог обоснованно оценить состояние водной растительности реки Кальмиус и предположить, что дальнейшее поступление и накопление ТМ вызовет серьезные изменения водной экосистемы реки. Чтобы это исключить, необходимо, прежде всего, вести первичный учет содержания ТМ в сточных водах перед сбросом в реку и предпринимать дополнительные меры (способы очистки) по уменьшению содержания ТМ в сточных водах.
Основными принципами охраны бассейна р. Кальмиус являются: создание определенных условий, которые сохраняют природное или приближенное к природному функционирование сбалансированной экологической системы конкретного водотока. Река существует не сама по себе, а потому качество ее воды и экологическое состояние в целом зависят от состояния всего водозабора. Поэтому природоохранные мероприятия по отношению к р. Кальмиус обязательно должны учитывать вышеуказанные моменты.
Экологическое состояние бассейна реки Кальмиус требует усиления действий на государственном, региональном и местном уровнях в сферах законодательства, определения приоритетов экологической политики, природоохранных действий в производственной и коммунальной сферах, экологического мониторинга и контроля источников загрязнения, экологического информирования и привлечения к охране бассейна реки Кальмиус населения области. Только такой комплексный подход может оказать действительно эффективное действие не только на не ухудшение, но и на постепенную оптимизацию состояния р. Кальмиус и ее бассейна.
Выводы
На основе данных, приведенных в работе можно сделать следующие выводы:
1.Река Кальмиус по своей протяженности относится к категории малых рек, что в совокупности с небольшим количеством основных ее притоков делает ее довольно маловодной и, следовательно, очень подверженной действию загрязнителей в виду небольшого потенциала к самоочищению.
2.В геологическом отношении бассейн реки является очень разнообразным, что существенно отражается на химическом составе воды.
3.Воды реки Кальмиус и ее притоков интенсивно используются в хозяйственных нуждах, в т.ч. для орошения.
4.В реки бассейна Кальмиуса производится интенсивный сброс разнообразных промышленных вод из прудов-отстойников, с которыми в реки попадают большие количества нефтепродуктов, взвешенных и биогенных веществ, а особое значение в ухудшении экологического состояния реки имеет загрязнение реки тяжелыми металлами.
5.Практически все применяемые меры по очистке сточных вод промышленных предприятий и недопущению дальнейшего чрезмерного загрязнения воды являются малоэффективными, и требуют не только модернизации, но и, возможно, полной замены на более современные и эффективные.
Список литературы
1. Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів. / Збірка доповідей І Міжнародної наукової конференції аспірантів та студентів. Т.1-Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2002.
2. Вісник Харьковського інституту соціального прогресу. Сер: Екологія, техногенна безпека і соціальний прогрес. Х, 2003.-Вип. 1-2 (3-4).
3. Зайцева И.И. Экспериментальное изучение влияния тяжелых металлов на планктонные водоросли // Ботанический журнал. -1999, №8 (с.33-39).
4. Рекреационные зоны и туристско-экскурсионные маршруты Донецкой области "Мой Донбасс". Под ред. С.С. Куруленко. – Донецк: ДИТБ, 2001.
5. Яцык А.В. Экологические основы рационального водопользования. – К. , 1997.
6. Пельтихин А.С. Особенности рек Донбасса и рекреация. Сб. материалов научно-практической конференции "Туризм – перспективная отрасль экономики Украины". Донецк, 1995.
7. Паладий И.П., Молодан Г.Н. Социально-экономические аспекты сохранения аборигенной биоты реки Кальмиус. Конференция ДонНТУ, 2004.
8. Программа восстановления и поддержания чистоты и водности малых рек Донецкой области. / под. ред. Яцыка А.В. – Донецк, 1999.
9. Поліщук В.В. Малі річки України та їх охорона. – Т-во Знання, 1988.
10. Физико-географические условия формирования стока реки Кальмиус Донецкой области. Данные Донецкого областного управления водных ресурсов, 2004 г.
11. Слюсарев А. А. Природа Донбасса. Научно-популярные очерки. Донецк, 1983.