Submit manuscript Sign in / Sign up
Advanced search
Article sections

ESTIMATION OF POLLUTING INFLOW FROM SURFACE RUNOFF IN SHLINO RESERVOIR

Research article
Lazareva G.A.
Novikova P.V.
Kovaleva O.I.
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.102.12.047
Issue: № 12 (102), 2020
Published:
2020/12/17
PDF

ОЦЕНКА ПОСТУПЛЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ПОВЕРХНОСТНЫМ СТОКОМ В ШЛИНСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ

Научная статья

Лазарева Г.А.1, *, Новикова П.В.2, Ковалева О.И.3

1 Государственный университет «Дубна», Дубна, Россия;

2, 3 «Центррегионводхоз» Дубнинская экоаналитическая лаборатория, Дубна, Россия

* Корреспондирующий автор (lazarevg[at]mail.ru)

Аннотация

Приведены результаты оценки поступления загрязняющих веществ с поверхностным стоком в Шлинское водохранилище в районе створа д. Яблонька. Выполнено дешифрирование космоснимка, выделены характерные функциональные зоны. Учтены параметры разбавления поверхностного стока водами водохранилища. Полученные расчетным методом результаты сравнены с фактическими данными лабораторного химического анализа вод в створе. Показано, что сток с селитебных территорий основной источник загрязнения в районе изученного створа.

Ключевые слова: Шлинское водохранилище, гидрохимические показатели, объем поступления загрязняющих веществ, поверхностный сток.

ESTIMATION OF POLLUTING INFLOW FROM SURFACE RUNOFF IN SHLINO RESERVOIR

Research article

Lazareva G.A.1, *, Novikova P.V.2, Kovaleva O.I.3

1 Dubna State University, Dubna, Russia;

2, 3 "Centrregionvodkhoz", Dubna Ecoanalytic Laboratory, Dubna, Russia

* Corresponding author (lazarevg[at]mail.ru)

Abstract

the study demonstrates the results of the assessment of the polluting inflow from the runoff to the Shlino reservoir in the area of the Yablonka village site. inthe course of the study, a space image was decoded and the characteristic functional zones were identified. the research takes into account the parameters of dilution of surface runoff by reservoir waters. the study compares the results obtained by the calculation method with the actual data of chemical laboratory analysis of water from the site. the results of the study show that the runoff from residential areas is the main source of pollution in the area.

Keywords: Shlino reservoir, hydrochemical indicators, the volume of contaminants, surface runoff.

Введение

Главным фактором негативного воздействия не только на биоту водных экосистем, но и на человека является загрязнение воды. Проблема качественного истощения водных ресурсов по причине их загрязнения особенно остро обозначилась в последние десятилетия. Повышенная антропогенная нагрузка на урбанизированных территориях приводит к увеличению в поверхностном стоке концентраций веществ как природного, так и техногенного происхождения [1], [6]. Качественный и количественный состав ливневого стока таких территории зависит от многих параметров: загрязненность атмосферы, наличие строительных площадок и промышленных предприятий, интенсивность транспортного движения, санитарное состояние водосборных площадей, степень благоустройства территории, плотность населения, вид поверхностного покрова, метеорологические параметры (интенсивность и продолжительность дождей, продолжительность сухой погоды предшествующего периода, интенсивность весеннего снеготаяния). Дождевые и талые воды с урбанизированных территорий могут представлять собой значительную опасность загрязнения водных объектов различными примесями природного и техногенного происхождения [10]. В качестве приоритетных показателей можно выделить содержание взвешенных веществ, нефтепродуктов и значение показателей БПК20 и ХПК (которые суммарно характеризуют присутствие легко- и трудно-окисляемых органических соединений) [8].

Шлинское водохранилище – озеро-водохранилище на границе Тверской и Новгородской области, в бассейне Мсты. Происхождение озера моренно-подпрудное [5]. Его северная треть относится к Валдайскому району Новгородской области, южная часть расположена в Фировском районе Тверской области. Линия берега очень изрезанная, многочисленны узкие заливы и мысы. Морфометрические характеристики водоема: площадь водного зеркала – 35 км2, длина – 8,8 км, ширина – 7 км, глубина – 3,0-1,9 м, длина береговой линии – 48 км [4]. Водохранилище обеспечивает попуски для нужд энергетики, водного транспорта, улучшения водоснабжения г. Москва и для рекреации, относится к водоемам, имеющим особо ценное рыбохозяйственное значение. 

Методы и принципы исследования

Промышленной деятельности на берегах водохранилища не ведется, поэтому антропогенная нагрузка на водоем сравнительно невысока. Вклад поверхностного стока с селитебных территорий на загрязненность вод Шлинского водохранилища оценивался для створа в районе д. Яблонька.

Химический анализы проб воды, в рамках регулярных гидрохимических наблюдений, проводился Дубнинской экоаналитической лаборатории (ДЭАЛ) ФГВУ «Центррегионводхоз» по 22 показателям [6], [7]. В оценке вклада поверхностного стока с селитебных территорий использовались только приоритетные показатели: взвешенные вещества, нефтепродукты, БПК20 и ХПК. Вода водохранилища относится к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, по степени минерализации – к ультрапресным водам, по степени жёсткости – к очень мягким [9].

Для расчета объема среднегодового поверхностного стока с территории водоохраной зоны в районе створа и объема основных загрязняющих веществ, поступающих в водоем с прилегающей территории, был произведен расчет площадей, занятых зелеными насаждениями (растительность), одноэтажной жилой застройкой, селитебной зоной, современной жилой застройкой, дорогами. Площади объектов посчитаны при помощи программы MapInfo после дешифрирования космических снимков, полученных в системе Яндекс. Так как в изучаемых районах преобладает жилая застройка без подключения к централизованной системе канализации и отсутствует система ливневого водоотведения, ширина водосборного участка была взята как 200 м от береговой линии (т.е. размер равный ширине водоохранной зоны водохранилища).

Удельный вынос естественных примесей с неочищенным дождевым стоком для расчётов принимали по данным СП 32.13330.2012 [1], климатические параметры учитывались по СП 131.13330.2012 [2]. При расчете коэффициента разбавления учитывали гидравлические условия на исследуемом участке водохранилища [3]. 

Основные результаты

Используя космические снимки, были выявлены нарушения водоохранной зоны, находящиеся на наиболее застраиваемых берегах водохранилища. Дешифрирование участка космоснимка, включающего ближайшую прибрежную территорию к исследованному створу в границах водоохранной зоны проводилось для выделения характерных функциональных зон. Их площади составили: территория, покрытая растительностью - 0,26 км2 (61%), селитебная зона - 0,16 км2 (37%), дороги - 0,008 км2 (2%). Общая площадь исследованной территории - 0,43 км2. В расчете поверхностного стока учитывали только сток с селитебной территории, которая занимает 37%, т.е. 0,16 км2 (Рисунок 1).

 09-01-2021 17-08-21

Рис. 1 – Картосхема функциональных зон прибрежной зоны в районе створа д. Яблонька в пределах водоохранной зоны

 

Общий годовой среднегодовой сток с селитебной территории д. Яблонька составляет 36656 м3/год (дождевой – 28416 м3/год, талый – 8240 м3/год).

Расчетные значения поступающих с селитебной территории загрязняющих веществ в районе створа д. Яблонька составили (дождевой / талый сток, кг/год): взвешенные вещества - 8524,8/12360,0, нефтепродукты - 28,42/8,24, БПК20 –1705/824. Наиболее загрязненным по всем показателям является талый сток, который по значению показателя БПК20 приближается к неочищенным хозяйственно-бытовым сточным водам.

Для сопоставления расчетных значений загрязняющих веществ, поступающих в водохранилище с селитебной территории (д. Яблонька) и концентраций загрязняющих веществ, поученных гидрохимическим анализом в створе в районе д. Яблонька, был проведен расчет коэффициента разбавления (с использованием метода М.А. Руффеля [3]), равный n = 23,68. Результаты пересчета средневзвешенной величины концентраций загрязняющих веществ с учетом коэффициента разбавления представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнение показателей, полученных в ходе расчета, с фактическими лабораторными данными

Расчеты Дождевой сток Талый сток
Взвеш. вещества БПК20 Нефтепродукты Взвеш. вещества БПК20 Нефтепродукты
Средневзвешенная величина Сср, мг/дм3 300 60 1 1500 100 1
Средневзвешенная величина Сср с учетом разбавления, мг/дм3 12,67 0,71 0,04 63,34 4,22 0,04
Фактические данные, лабораторных исследований содержания ЗВ, мг/дм3 6,9 1,64 0,04 10,9 2,79 0,04
 

Заключение

Сравнение результатов, полученных в ходе расчета массы загрязняющих веществ, поступающих с поверхностным стоком с водосборной территории, с фактическими данными химического анализа вод, показало, что по взвешенным веществам в дождевом и талом стоках, расчетные значения превышают фактические. Следовательно, вынос взвешенных веществ со стоком с селитебной территории незначителен.

По показателям БПК20, расчетные данные в дождевом стоке ниже результатов лабораторных исследований, что свидетельствует о других, помимо поверхностного стока, источниках поступления загрязняющих органических и неорганических веществ в водный объект (например, коммунально-бытовые стоки).

Фактические данные концентраций по нефтепродуктам близки к расчетным. Это свидетельствует о том, что в исследуемый период времени в данном створе загрязнение нефтепродуктами водной среды происходит преимущественно за счет поверхностного стока с селитебной территории.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Рекомендации по расчёту систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. — Москва: ОАО «НИИ ВОДГЕО», 2014. - 88 с. ISBN 978 5 905463 65 5
  2. Строительная климатология : СП 131.13330.2012: утв. Менрегион России от 30.06.2012 г. №275 : ввод. в действие с 01.01.2013. : с изменением № 2 утв. Минстрой России от 17 ноября 2015 г. № 823/пр : ввод. в действие с 01.12.2015 г.– М: Минстрой России, 2015
  3. Методика разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей: утв. приказом МПР России от 17.12.2007 №333 (Зарег. в Минюсте России 21.02.2008 г. N 11198) [Электронный ресурс] URL: http://voda.gov.ru (дата обращения: 20.11.2020)
  4. Григорьева, И. Л. Особенности формирования и характеристика химического состава водоемов тверской области / Григорьева И. Л., Комиссаров А. Б. // Вопросы географии. - 2012. - № 133.- С. 431-444.
  5. Григорьева, И. Л., Гидрохимическая характеристика некоторых водохранилищ Тверской области / Григорьева И. Л., Комиссаров, А. Б. // Вестн. Тверск. гос. ун-та. Сер. Геогр. и геоэк. - 2009. - № 1. - С. 26-41.
  6. Лазарева, Г. А. Оценка качества поверхностных вод по интегральным показателям (на примере Верхневолжского водохранилища) / Лазарева Г. А. Кленова А. В. // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 6. - С. 621. [Электронный ресурс] URL: http://www.science-education.ru/130-23406 (дата обращения: 10.11.2020)
  7. Лазарева, Г.А. Оценка качества вод Угличского водохранилища по интегральным гидрохимическим показателям / Лазарева Г.А. // Вестн. Моск. гос. обл. ун-та. Серия: Естественные науки. - 2016. - № 2. - С. 158-164.
  8. Лазарева, Г.А. Оценка вклада поверхностного стока с селитебных территорий на загрязненность вод Угличского водохранилища / Лазарева Г.А., Шахова Н.А., Анисимова О.В., Ковалева О.И. // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы: сб. матер. VII Всерос. конф. по водн. экотоксик., посв. памяти д.б.н., проф. Б.А. Флерова. - Ярославль: Филигрань, 2020. – 238 с. - С. 122-125
  9. Хомченко, Я. С. Оценка состояния Вышневолоцкого водохранилища по основным гидрохимическим показателям за период с 2014 по 2016 годы / Хомченко Я.С., Лазарева Г.А. // Современная экология: образование, наука, практика: сб. матер. межд. науч.-практ. конф. / Издательско-полиграфический центр "Научная книга" - Воронеж, 2017. - С. 506-509.
  10. Шахова, Н. А. Влияние антропогенной деятельности на Угличское воодхранилище / Шахова Н.А., Лазарева Г.А., Ковалева О.И. // Актуальные проблемы экологии: теория, практика, образование : матер. науч.-практич. конф. / ВлГУ – Владимир, 2019. - С. 108-115.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Rekomendacii po raschjotu sistem sbora, otvedenija i ochistki poverhnostnogo stoka s selitebnyh territorij, ploshhadok predprijatij i opredeleniju uslovij vypuska ego v vodnye ob'ekty. [Recommendations for Calculating Systems for Collecting, Diverting and Cleaning Surface Runoff from Residential Areas, Enterprise Sites and Determining the Conditions for Its Release Into Water Bodies.] — Moscow: OAO «NII VODGEO», 2014. - 88 P. ISBN 978 5 905463 65 5 [in Russian]
  2. Stroitel'naja klimatologija [Construction Climatology]: SP 131.13330.2012: utv. Menregion Rossii ot 30.06.2012 g. No.275 : vvod. v dejstvie s 01.01.2013. : s izmeneniem No. 2 utv. Minstroj Rossii ot 17 nojabrja 2015 g. No. 823/pr : vvod. v dejstvie s 01.12.2015 g.– M: Minstroj Rossii [Ministry of Regional Development, dated 30.06.2012 No. 275 : enter. effective from 01.01.2013.: with change No. 2 approved by the Ministry of Construction of Russia, dated November 17, 2015 No. 823 / PR: input. effective from 01.12.2015-M: Ministry of Construction of Russia], 2015 [in Russian]
  3. Metodika razrabotki normativov dopustimyh sbrosov veshhestv i mikroorganizmov v vodnye ob'ekty dlja vodopol'zovatelej [Methodology for Developing Standards for Permissible Discharges of Substances and Microorganisms into Water Bodies for Water Users]: utv. prikazom MPR Rossii ot 17.12.2007 No.333 (Zareg. v Minjuste Rossii 21.02.2008 g. N 11198) [Electronic resource] URL: http://voda.gov.ru (accessed: 20.11.2020) [in Russian]
  4. Grigorieva, I. L. Osobennosti formirovanija i harakteristika himicheskogo sostava vodoemov tverskoj oblasti [Features of formation and Characteristics of the Chemical Composition of Reservoirs inthe Tver Region] / Grigorieva, I. L., Komissarov, A. B. // Voprosy geografii. [Geography Issues.] - 2012. - No. 133.- pp. 431-444 [in Russian]
  5. Grigorieva, I. L., Gidrohimicheskaja harakteristika nekotoryh vodohranilishh Tverskoj oblasti [Hydrochemical Characteristics of Some Reservoirs inthe Tver Region] / Grigorieva, I. L., Komissarov, A. B. // Vestn. Tversk. gos. un-ta. Ser. Geogr. i geojek. [Bulletin of Tver State University. Series: Geography and Geoecology] - 2009. - No. 1. - pp. 26-41. [in Russian]
  6. Lazareva, G. A. Ocenka kachestva poverhnostnyh vod po integral'nym pokazateljam (na primere Verhnevolzhskogo vodohranilishha) [Assessment of Surface Water Quality by Integral Indicators (On the Example of the Upper Volga Reservoir)] / Lazareva, G. A. Klenova, A.V. // Sovremennye problemy nauki i obrazovanija. [Modern Problems of Science and Education.] - 2015. - No. 6. - 621 P. [Electronic resource] URL: http://www.science-education.ru/130-23406 (accessed: 10.11.2020) [in Russian]
  7. Lazareva, G. A. Ocenka kachestva vod Uglichskogo vodohranilishha po integral'nym gidrohimicheskim pokazateljam [Assessment of the Water Quality of the Uglich Reservoir By Integral Hydrochemical Indicators] / Lazareva, G. A. // Vestn. Mosk. gos. obl. un-ta. Serija: Estestvennye nauki. [Moscow State Regional University Bulletin. Series: Natural Sciences.] - 2016. - No. 2. - pp. 158-164. [in Russian]
  8. Lazareva, G. A. Ocenka vklada poverhnostnogo stoka s selitebnyh territorij na zagrjaznennost' vod Uglichskogo vodohranilishha [Assessment of the Contribution of Surface Runoff from Residential Areas To Water Pollution inthe Uglich Reservoir] / Lazareva, G. A., Shakhova, N. A., anisimova, O. V., Kovaleva, O. I. // antropogennoe vlijanie na vodnye organizmy i jekosistemy: sb. mater. VII Vseros. konf. po vodn. jekotoksik., posv. pamjati d.b.n., prof. B.A. Flerova. [anthropogenic Impact On Aquatic Organisms and Ecosystems: Proceedings of Vii All-Russian Conference On Aquatic Ecotoxicology, inMemory of Doctor of Biological Science B. A. Flerov.] - Jaroslavl': Filigran', 2020. – 238 p. - pp. 122-125 [in Russian]
  9. Khomchenko, Ya. S. Ocenka sostojanija Vyshnevolockogo vodohranilishha po osnovnym gidrohimicheskim pokazateljam za period s 2014 po 2016 gody [Assessment of the State of the Vyshnevolotsk Reservoir According To the Main Hydrochemical Indicators for the Period from 2014 To 2016] / Khomchenko Ya.S., Lazareva G. A. // Sovremennaja jekologija: obrazovanie, nauka, praktika: sb. mater. mezhd. nauch.-prakt. konf. [Modern Ecology: Education, Science, Practice : Proceedings of International Scientific-Practical Conference] / Publishing house "Nauchnaja kniga" - Voronezh, 2017. - pp. 506-509. [in Russian]
  10. Shakhova, N. A. Vlijanie antropogennoj dejatel'nosti na Uglichskoe voodhranilishhe [Influence of anthropogenic Activity On Uglich Wood Storage] / Shakhova N. A., Lazareva G. A., Kovaleva O. I. // Aktual'nye problemy jekologii: teorija, praktika, obrazovanie : mater. nauch.-praktich. konf. [Actual Problems of Ecology: theory, Practice, Education : Proceedings of Scientific-Practical Conference] / VlGU – Vladimir, 2019. - pp. 108-115. [in Russian]