Комплексная оценка экологического состояния водной системы Дудергофского канала
|
Введение 3
1 Оценка экологического состояния Дудергофского канала по
гидрохимическим характеристикам 7
1.1 Методика определения нефтепродуктов 7
1.2 Методика определения АПАВ 10
1.3 Общая характеристика биогенных элементов 13
1.3.1 Методика определения фосфатного фосфора 14
1.3.2 Методика определения нитратного азота 17
1.3.3 Метод определения нитритного азота 20
1.3.4 Методика определения аммонийного азота 23
1.4 Отбор и хранение проб 26
2 Оценка экологического состояния Дудергофского канала по
гидробиологическим характеристикам 29
2.1 Методика оценки экологического состояния на основе наблюдений за
высшей природной растительностью 29
2.1.1 Биоиндикация качества вод по растениям - макрофитам 30
2.2 Методика оценки экологического состояния на основе наблюдений за макрозообентосом 32
2.2.1 Биоиндикация качества вод с помощью индекса Вудивисса 33
2.2.2 Определение сапробности методом Пантле и Букка 34
3 Результаты гидрохимического и гидробиологического анализа проб воды
и их оценка 38
3.1 Нефтепродукты 38
3.2 Анионные поверхностно-активные вещества 41
3.3 Фосфатный фосфор 44
3.4 Нитратный азот 46
3.5 Нитритный азот 49
3.6 Аммонийный азот 51
3.7 Оценка экологического состояния канала по гидробиологическим
показателям 53
Практические рекомендации 62
Заключение 65
Список использованных источников 68
ПРИЛОЖЕНИЕ 73
1 Оценка экологического состояния Дудергофского канала по
гидрохимическим характеристикам 7
1.1 Методика определения нефтепродуктов 7
1.2 Методика определения АПАВ 10
1.3 Общая характеристика биогенных элементов 13
1.3.1 Методика определения фосфатного фосфора 14
1.3.2 Методика определения нитратного азота 17
1.3.3 Метод определения нитритного азота 20
1.3.4 Методика определения аммонийного азота 23
1.4 Отбор и хранение проб 26
2 Оценка экологического состояния Дудергофского канала по
гидробиологическим характеристикам 29
2.1 Методика оценки экологического состояния на основе наблюдений за
высшей природной растительностью 29
2.1.1 Биоиндикация качества вод по растениям - макрофитам 30
2.2 Методика оценки экологического состояния на основе наблюдений за макрозообентосом 32
2.2.1 Биоиндикация качества вод с помощью индекса Вудивисса 33
2.2.2 Определение сапробности методом Пантле и Букка 34
3 Результаты гидрохимического и гидробиологического анализа проб воды
и их оценка 38
3.1 Нефтепродукты 38
3.2 Анионные поверхностно-активные вещества 41
3.3 Фосфатный фосфор 44
3.4 Нитратный азот 46
3.5 Нитритный азот 49
3.6 Аммонийный азот 51
3.7 Оценка экологического состояния канала по гидробиологическим
показателям 53
Практические рекомендации 62
Заключение 65
Список использованных источников 68
ПРИЛОЖЕНИЕ 73
Дудергофский канал - водная объект, который стал катализатором строительства Красносельского района города Санкт-Петербурга. Активное строительство ведется здесь уже несколько десятилетий, и число жителей растет с каждым днем. Территория, прилегающая к данной акватории,застраивается жилыми комплексами, школами и другими объектами социальной инфраструктуры. Строящиеся и построенные дороги и мосты являются удобным транспортным сообщением с другими районами, что повышает привлекательность Красносельского района. Нижняя часть канала- судоходна, что увеличивает эксплуатационный потенциал канала [13].
Актуальность работы заключается в том, что в последнее время интерес к мониторингу пресной воды проявляют не только НПО, но и старшие классы средних школ, чтобы привить школьникам научное проектирование, расширить их кругозор и сориентировать их на карьерный путь. Данное направление представляет интерес и для высшей школы, особенно для тех вузов, где читают лекции, связанные с охранной окружающей среды, экологией, гидрологией и природопользованием. Вовлечение студентов в практическую деятельность по исследованию экологического состояния водных объектов является не только элементом образовательного процесса, но и может стать ощутимым и практическим вкладом в улучшение состояния окружающей среды и повышении осведомленности и гражданской ответственности молодежи [14].
Объект исследования - водная система Дудергофского канала.
Предмет исследования - комплексное экологическое состояние акватории Дудергофского канала.
Целью работы является оценка экологического состояния Дудергофского канала по гидрохимическим и гидробиологическим характеристикам, и, основываясь на полученных данных и наблюдениях, комплексная оценка экологического состояния акватории.
Задачи состоят в следующем:
1. Изучение методик определения содержания некоторых химических элементов в акватории Дудергофского канала;
2. Изучение методик оценки экологического состояния на основе наблюдений за макрозообентосом и высшей природной растительностью;
3. Изучение способов отбора и хранения проб по гидрохимическим характеристикам;
4. Определение комплексной оценки экологического состояния акватории по гидрохимическим и гидробиологическим характеристикам;
5. Разработка практических рекомендаций по снижению негативного воздействия на водную систему Дудергофского канала.
Канал начинается изДудергофского пруда, и впадает в Финский залив. Ширина береговой линии варьируется от 20-40 до 250 метров, глубина колеблется от 2 до 2,5 м. В районе расширения ширина может колебаться от 100 до 250м. Кроме того, для него характерно смешанное питание [13].
В канал впадает три реки - Ивановка, Дудерагофка и Новая. Эти реки были отведеныв Дудерагофский канал для проведения работ по мелиорации. Наиболее крупным притоком реки является речка Дудергофка, впадающая в канал. Река, длиной 21 км, сильно извилиста, ширина реки непостоянна, а глубина может достигать 1,8 м. Площадь водосборного бассейна достигает 120 км2, а общая площадь составляет 120 км2. Также, как и в случае с каналом, для него характерна смешанный тип питания. Годовой ход уровня воды в реке и канале характеризуется весенним половодьем, летней меженью и зимними паводками. Зимняя оттепель и летнее ливни могут нарушить обычный режим водного режима реки [13].
Центральную часть расширения канала (проспект Маршала Жукова и проспект Героя) составляют озера, в которых происходит постоянное поступление воды и органического взвешенного вещества из Невской губы.
Одни из самых опасных факторов в Санкт-Петербурге являются вековой подъем уровня моря и шторма, которые могут негативно повлиять на экологическую ситуацию в городе. Негативное воздействие на уровень воды может быть вызвано затоплением, береговой эрозией и опустыниванием [10, 15].
Согласно современным теориям, наводнения возникают из-за циклонов, пересекающих Балтийский море с севера на юг и переносящих их к устьям каналов, где они встречают естественное течение реки. Подъем воды в Невской губе происходит благодаря мелководью и ровности дна. Высота волн варьируется от 20 до 50 сантиметров, а высота гребня достигает 60 км/час [10,15].
Наиболее распространенными причинами возникновения наводнений являются основные факторы, способствующие образованию наводнений на Дудергофском канале — это:
1. Скорость и направление ветра над Балтийским морем;
2. Уровень воды в Балтийском море;
3. Длинный прогрессирующий шторм, который возникает на Балтике и в Финском заливе;
4. Стоящие волны Балтийского и Финляндского морей;
5. Приливные явления (второй по значимости фактор)
Уровень воды в канале зависит от нагонов реки Дудерагофка и нагонных процессов с Невской губы при сильных западных ветрах, а также из-за нагонов с береговой линии. Согласно ландшафтным, гидрологическим и антропогенным особенностям, выделяются следующие экологические зоны:
1. В прудуДудергофского канал происходит замедленное течение и водообмен;
2. От моста, расположенного на Петергофском шоссе до северного поворота в канал, где протекает слабозагрязненная река Дудерагофка;
3. Акватория канала, расположенная на западной границе ЮжноПриморского парка и улицы Катерникова;
4. Расширение, представленное в виде озерного типа, включающего Матисов канал, подверженную сильным северо-западнм ветрам;
5. В устьевой зоне канала после моста имени Кадырова расположено течение нагонных ветровых течений, в результате чего происходит интенсивное перемешивание воды и ее перемещение по течению.
Актуальность работы заключается в том, что в последнее время интерес к мониторингу пресной воды проявляют не только НПО, но и старшие классы средних школ, чтобы привить школьникам научное проектирование, расширить их кругозор и сориентировать их на карьерный путь. Данное направление представляет интерес и для высшей школы, особенно для тех вузов, где читают лекции, связанные с охранной окружающей среды, экологией, гидрологией и природопользованием. Вовлечение студентов в практическую деятельность по исследованию экологического состояния водных объектов является не только элементом образовательного процесса, но и может стать ощутимым и практическим вкладом в улучшение состояния окружающей среды и повышении осведомленности и гражданской ответственности молодежи [14].
Объект исследования - водная система Дудергофского канала.
Предмет исследования - комплексное экологическое состояние акватории Дудергофского канала.
Целью работы является оценка экологического состояния Дудергофского канала по гидрохимическим и гидробиологическим характеристикам, и, основываясь на полученных данных и наблюдениях, комплексная оценка экологического состояния акватории.
Задачи состоят в следующем:
1. Изучение методик определения содержания некоторых химических элементов в акватории Дудергофского канала;
2. Изучение методик оценки экологического состояния на основе наблюдений за макрозообентосом и высшей природной растительностью;
3. Изучение способов отбора и хранения проб по гидрохимическим характеристикам;
4. Определение комплексной оценки экологического состояния акватории по гидрохимическим и гидробиологическим характеристикам;
5. Разработка практических рекомендаций по снижению негативного воздействия на водную систему Дудергофского канала.
Канал начинается изДудергофского пруда, и впадает в Финский залив. Ширина береговой линии варьируется от 20-40 до 250 метров, глубина колеблется от 2 до 2,5 м. В районе расширения ширина может колебаться от 100 до 250м. Кроме того, для него характерно смешанное питание [13].
В канал впадает три реки - Ивановка, Дудерагофка и Новая. Эти реки были отведеныв Дудерагофский канал для проведения работ по мелиорации. Наиболее крупным притоком реки является речка Дудергофка, впадающая в канал. Река, длиной 21 км, сильно извилиста, ширина реки непостоянна, а глубина может достигать 1,8 м. Площадь водосборного бассейна достигает 120 км2, а общая площадь составляет 120 км2. Также, как и в случае с каналом, для него характерна смешанный тип питания. Годовой ход уровня воды в реке и канале характеризуется весенним половодьем, летней меженью и зимними паводками. Зимняя оттепель и летнее ливни могут нарушить обычный режим водного режима реки [13].
Центральную часть расширения канала (проспект Маршала Жукова и проспект Героя) составляют озера, в которых происходит постоянное поступление воды и органического взвешенного вещества из Невской губы.
Одни из самых опасных факторов в Санкт-Петербурге являются вековой подъем уровня моря и шторма, которые могут негативно повлиять на экологическую ситуацию в городе. Негативное воздействие на уровень воды может быть вызвано затоплением, береговой эрозией и опустыниванием [10, 15].
Согласно современным теориям, наводнения возникают из-за циклонов, пересекающих Балтийский море с севера на юг и переносящих их к устьям каналов, где они встречают естественное течение реки. Подъем воды в Невской губе происходит благодаря мелководью и ровности дна. Высота волн варьируется от 20 до 50 сантиметров, а высота гребня достигает 60 км/час [10,15].
Наиболее распространенными причинами возникновения наводнений являются основные факторы, способствующие образованию наводнений на Дудергофском канале — это:
1. Скорость и направление ветра над Балтийским морем;
2. Уровень воды в Балтийском море;
3. Длинный прогрессирующий шторм, который возникает на Балтике и в Финском заливе;
4. Стоящие волны Балтийского и Финляндского морей;
5. Приливные явления (второй по значимости фактор)
Уровень воды в канале зависит от нагонов реки Дудерагофка и нагонных процессов с Невской губы при сильных западных ветрах, а также из-за нагонов с береговой линии. Согласно ландшафтным, гидрологическим и антропогенным особенностям, выделяются следующие экологические зоны:
1. В прудуДудергофского канал происходит замедленное течение и водообмен;
2. От моста, расположенного на Петергофском шоссе до северного поворота в канал, где протекает слабозагрязненная река Дудерагофка;
3. Акватория канала, расположенная на западной границе ЮжноПриморского парка и улицы Катерникова;
4. Расширение, представленное в виде озерного типа, включающего Матисов канал, подверженную сильным северо-западнм ветрам;
5. В устьевой зоне канала после моста имени Кадырова расположено течение нагонных ветровых течений, в результате чего происходит интенсивное перемешивание воды и ее перемещение по течению.
В целом, экологическая обстановка водной системы Дудергофского канала характеризуется как очень напряженная. Наблюдается комплексное загрязнение вод, основными источниками могут является подземный коллектор в устьевой зоне канала, ливневые стоки с располагающихся в непосредственной близости автомагистралей.
Изучив и проанализировав методики по гидрохимическим показателям, а также отобрав и сделав анализ проб воды на 8 станциях, можно сделать вывод, что канал подвергается антропогенному загрязнению по таким показателям как нефтепродукты, АПАВ, нитраты и азотсодержащей группы. Воды канала подвергались обнаружению нефтяных пятен, образованию мыльных фракции, а также к массовой гибели рыб на всем протяжении канала. Это можно и подтвердить по анализам, которые были выполнены в Аналитической лаборатории РГГМУ. На протяжении всего канала наблюдаются высокие показатели нитритного и аммонийного азота, особенно на станциях №1-№2, где превышения относительно ПДК составляют в 6-7 раз. Это может сказываться на содержании кислорода в воде и биологической продуктивности всего водоема. Содержание нефтепродуктов и АПАВ также в этих двух точках очень высокие. Потенциальными источниками загрязнения можно назвать промышленную зону и реку Дудергофку.
Как было сказано ранее ситуация водной системы Дудергофского канала очень напряженная, поэтому нужно обратить особо пристальное внимание на реализацию программы комплексного мониторинга состояния экосистем канала, реализовать и разработать программу по выявлению потенциально опасных антропогенных источников загрязнения, влияющих на водную акваторию не только Дудергофского канала, но и рек Дудергофки, Ивановки, Новой, а также Матисова канала.
Также в работе были использованы методики оценки проб воды канала по гидробиологическим показателям. В 2021 году при подготовке ВКР в весенний период времени оценка качества вод характеризовалась как грязная. Особенно ухудшенная ситуация наблюдалась на станции №1-№2 (Дудергофский пруд). Здесь оценка качества воды характеризуется как очень грязная. В 2023 году в летний период оценка качества воды по гидробиологическим показателям для станции №1-№2 осталась неизменной. Следует отметить, что по гидрохимическим показателям превышения ПДК так же наблюдаются в истоке канала. Причиной тому является несанкционированный сброс сточных вод, а также антропогенная нагрузка на данную часть канала. Т.к. из-за сброса сточных вод с большим содержанием опасных веществ, условия жизни (снижение кислорода в воде, нестабильный температурный режим, изменение рН воды и так далее) для гидробионтов ухудшаются.
На экологическую обстановку канала влияют и природные явление такие как ветра северного и северо-западного направления, которые приводят к изменению уровня воды в водоеме, что может приводить к обмелению канала или заболачиванию близлежащих территорий, а также поднятию со дна взвешенных частиц, в т.ч. и крупных, которые попадают во внутрь гидробионтов, в следствие чего организм умирает.
Для достижения улучшения экологической обстановки в канале следует разрабатывать комплекс мер для ослабления антропогенной нагрузки. Такие меры могут быть как:
1. Выявление опасных источников сброса сточных вод;
2. Обеспечение экологической безопасности как самого канала, так и близлежащих территорий;
3. Разработка различных программ мониторинга на всем протяжении канала, особенное внимание уделить истоку канала;
4. Усилить контроль за госорганами по природопользованию и охране ОС, отвечающих не только за водную акваторию Дудергофского канала, но и за всеми водными объектами;
5. Выделение финансирования для проведения мониторинга и установки гидротехнических средств отчистки.
6. Обеспечение экопросвещенности населения с целью предотвращения несанкционированного сброса в канал мусора, в том числе и пластика.
Изучив и проанализировав методики по гидрохимическим показателям, а также отобрав и сделав анализ проб воды на 8 станциях, можно сделать вывод, что канал подвергается антропогенному загрязнению по таким показателям как нефтепродукты, АПАВ, нитраты и азотсодержащей группы. Воды канала подвергались обнаружению нефтяных пятен, образованию мыльных фракции, а также к массовой гибели рыб на всем протяжении канала. Это можно и подтвердить по анализам, которые были выполнены в Аналитической лаборатории РГГМУ. На протяжении всего канала наблюдаются высокие показатели нитритного и аммонийного азота, особенно на станциях №1-№2, где превышения относительно ПДК составляют в 6-7 раз. Это может сказываться на содержании кислорода в воде и биологической продуктивности всего водоема. Содержание нефтепродуктов и АПАВ также в этих двух точках очень высокие. Потенциальными источниками загрязнения можно назвать промышленную зону и реку Дудергофку.
Как было сказано ранее ситуация водной системы Дудергофского канала очень напряженная, поэтому нужно обратить особо пристальное внимание на реализацию программы комплексного мониторинга состояния экосистем канала, реализовать и разработать программу по выявлению потенциально опасных антропогенных источников загрязнения, влияющих на водную акваторию не только Дудергофского канала, но и рек Дудергофки, Ивановки, Новой, а также Матисова канала.
Также в работе были использованы методики оценки проб воды канала по гидробиологическим показателям. В 2021 году при подготовке ВКР в весенний период времени оценка качества вод характеризовалась как грязная. Особенно ухудшенная ситуация наблюдалась на станции №1-№2 (Дудергофский пруд). Здесь оценка качества воды характеризуется как очень грязная. В 2023 году в летний период оценка качества воды по гидробиологическим показателям для станции №1-№2 осталась неизменной. Следует отметить, что по гидрохимическим показателям превышения ПДК так же наблюдаются в истоке канала. Причиной тому является несанкционированный сброс сточных вод, а также антропогенная нагрузка на данную часть канала. Т.к. из-за сброса сточных вод с большим содержанием опасных веществ, условия жизни (снижение кислорода в воде, нестабильный температурный режим, изменение рН воды и так далее) для гидробионтов ухудшаются.
На экологическую обстановку канала влияют и природные явление такие как ветра северного и северо-западного направления, которые приводят к изменению уровня воды в водоеме, что может приводить к обмелению канала или заболачиванию близлежащих территорий, а также поднятию со дна взвешенных частиц, в т.ч. и крупных, которые попадают во внутрь гидробионтов, в следствие чего организм умирает.
Для достижения улучшения экологической обстановки в канале следует разрабатывать комплекс мер для ослабления антропогенной нагрузки. Такие меры могут быть как:
1. Выявление опасных источников сброса сточных вод;
2. Обеспечение экологической безопасности как самого канала, так и близлежащих территорий;
3. Разработка различных программ мониторинга на всем протяжении канала, особенное внимание уделить истоку канала;
4. Усилить контроль за госорганами по природопользованию и охране ОС, отвечающих не только за водную акваторию Дудергофского канала, но и за всеми водными объектами;
5. Выделение финансирования для проведения мониторинга и установки гидротехнических средств отчистки.
6. Обеспечение экопросвещенности населения с целью предотвращения несанкционированного сброса в канал мусора, в том числе и пластика.
