«Фосфаты в воде: промышленные и «домашние» источники загрязнения»

1. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ ФОСФОРА В ВОДНЫЕ
ОБЪЕКТЫ С ТЕРРИТОРИИ АГРОЛАНДШАФТОВ
Родькин О.И.,
Бутько А.А.
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
Минск,
2013
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А.Д. САХАРОВА

2. Проблема
• Эвтрофикация – это существенное увеличение
трофического статуса, по сравнению с характерным для
данной экосистемы, из-за необычно высокого снабжения
биогенами эвтротического слоя.
• Проблема эвтрофирования водных объектов является одной
из наиболее серьезных как на глобальном, так и
региональном уровнях.
• Практический опыт и результаты научных исследований
свидетельствуют, что главной причиной эвтрофикации
является избыточное поступление в водоемы фосфора, и
значительно реже – азота.
• В настоящее время существует несколько концепций
позволяющих оценить роль одного из этих элементов как
ключевого фактора эвтрофикации.
• Например, согласно оценке Вельнера, сдерживающим
фактором эвтрофикацииможет быть фосфор, когда его
концентрация в биологически доступной форме составляет
менее 5 мкг/л, в то время как азота менее 20 мкг/л.

3. Последствия
 Активный рост сине-зеленых
водорослей
 Заболачивание водоемов
 Снижение рекреационных
возможностей и качества
воды
 Нарушение экологического
баланса водных систем
 Изменение биологического
разнообразия
 По результатам мониторинга
максимальные концентрации
фосфатов (0,051-0,137 мг/л) в
большинстве водоемов
Беларуси выше
величины, рассматриваемой
в качестве благоприятной для
состояния водных объектов –
0,03 мг/л

4. Причины
• По оценочным данным более 60 % от общего объема загрязнений в
республике формируется за счет рассредоточенных источников с
урбанизированных и сельскохозяйственных территорий.
• В масштабах республики с/х химизация обуславливает ежегодное
внесение сотен тысяч тонн действующего вещества
азота, фосфора и калия, десятков тонн других
загрязнителей, которые частично поступают в водные объекты.
• Со стоками животноводческих комплексов, в окружающую среду
ежегодно выбрасывается 33 тыс. тонн азота, 17 тыс. тонн
фосфора, 23 тыс. тонн калия.
• Эрозии различной степени в РБ подвержены 424,8 тысяч гектаров
пахотных земель. В среднем за год с каждого гектара
эродированных земель выносится 150-180 кг. гумуса, 8-10 кг.
азота, 5-6 кг. фосфора и калия.
• Доля недостаточно очищенных сточных вод поступающих в
водные объекты с полей фильтрации и полей орошения составляет
88%.
• В результате около 5% поверхностных водных объектов относится к
категории загрязненных и около 45% к категории умеренно
загрязненных.

5. Направления решения
• Очевидно, что прогноз возможности эвтрофикации для
любого водного объекта определяется поступлением в него
соединений фосфора с территории водосбора в течение
года.
• Наиболее совершенным методом оценки поступления
фосфора в водные объекты является моделирование
основанное на механизмах поступления соединений
фосфора в почву, их превращениях и выносе в
окружающую среду, в том числе в водные объекты.
• В наших исследованиях в качестве базовой использовалась
имитационная почвенно-гидрологическая оценочная
масштабируемая модель бассейна реки – SWAT (Soil and
Water Assessment Tool), которая разработана для
определения и оценки влияния хозяйственной деятельности
человека на состояние водных ресурсов.
• Оптимизация модели позволяет рассчитывать влияние
отдельных субъектов сельскохозяйственной деятельности на
поступление фосфора в водоем , что позволяет не только
прогнозировать уровень эфтрофикации, но и в
определенной степени управлять этим процессом

6. Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
ВЫБРАННЫЙ ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ. в. Волма

7. МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ГРАНИЦАХ
ВОДНОГО ОБЪЕКТА
О Б Щ А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А
В О Д Н О Г О О Б Ъ Е К Т А
Площадь водного зеркала, м 10 462
Длина, м 169,4
Ширина максимальная, м 82,8
Ширина средняя, м 65
Длина береговой линии, м 429,8
Средняя глубина, м 1,2
Амплитуда колебания уровня
воды в течении года, м 1,8
Объем,м3 12 554,4
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
(φ = 53° 52' 29,33"; λ = 26° 58' 15,47")

8. ТЕРРИТОРИЯ ВОДОСБОРА И РЕЧНАЯ СЕТЬ ВОДНОГО ОБЪЕКТА
О Б Щ А Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А
Площадь водосбора до расчетного
створа, км2 13
Первая критическая площадь
водосбора, км2 5,2
Средняя ширина бассейна, км 1,2
Длина водосбора, км 5,6
Коэффициент формы водосбора 11,5
С Т Р У К Т У Р А Т Е Р Р И Т О Р И И
В О Д О С Б О Р А , %
Пашня 56,23
Лес и кустарники 36,14
Селитебные территории 3,92
Луга 3,19
Дорожно-транспортная сеть и
прочее 0,35
Озера 0,16
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University

9. ГОДОВОЙ РАСХОД РАСЧЕТНОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
0.00
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Q,м3/с
Р, %
Г И Д Р О Л О Г И Ч Е С К А Я
Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А Р . В О Л М А
( д о р а с ч е т н о г о с т в о р а )
Длина русла основного тальвега, км 6,163
Уклон русла реки, ‰ 5,517
Густота гидрографической сети, км/км2 0,887
Норма стока, л/с·км2 5,56
Поверхностная составляющая нормы
стока, л/с·км2
3,69
Подземная составляющая нормы стока,
л/с·км2 1,87
Коэффициент, учитывающий неполное
дренирование подземных вод 0,58
Коэффициент вариации годового стока 0,25
0
5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
%
месяц
очень маловодный
маловодный
средний
многоводный
очень многоводный

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ФОСФОРНОЙ НАГРУЗКИ НА
ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
,1qPL ws
a
k
где – концентрация общего фосфора, (мг/м3);
– гидравлическая нагрузка;
– средняя глубина, (м);
– время условного водообмена, (год).
a
P
ws Zq
Z
w
Модель Р. Фоленвайдера:
Трофический статус
Содержание
планктонно-
водорослевого
хлорофилла, мг/л
Средняя глубина
по диску Секки, м
Среднее содержание
общего фосфора в
водоеме, мг/л
Олиготрофный < 2,0 > 4,6 < 7,9
Олигорофный-
мезотрофный
2,1-2,9 4,5-3,8 8-11
Мезотрофный 3,0-6,9 3,7-2,4 12-27
Мезотрофно-эвтрофный 7,0-9,9 2,3-1,8 28-39
Эвтрофный ≥ 40 ≤ 1,7 ≥ 40
Лимнологическая классификация трофического статуса

11. Результаты исследований для
в. Волма
• Количество поступления фосфора в водный объект за
год составило 21,3 кг. В пересчете на площадь зеркала
водоема это соответствует 2 г/м2 фосфора в год при
уровне вероятности 95 %.
• Установлено, что с расчетной обеспеченностью стока (
= 95 %) величина критической фосфорной нагрузки
составляет: для олиготрофного статуса – ≤ 0,156;
олигорофно-мезотрофного – 0,157-0,217; мезотрофного –
0,218-0,532; мезотрофно-эвтрофного – 0,533-0,768;
эвтрофного – ≥ 0,769 гР/м2·год.
• Сопоставляя данные фактической и критической
фосфорной нагрузки можно сделать вывод о эвтрофном
трофическом статусе водоема Волма. Так, фактическая
нагрузка превышает критическую с сохранением
олиготрофного статуса в 12,8 и мезотрофного – 5,3 раз.

12. Заключение
• Результаты наших исследований показывают, что объем
поступления фосфора в любой водный объект может быть
определен расчетным путем. Моделирование поступления
фосфора в водные объекты строится на ряде зависимостей
характеризующих процессы поступления, превращения и
переноса фосфора в окружающей среде. Для точной оценки
количества необходима конкретизация водного бассейна
формирующего сток, в том числе таких показателей как площадь
водосбора, структура землепользования, агрохимическая и
физическая характеристика почв.
• Предложенные методы позволяют рассчитать поступление
фосфора на конкретный момент, с суточным интервалом в
течение любого отрезка времени, в зависимости от постановки
задачи.
• Полученные расчетным путем данные в дальнейшем могут
использоваться как для прогнозирования критической нагрузки так и
для управления водными ресурсами на основе оптимизации
хозяйственной деятельности.

13. БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ
Международный государственный экологический университет им. А.Д. Сахарова
International Sakharov Environmental University
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А.Д. САХАРОВА
Адрес: ул. Долгобродская, д. 23, г. Минск,
220070, Беларусь
Телефон: (+375 17) 230 69 98
Факс: (+375 17) 230 68 88
E-mail: info@iseu.by
URL: http://iseu.by/