УДК 556.555.8(282.247.13)
Антропогенная нагрузка на устьевую область р. Северная Двина
А. М. Никаноров*, Л. П. Соколова*, О. С. Решетняк*, М. Ю. Кондакова*, А. О. Даниленко*
Представлены результаты расчета и анализ притока растворенных химических веществ в устьевую область р. Северная Двина. На основе многолетней режимной гидрохимической информации ГСН проведена оценка антропогенной нагрузки по объемам притока растворенных химических веществ на устьевой участок и на устьевое взморье. Дана оценка степени загрязненности водной среды придельтового участка р. Северная Двина и ее дельты. Рассмотрено распределение притока загрязняющих веществ по рукавам и протокам дельты.
Своеобразие гидрологических, гидрохимических и гидробиологических особенностей устьевой области Северной Двины обусловлено тесным контактом поступающих с речным стоком пресных вод с морскими водами, а также высоким уровнем антропогенной нагрузки непосредственно на при-дельтовый и дельтовый участки. На территории устьевой области расположены крупнейший порт севера г. Архангельск, а также Новодвинск, Северодвинск и прилегающие населенные пункты с комплексом хозяйственных и промышленных предприятий, сточные воды которых поступают непосредственно на этот участок реки.
Устьевая область Северной Двины относится к дельтовому типу и состоит из устьевого участка реки и устьевого взморья — юго-восточной части Двинского залива Белого моря (рисунок). Устьевой участок в свою очередь включает в себя придельтовый участок от устья р. Пинега (вершина устьевой области), выше которого приливные и нагонные колебания уровня не распространяются, и дельту длиной по основному руслу 45 км и площадью 900 км2 [1].
Дельта реки представляет лабиринт из более чем 150 рукавов и проток, перераспределяющих сток между основными рукавами: Никольским, Мурманским, Корабельным, а также Маймакса и Кузнечиха, которые именуются чаще протоками. Соединяясь вновь перед выходом к взморью, рукава образуют три широких водотока — Пудожемское, Мурманское и Корабельное устья.
Современное распределение водного стока по основным водотокам дельты представлено в табл. 1. Наиболее водоносными рукавами дельты
* Гидрохимический институт; e-mail: ghi@aaanet.ru.
Устьевая область Северной Двины [1].
1 — придельтовый участок реки; 2 — дельта; 3 — г. Архангельск; 4 — г. Северодвинск; 5 — с. Усть-Пинега. Основные рукава: 6 — Никольский, 7 — Мурманский, 8 — Корабельный, 9 — Маймакса, 10 — Кузнечиха; второстепенные рукава и протоки: 11 — Рыболовка, 12 — Онишевка; выходы в залив (устья): 13 — Пудожемское, 14 — Мурманское, 15 — Корабельное.
являются Никольский (32,2%), Корабельный (21,5%), Мурманский (18,2%) и протока Маймакса (18,4%). В Двинский залив основная часть стока (45,3%) вливается через Корабельное устье, образованное при соединении проток Маймакса и Кузнечиха и Корабельного рукава.
Бассейн Северной Двины — лесной край, где исторически развивались лесное хозяйство и лесоперерабатывающая отрасль промышленности, которая и в настоящее время остается профилирующей отраслью экономики региона.
Подавляющее большинство предприятий лесоперерабатывающей промышленности находятся в Архангельской области. Вдоль р. Северная Двина и ее рукавов на протяжении примерно 30 км расположено около двух десятков больших лесопильных и деревообрабатывающих предприятий. Среди них мощные Соломбальский и Архангельский целлюлозно-бумажные комбинаты.
Со сточными водами промышленных предприятий непосредственно в устьевую область поступают легкоокисляемые органические вещества, лигносульфонаты, метанол, соединения азота и фосфора и другие загрязняющие вещества.
Антропогенную нагрузку на устьевую область Северной Двины оценивали по притоку растворенных химических веществ:
— на устьевой участок через замыкающий створ реки у с. Усть-Пинега;
Таблица 1
Среднее распределение стока воды по основным водотокам дельты Северной Двины [1]
Водоток Сток, %
Северная Двина в вершине дельты 100
Рукав дельты:
Никольский (6) 32,2
Мурманский (7) 18,2
Корабельный (8) 21,5
Протока дельты:
Маймакса (9) 18,4
Кузнечиха (10) 5,4
Рыболовка (11) 4,3
Онишевка (12) 1,0
Устья на морском крае:
Пудожемское (6 + 12) 31,2
Мурманское (7 + 11 + 12) 23,5
Корабельное (8 + 9 + 10) 45,3
Примечание. В скобках указан номер рукава или протоки на рисунке.
— на устьевое взморье через замыкающие створы основных проток и рукавов дельты.
Расчет притока растворенных химических веществ проводили прямым методом [2]. Для этого была использована многолетняя режимная гидрохимическая и гидрологическая информация сети Государственной службы наблюдений за загрязнением природной среды (ГСН) о состоянии водной среды р. Северная Двина за период 1995—2006 гг.
Степень обеспеченности расчетных данных различалась по годам, поскольку частота отбора проб варьировала от 7 до 9—12 в год. При отсутствии данных в отдельные месяцы использовали среднемноголетние ежемесячные концентрации, рассчитанные за исследуемый период. При полном отсутствии данных в определенные месяцы, как это было для меди и цинка в феврале и почти полном — в январе, использовали среднюю многолетнюю концентрацию для периода зимней межени (ноябрь — март).
Годовой приток химических веществ получали, суммируя величины притока за каждый месяц в году.
Расчет притока растворенных химических веществ на устьевой участок через замыкающий створ у с. Усть-Пинега показал, что в выносе преобладали легкоокисляемые органические вещества (по БПК5 — биохимическое потребление кислорода), лигносульфонаты, кремнекислота и железо общее. Вынос остальных загрязняющих веществ — на два и более порядка меньше (табл. 2).
Временная динамика притока растворенных химических веществ характеризуется тенденцией снижения в последние годы притока нефтепродуктов, легкоокисляемых органических веществ, лигносульфонатов, формальдегида, азота нитратного.
Важным моментом является внутригодовая изменчивость гидрохимических показателей, особенно биогенных элементов. Последние, как известно, определяют уровень биологической продуктивности водных экоси-
Таблица 2
Объем притока растворенных химических веществ в устьевую область р. Северная Двина (с. Усть-Пинега)
Ингредиент Объем притока химических веществ, тыс. т/год
общий диапазон колебания средне-многолетний 1995—2000 гг. 2001—2006 гг.
диапазон колебания средний за период диапазон колебания средний за период
Азот аммонийный 2,17- —7,66 5,28 2,17 —6,10 4,72 4,41—7,66 5,89
Азот нитритный 0,11- —0,30 0,20 0,12 —0,30 0,23 0,15—0,24 0,17
Азот нитратный 4,61- —11,0 6,70 5,90 —11,0 7,19 4,61—7,65 6,13
Фосфор общий 2,78- —4,99 3,96 2,78 —4,99 4,13 3,46—4,37 3,77
Кремнекислота 192- —338 235 192- —338 226 210—301 245
Легкоокисляемые 117- —223 177 157- —223 194 145—192 159
органические вещества
(по БПК5)
Нефтепродукты 0,28- —9,98 3,07 2,47 —9,98 4,21 1,34—3,18 1,76
Фенолы 0,08- —0,41 0,23 0,08 —0,27 0,17 0,21—0,41 0,24
Лигносульфонаты 140- —267 186 161 —267 205 141—199 168
Формальдегид 0,40 —4,75 2,13 1,17 —4,75 2,71 1,33—2,50 1,54
Метанол 2,84 —10,1 6,79 2,84 —10,1 6,52 5,94—10,0 7,07
Соединения железа 14,3- —48,6 36,6 14,3 —48,6 35,0 33,7—47,4 38,8
Соединения меди 0,19 —0,58 0,30 0,19 —0,37 0,26 0,30—0,58 0,35
Соединения цинка 1,21 —2,60 1,51 1,32- —1,79 1,35 1,35—2,60 1,73
Водный сток, кМ 85,5- —123 104 99,3 —123 107 88,6—111 100,1
стем. В свою очередь режим биогенных элементов тесно связан с периодичностью и характером развития водных сообществ. Поэтому особое внимание было уделено оценке внутригодовой изменчивости объемов притока в устьевую область минеральных соединений азота и фосфора.
Рассчитанные ежемесячные среднемноголетние значения притока минеральных форм азота и фосфора общего показали, что максимальные их значения приходятся на весеннее половодье (апрель — июнь). В этот период в устьевую область поступают порядка 60—70% годового объема притока этих соединений (табл. 3). Минимальное количество аммонийного, нитритного азота и общего фосфора, как правило, поступает в зимний период с января по март. Сток нитратного азота минимален к концу летнего периода (август, сентябрь), в этот же период уменьшается сток азота нитритного.
Для всех остальных рассматриваемых ингредиентов (табл. 2) сезонное распределение выноса в целом аналогично выносу минеральных форм азота и фосфора. Максимум приходится на весеннее половодье и обеспечивается максимальными значениями водного стока. Это хорошо иллюстрирует и внутригодовое распределение притока растворенных форм тяжелых металлов (табл. 4), основная масса которых (до 70—80%) поступает в устьевую область реки в период весеннего половодья, минимальная (не более 10%) — в конце зимней межени.
Для оценки уровня и характера загрязненности проведено сравнение средних за исследуемый период и максимальных годовых значений притока загрязняющих веществ с допустимыми по ПДК (предельно допусти-
Таблица 3
Внутригодовая изменчивость объемов химического притока биогенных элементов на устьевом участке р. Северная Двина (с. Усть-Пинега) за период с 1995 по 2006 г.
Месяц Среднемного-летние объемы водного стока, км3 Среднемноголетние значения химического притока, т
азота фосфора общего
аммонийного нитритного нитратного
Январь 2,82 215 5,5 574 124
Февраль 2,10 141 4,0 639 68,3
Март 1,93 120 4,6 771 76,6
Апрель 6,87 807 22,5 2721 266
Май 36,8 2257 80,6 1075 1894
Июнь 18,3 589 22,6 151 468
Июль 7,32 330 10,3 34,4 186
Август 5,04 288 6,4 24,4 112
Сентябрь 5,06 211 5,4 24,5 103
Октябрь 6,69 348 8,3 177 165
Ноябрь 6,30 356 7,6 331 163
Декабрь 3,75 314 9,0 499 190
мые концентрации) значениями притока для замыкающего створа. Расчет и анализ результатов показали, что в устьевую область в превышающих норму количествах поступают фенолы, лигносульфонаты, соединения меди и цинка, эпизодически — нефтепродукты и легкоокисляемые органические вещества (табл. 5).
Перенос загрязняющих веществ через замыкающий створ у с. Усть-Пи-нега не является единственной составляющей антропогенной нагрузки на придел
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.