ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ
Б01: 10.7868/80869587314100089
Финский залив является сравнительно небольшим водным объектом. Несмотря на это, на него приходится значительная фосфорная нагрузка, и его будущее во многом зависит от действий трёх прибрежных стран — России, Финляндии и Эстонии, которые тесно сотрудничают с целью сохранения природной среды залива. Авторы статьи ставят своей целью проанализировать нынешнее состояние окружающей среды и определить методы решения острых проблем загрязнения и разрушения природных территорий.
ФОСФОРНАЯ НАГРУЗКА НА ФИНСКИЙ ЗАЛИВ С ПРИБРЕЖНОЙ
ТЕРРИТОРИИ РОССИИ
С.А. Кондратьев, М.В. Шмакова, Н.В. Викторова, В.И. Уличев
сборы крупных озёр (Ладожское, Онежское, Сайма, Чудско-Псковское, Ильмень), которые являются геохимическими барьерами на пути миграции биогенных веществ с верховий водосбора в Балтийское море. Удержание общего фосфора в них составляет 53—76% поступления извне. Следовательно, эффективность снижения нагрузки на Финский залив любыми мероприятиями, связанными с изменением выноса биогенных веществ в верховьях водосбора, крайне мала. Добиться существенного снижения биогенной нагрузки за счёт мероприятий в верхних частях водосбора чрезвычайно сложно. Особое внимание должно уделяться территориям, сток и вынос примесей с которых попадает непосредственно в Финский залив. Нагрузка, сформированная на указанной территории (частном водосборе), которая в настоящее время не контролируется системой мониторинга Росгидромета, должна быть тщательно изучена и оценена количественно.
Цель совместного исследования Института озероведения РАН и Российского государственного гидрометеорологического университета, проведённого в 2013 г. при финансовой поддержке Невско-Ладожского водного бассейнового управления и при участии экспертов Института окружающей среды Финляндии (SYKE), заключалась в решении следующих задач:
• оценка современной фосфорной нагрузки на Финский залив с российского частного водосбо-
КОНДРАТЬЕВ Сергей Алексеевич — доктор физико-математических наук, заместитель директора Института озероведения РАН. ШМАКОВА Марина Валентиновна — кандидат технических наук, научный сотрудник ИНОЗ РАН. ВИКТОРОВА Наталья Владимировна — кандидат технических наук, доцент кафедры гидрофизики и гидропрогнозов Российского государственного гидрометеорологического университета. УЛИЧЕВ Владимир Иванович — младший научный сотрудник ИНОЗ РАН.
kondratyev@limno.org.ru; m-shmakova@yandex.ru; nata_vic@mail.ru; ulich@inbox.ru
Финский залив — одна из наиболее загрязнённых акваторий Балтийского моря [1]. В ноябре 2007 г. на сессии Хельсинкской комиссии ХЕЛКОМ принят План действий по Балтийскому морю (ПДБМ) [2], который после доработки должен представлять собой долговременную стратегию оздоровления Балтийского моря. Одно из важнейших направлений ПДБМ — разработка мероприятий по снижению поступления в морскую экосистему общего фосфора Робщ и общего азота Мобщ, приводящих к нежелательному эвтро-фированию. План предполагает установление в будущем платы за избыточное поступление биогенных веществ в Балтийское море от каждой страны. Для Финского залива определены максимально возможные биогенные нагрузки в размере 4860 т Робщ/год и 106680 т Мобщ/год с территории водосбора, расположенного в России, Финляндии и Эстонии [2]. По состоянию на 2007—2008 гг. максимальная биогенная нагрузка на Финский залив с российской территории, занимающей более 70% площади водосбора залива, оценивалась в 5200 т Р/год и 70800 т М/год [3]. Это является поводом для поиска путей снижения нагрузки, прежде всего фосфорной.
Задача сокращения выноса биогенных веществ с российской территории осложняется тем, что только около 12% площади водосбора непосредственно участвуют в формировании нагрузки на Финский зал. Остальная часть площади — водо-
4
913
Рис. 1. Схема расположения водосборов изученных рек северного побережья Финского залива 1 — Песчаная, 2 — Великая, 3 — Чулковка, 4 — Полевая, 5 — Дрёма, 6 — Матросовка, 7 — Гороховка, 8 — Чёрная
ра (методами натурных исследований и математического моделирования);
• оценка возможного изменения фосфорной нагрузки на залив в результате будущих климатических изменений;
• выявление основного направления оптимизации сельскохозяйственной деятельности на водосборе с целью снижения фосфорной нагрузки на залив.
Полевые исследования 2013 г. Рассматриваемая водосборная площадь, не контролируемая системой мониторинга Росгидромета, может быть условно разделена на северное и южное побережья Финского залива. Протяжённость северного побережья от границы с Финляндией до
Рис. 2. Схема расположения водосборов изученных рек южного побережья Финского залива 9 — Стрелка, 10 — Шингарка, 11 — Караста, 12 — Чёрная, 13 — Лебяжья, 14 — Коваши, 15 — Воронка, 16 — Систа, 17 — Хаболовка
Санкт-Петербурга составляет около 132 км, общая водосборная площадь — 5262 км2. На территории водосбора северного побережья в 2013 г. обследовано 8 водотоков: реки Песчаная, Великая, Чулковка, Полевая, Дрёма, Матросовка, Гороховка и Чёрная. Выполнены зимние, весенние, летние и осенние измерения расходов воды и содержания общего фосфора (в нефильтрованных пробах воды). Схема расположения водосборов рассматриваемых рек представлена на рисунке 1. Все водосборы северного побережья расположены в пределах Балтийского кристаллического щита и вытянуты в направлении Выборгского и Финского заливов. Абсолютные отметки местности в Балтийской системе (БС) изменяются от 0 (устьевые участки рек) до 110 м. Залесённость водосбора составляет в среднем 62%, а сельскохозяйственные угодья — около 4% общей площади.
Протяжённость южного побережья от Санкт-Петербурга до устья р. Луги — около 118 км, общая водосборная площадь — 3903 км2. На территории южного побережья в 2013 г. обследовано 9 водотоков: реки Стрелка, Шингарка, Караста, Чёрная, Лебяжья, Коваши, Воронка, Систа и Хаболовка. Схема расположения водосборов рассматриваемых рек представлена на рисунке 2. Реки района берут своё начало на Ижорской возвышенности, абсолютные отметки местности изменяются от 0 до 160 м. Залесённость водосбора составляет в среднем 55% от общей площади, сельскохозяйственные угодья занимают 12%.
Анализ результатов натурных измерений показывает, что в период зимней межени на северном побережье Финского залива расходы воды изучаемых водотоков изменялись от 0.04 до 7.5 м3/с, на южном побережье — от 0.5 до 9.6 м3/с. На севере расходы воды, измеренные в период весеннего половодья, в среднем в 19 раз превышают расходы зимней межени. В период летней межени расходы воды на севере изменялись от 0.07 до 2.2 м3/с, на юге — от 0.02 до 5.2 м3/с. Расходы летней межени в среднем в 34 раза меньше расходов в период половодья. Расходы воды, измеренные в осенний период, практически не отличаются от расходов летней межени, что связано с отсутствием дождей как летом, так и в сентябре 2013 г.
На реках северного побережья Финского залива в период зимней межени концентрация общего фосфора изменялась незначительно и составляла в среднем 0.07 мг/дм. В весенний период прослеживалось некоторое уменьшение концентрации фосфора, по всей видимости, в силу увеличения водности. Максимальные концентрации фосфора здесь наблюдались в летне-осенний период (до 25 мг/дм). В сентябре средняя концентрация фосфора на рассматриваемых реках составляла 0.13 мг/дм. На реках южного побережья залива в период зимней межени концентрации фосфора
Таблица 1. Приближённая оценка фосфорной нагрузки на Финский залив с российской территории частного водосбора, т/год
Источник нагрузки Северное побережье Южное побережье Сумма
Изученная территория 58.3 74.4 132.7
Неизученная территория 104.2 48.1 152.3
Вынос с водосбора 162.5 122.5 285.0
Прямые сбросы сточных вод в залив 28.0 50.0 78.0
Общая нагрузка 190.5 172.5 363.0
изменялись от 0.05 до 0.15 мг/дм. Значения весенних концентраций фосфора здесь несущественно отличались от зимних. В летнее-осенний период отмечался рост содержания Робщ в водах изучаемых водотоков. Наибольшие значения концентраций имели место в реках Систа, Воронка и Стрелка (до 17—27 мг/дм). Средняя концентрация Робщ в осенний период составила 0.12 мг/дм.
Интерполяция и экстраполяция значений измеренных расходов воды и концентрации Робщ позволили приближённо оценить фосфорную нагрузку на Финский залив, сформированную на водосборах изученных малых притоков в 2013 г., в 132.7 т Р/год.
Результаты моделирования и общая оценка фосфорной нагрузки с частного водосбора. Для оценки фосфорной нагрузки на Финский залив, сформированной на площади, неохваченной измерениями, проведены необходимые расчёты с использованием математической модели формирования биогенной нагрузки ILLM (Institute of Limnology Load Model). Модель разработана на основе отечественного и зарубежного опыта моделирования стока и выноса биогенных веществ с водосборных территорий, поступления биогенных веществ в водоёмы, а также рекомендаций ХЕЛКОМ по оценке нагрузки на водные объекты бассейна Балтийского моря [2]. Она предназначена для решения задач, связанных с количественной оценкой биогенной нагрузки, сформированной точечными и рассредоточенными источниками загрязнения, и прогнозом её изменения под влиянием возможных антропогенных и климатических факторов. Модель учитывает вклад точечных и рассредоточенных источников в формирование биогенной нагрузки на водосбор, позволяет рассчитывать вынос примесей с водосбора с учётом влияния гидрологических факторов и удержания биогенных веществ водосбором и гидрографической сетью. Итогом моделирования является количественная оценка биогенной нагрузки на водоём со стороны водосбора и отдельных его составляющих. Модель прошла верификацию на водосборах рек Великая, Луга, Мга, Ижора, Славянка, расположенных в Северо-Западном регионе России [4].
Обеспечение модели исходными данными, необходимыми для выполнения расчётов, проводилось с использованием имеющейся геоинформационной системы, форм статистической отчётности 2-ТП Водхоз, информации с сайта Федеральной службы государственной статистики (http://www. gks.ru/dbscript
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.