Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-географическая и гидроэкологическая характеристика водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора 10
1.1. Водосборный бассейн Ладожского озера и Невской губы 10
1.1.1. Гидрографическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера 14
1.1.2. Экономико-географическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера 19
1.1.3. Источники рассредоточенной нагрузки 22
1.1.4. Точечные источники нагрузки 32
1.2. Ладожское озеро 40
1.3. Невская губа 52
Глава 2. Баланс общего фосфора в водной системе Ладожского озера и Невской губы 60
2.1. Схема расчета фосфорного баланса водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора 61
2.2. Поступление Робщ с водосборной площади в поверхностные водные объекты 65
2.3. Массообмен с соседними водоемами 70
2.4. Внутренняя нагрузка 71
2.5. Атмосферная нагрузка 75
2.6. Нагрузка Робщ от точечных источников загрязнения 78
2.7. Удержание Р0бщ поверхностными водами 84
2.8. Оценка нагрузки Р0бЩ на водосбор озера Сайма 87
2.9. Оценка стока воды на основе гидрологической модели 88
2.10. Водный баланс Ладожского озера и оценка стока р. Невы в зависимости от уровня Ладожского озера 97
2.11. Результаты расчета баланса для Ладожского озера 100
2.12. Результаты расчета баланса для Невской губы 103
Выводы ко 2-ой главе 106
Глава 3. Результаты вычислительного эксперимента по оценке возможных изменений фосфорного баланса и характеристик фосфорного режима Ладожского озера и Невской губы в зависимости от естественных и антропогенных факторов 107
3.1. Оценка содержания Робщ в воде Ладожского озера в зависимости от уровня антропогенной нагрузки 116
3.2. Оценка естественной и антропогенной составляющей нагрузки Робщ на Ладожское озеро и Невскую губу 119
3.3. Оценка роли Ладожского озера, как геохимического барьера на пути миграции Робщ с верховий водосбора в Финский залив 124
3.4. Оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы 127
Выводы к 3-ей главе 131
Заключение 135
Литература 139
- Гидрографическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера
- Схема расчета фосфорного баланса водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора
- Оценка стока воды на основе гидрологической модели
- Оценка естественной и антропогенной составляющей нагрузки Робщ на Ладожское озеро и Невскую губу
Введение к работе
Объект исследования и актуальность темы исследования. Ладожское озера является крупнейшим озером Европы и безальтернативным источником водоснабжения Санкт-Петербурга. Сток из Ладожского озера, происходящий по р. Неве, вместе со сбросами сточных вод Санкт-Петербурга определяет качество воды Невской губы Финского залива и существенно влияет на экологическую ситуацию в городе и пригородах.
Одной из основных экологических проблем Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна является эвтрофирование, причина которого заключается в обогащении вод биогенными элементами как природного, так и, главным образом, антропогенного происхождения. Возникает дисбаланс в соотношении продукционно-деструкционных процессов в водоеме, качество воды существенно ухудшается. До сих пор не разработана научно-обоснованная концепция рационального использования водных ресурсов бассейна. Отсутствуют оценки изменения качества воды Ладожского озера и Невской губы и их экологического состояния в зависимости от различных сценариев хозяйственной деятельности в Северо-Западном регионе России.
Важным этапом решения перечисленных задач является составление фосфорного баланса изучаемой водной системы, учитывающего естественную составляющую внешней нагрузки, а также воздействие точечных и рассредоточенных источников антропогенной нагрузки. Выбор фосфора в
качестве исследуемого элемента объясняется тем, что в рассматриваемых водоемах содержание фосфора в водной массе является фактором, лимитирующим процесс эвтрофирования.
Натурные измерения характеристики качества воды далеко не всегда позволяют выявить и количественно оценить вклад различных источников загрязнения в формирование внешней нагрузки на водные объекты со стороны водосбора. Для оценки возможных последствий изменения интенсивности различных источников нагрузки в результате социально-экономических и климатических воздействий необходимо выполнить расчет миграции вещества с учетом его удержания на водосборе и наложения воздействия других источников. Проведение такого расчета связано, прежде всего, с решением проблем сбора большого объема разрозненных данных о характеристиках изучаемых водоемов и их водосборах, а также об источниках загрязнения, формирующих внешнюю нагрузку на водные объекты. Кроме того, необходимо выбрать адекватные методы расчета тех составляющих нагрузки, которые не могут быть оценены по данным непосредственных измерений. До сих пор такие работы для всей водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна выполнены не были.
Целью исследования является оценка фосфорного баланса Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна, а также выявление вклада основных источников в формирование фосфорной нагрузки на изучаемые водоемы.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи;
Расчет и анализ формирования баланса общего фосфора (Робщ) и отдельных его составляющих в Ладожском озере и Невской губе за период 1990 - 2005 годы.
Оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки Р0бЩ на Ладожское озеро и Невскую губу.
Определение роли Ладожского озера и других крупных озер его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Р0бщ с верховий водосбора в Финский залив.
Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы.
Научная новизна. Впервые выполнен расчет и анализ фосфорного баланса Ладожского озера и Невской губы за период с 1990 по 2005 г. Показано снижение нагрузки на изучаемые водоемы за счет снижения сбросов Р0бЩ промышленными и муниципальными предприятиями, сокращения площадей сельскохозяйственных угодий и поголовья скота на водосборе. Выявлена степень воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников загрязнения на формирование нагрузки Р0бщ на Ладожское озеро, Невскую губу и их водосборный бассейн. Определена роль Ладожского озера и других крупных озера его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Р0бщ с верховий водосбора в Финский залив. Дана
оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы, установлены тенденции возможного изменения содержания в губе Р^щ на период до 2020 г. в зависимости от перспектив совершенствования системы водоочистки в городе.
Практическая значимость. Результаты расчетов элементов фосфорного баланса и концентраций Р0ещ в Ладожском озере и Невской губе в зависимости от вклада различных составляющих внешней нагрузки позволяют судить о последствиях проведения хозяйственных мероприятий на водосборе по различным сценариям. Количественная оценка характеристик фосфорного режима Невской губы в зависимости от сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкт-Петербурга может служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод от фосфора на очистных сооружениях города.
Результаты диссертационного исследования использованы при выборе расположения водозабора для питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга на акватории Ладожского озера и расположения водовыпусков очистных сооружений Санкт-Петербурга на акватории Невской губы, а также при оценке изменений экологического состояния губы в результате введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений.
Основные защищаемые положения. 1. Результаты расчета фосфорного баланса Ладожского озера и Невской губы за период с 1990 по 2005 годы.
Количественная оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки Р0вщ на Ладожское озеро и Невскую губу.
Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы на период до 2020 года.
Личный вклад автора в подготовку диссертационной работы заключается в следующем:
Сбор исходных данных о гидрологических и гидрохимических характеристиках водных объектов, а также об основных оставляющих внешней фосфорной нагрузки.
Выполнение расчетов фосфорного баланса изучаемых водных объектов и проведение вычислительных экспериментов с целью решения основных поставленных задач с использованием программного комплекса STELLA 7.0.
Анализ полученных результатов, их представление на семинарах и конференциях, подготовка научных публикаций, автореферата и текста диссертации.
Апробация результатов. Основные научные и защищаемые положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах лабораторий гидрологии и географии и природопользования Института озероведения РАН, на международной конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов арктической зоны в связи с промышленным
освоением северных территорий» (Архангельск, 2005), на 4-ой Международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2006 г.), на научно-практической конференции ученых РАН и высшей школы «Санкт-Петербург и Ленинградская область в глобализирующем мире» (Санкт-Петербург, 2006 г.), на Заседании ученого совета ИНОЗ РАН (2007 г.), на Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2007).
Результаты расчетов фосфорного баланса Ладожского озера, а также результаты количественной оценки естественной и антропогенной нагрузки Р0бщ на Ладожское озеро переданы в Невско-Ладожское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов. Результаты расчетов по оценке воздействия реализации плана совершенствования водоочистки Санкт-Петербурга на качество воды в Невской губе переданы в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», а также в Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации г. Санкт-Петербурга.
Гидрографическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера
Частный водосбор Ладожского озера (с собственными бассейнами рек Свирь, Вуокса и Волхов) в административном отношении включает части Ленинградской, Новгородской областей и республики Карелия. Общая численность населения в регионе составляет около 1 млн. человек, средняя плотность — 12 человек на 1 км2 (Исаченко, 1992). Для бассейна характерен высокий процент городского населения (около 75%). Значительная часть населения сосредоточена в бассейне р. Волхов, где плотность населения составляет 40 человек на 1 км . В истоке реки расположен г. Новгород с населением 200 тыс. жителей, свыше 50 тыс. человек проживает в городах Волхове, Киришах, Тихвине. В бассейне р. Сясь на 1 км территории приходится 20 человек, в бассейнах рек Оять и Паша плотность населения значительно ниже, чем в среднем по бассейну — 1,3 и 3,5 человек на 1 км соответственно. На частных водосборах Свири и Вуоксы (в пределах России) плотность населения близка средней по бассейну (11 и 15 человек на 1 KMZ).
По данным Невско-Ладожского бассейнового водного управления в бассейне Ладожского озера в пределах России зарегистрировано 418 предприятий-водопользователей, из них 226 находятся в Ленинградской, 76 - в Новгородской областях, 89 - в Карелии и 27 - в Псковской области. В бассейне озера велика доля отраслей по переработке и первичной обработке сырья.
Такие отрасли оказывают наибольшую нагрузку на природно-ресурсный потенциал озера, так как характеризуются высокой степенью отходов и, следовательно загрязнений. (Smirnova, 1999)
В структуре промышленного производства важное значение имеют деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная и лесохимическая отрасли. В бассейне озера расположено 13 крупнейших предприятий, к ним относятся предприятия Светогорска, Каменногорска (бассейн р. Вуокса), Сясьстроя (бассейн р. Сясь), Питкяранты, Ляскеля (Карелия), Приозерска. Целлюлозно-бумажная промышленность является крупнейшим потребителем воды, в то же время она дает основной объем загрязненных сточных вод. Ряд крупных предприятий сосредоточен в бассейне р. Волхов. Центром химической промышленности является г. Новгород (Новгородское ПО «Азот»), здесь же развивается машиностроение. В г. Кириши действует нефтеперерабатывающий завод. Крупным предприятием цветной металлургии является Волховский алюминиевый завод (ОАО «Волховский алюминий»). До 60-х годов в качестве сырья здесь использовались бокситы. С 1965 г. завод перешел на апатито-нефелиновое неочищенное сырье и в качестве дополнительного продукта стал выпускать двойной суперфосфат. После этой реконструкции завод стал сбрасывать в Волхов сточные воды, обогащенные соединениями фосфора. В 70-х годах XX века годовой сброс фосфора со сточными водами завода достигал 4000 т, в конце 70-х — начале 80-х гг. он снизился до 2000 т в год. С середины 80-х гг. завод частично перешел на оборотное водоснабжение, в 90-х гг. сократилось производство, объем сточных вод снизился и сброс фосфора в Волхов уменьшился. Однако, в 2005 г. концентрация фосфора в сточных водах завода опять резко возросла (до 490-550 мг л"1) (Расплетина, Сусарева, 2006).
По сведениям Северо-Западного Бассейнового управления по регулированию использования и охране вод (СЗБТУ), общий объем сброса сточных вод в водоемы и водотоки частного бассейна Ладожского озера от точечных источников в среднем за период 2000-2003 гг. составлял около 780 млн. м в год, 34% приходилось на загрязненные сточные воды. Основной объем загрязненных сточных вод поступает от предприятий, расположенных в Ленинградской области. Наибольшая нагрузка по сбросу загрязненных сточных вод приходится на бассейны рек Волхов (36% от общего объема сброса), Вуокса (26%), Сясь (10%). Сброс стоков от точеных источников в бассейны рек Свирь, Паша, Оять составляет незначительную величину. В реки частного водосбора в пределах Карелии сбрасывалось около 2 млн. м в год. В среднем за 2000-2003 гг. в притоки Ладожского озера от точечных источников в год поступало около 260 т фосфора, 1400 т азота, 63.3 тыс. т органического вещества (выраженного в мг О/л). Больше половины фосфора и азота поступает на водосбор р. Волхов. Земельный фонд бассейна характеризуется невысоким удельным весом сельскохозяйственных угодий (10%). Расчет коэффициента антропогенного давления на территорию бассейна Ладожского озера показал, что антропогенная нагрузка относительно невелика (К=1,0) (Фрумин, 1998). Для сравнения коэффициенты антропогенной нагрузки для 80-х годов на территории России и некоторых зарубежных стран: 0,9 — Россия, 1,25 — Финляндия, 2,8 — Австрия, 3,4 — США, 5,0 — Франция, 8,0 — Польша, 16 — Великобритания, 16 — Япония, 18 — Германия, 41 — Нидерланды.
Одной из основных составляющих внешней нагрузки на водные объекты является вынос химических веществ с различных типов подстилающей поверхности водосборной территории под воздействием дождевых и талых вод. Такое поступление химических элементов в реки и водоемы получило название рассредоточенной или диффузной нагрузки. В отличие от нагрузки точечными источниками загрязнения (сбросов промышленных, сельскохозяйственных и муниципальных предприятий) рассредоточенная нагрузка в значительной степени определяется характеристиками подстилающей поверхности и гидрометеорологическими факторами.
Формирование выноса химических веществ с водосборной территории и распределенной нагрузки на водные объекты определяется содержанием веществ в почвах, слагающих водосбор, эмиссией вещества в водные объекты под воздействием дождевых и талых вод, а также удержанием вещества в гидрографической сети. Для детального описания процессов формирования распределенной нагрузки на водные объекты могут использоваться детерминированные математические модели, основанные на уравнениях химической кинетики (Кондратьев, 1992). Однако практическое их использование для водосборов больших площадей и сложной структуры затруднено из-за сложности учета реальной неоднородности почво-грунтов, особенностей гидрографической сети, а также неопределенностями задания значений констант равновесия, являющихся основными параметрами таких моделей.
Схема расчета фосфорного баланса водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора
В гидрохимическом отношении Невская губа является уникальным водным объектом. Являясь частью акватории Финского залива, она представляет собой пресноводный водоем и используется как источник питьевого водоснабжения г.Кронштадта. В формировании гидрохимического режима Невской губы играет основную роль Ладожское озеро, но также проявляется и влияние солоноватых вод Финского залива. Приток солоноватых вод происходит с различной интенсивностью в зависимости от гидрометеорологических условий (Фрумин, Леонова, 2002).
Основной экологической проблемой Невской губы, как и в Ладожском озере, являются процессы эвтрофирования. Ладожские воды являются своего рода природным фоном для Невской губы, поскольку полностью заполняют ее (воды Финского залива здесь не превышают 1,5%, за исключением периода наводнений). При значительной проточности Невской губы и соответственно малым сроком пребывания в ней воды, в среднем около 5,5 суток, а в центральной зоне почти вдвое меньше, ее гидрохимический режим в основном формируется в Ладожском озере.
Невская губа принимает сток с 67% площади водосбора всего Финского залива, что естественно приводит к повышенному содержанию биогенных и загрязняющих веществ в ее водах. Усугубляют гидроэкологическую ситуацию сбросы очищенных и неочищенных сточных вод Санкт-Петербурга. Уже много лет не утихают споры о роли Санкт-Петербурга в эвтрофировании Финского залива. Постоянно выдвигаются предложения по улучшению качества очистки сточных вод. При этом количественные оценки последствий возможного улучшения работы муниципальных очистных сооружений отсутствуют.
Высокий сток ладожской воды через р. Неву является причиной огромного влияния Ладожского озера на гидрохимический режим не только самой реки, но и всего Финского залива. Невская губа практически полностью заполняется ладожской водой. Воды Ладожского озера нивелируют сильное загрязнение р. Невы. Поскольку в р. Неву впадают 26 небольших рек, но чрезвычайно загрязненных, несомненно, встает вопрос о степени загрязнения самой реки. Суммарный сток всех притоков р. Невы составляет всего 1,2% ее стока. Практически не влияя на водный режим р. Невы, эти притоки вносят в нее значительное количество биогенных и загрязняющих веществ. Так, концентрация общего фосфора в воде притоков составляет 0,14-0,74 мг/л против 0,03-0,04 мг/л в р. Неве и 0,016-0,03 мг/л в Ладоге. В местах впадения этих рек в Неву отмечены значительные концентрации нефтепродуктов (до 239 мкг/л), фенолов (до 3,6 мкг/л), тогда как в истоке р. Невы эти величины составляли соответственно 31 и менее 1 мкг/л.. Таким образом, благодаря интенсивному разбавлению воды притоков ладожской воды и небольшим стоком этих притоков, существенного загрязнения р. Невы не происходит. Вынос химических веществ рекой Невой незначительно превышает их поступление из Ладожского озера. В качестве примера можно привести данные конца 90-х годов. Поступление общего фосфора из Ладожского озера в р. Неву составляло 38 тыс.т/год, а из р. Невы в Невскую губу 45 тыс. т/год, и это не смотря на то, что в устье р. Невы расположен такой мегаполис как Санкт-Петербург (Финский залив..., 1999).
Максимальные концентрации биогенных элементов в Невской губе наблюдаются зимой. Весенне-летний фотосинтез несколько снижает их значения, а осенняя деструкция органического вещества приводит к увеличению содержания биогенов в водной массе. В то же время в северных прибрежных районах и на южном мелководье в отдельные летние месяцы наблюдаются аномально высокие концентрации общего и минерального фосфора. Вертикальное распределение биогенных элементов в Невской губе не отличается однородностью. В зимний период их концентрации в придонном слое практически равны или несколько выше, чем в поверхностном слое. В теплый период вертикальное распределение биогенов формируется под воздействием фотосинтеза у поверхности, деструкции у дна, а главным образом - под воздействием ветрового перемешивания водных масс. Диапазон изменчивости Р0бЩ в зимне-весенний период составляет 42 - 127 мкг л", в летне-осенний период 11 - 36 мкг л"1.
В работе (Драбкова и др., 1999) отмечается, что в результате комплексных натурных исследований эстуария р. Невы, выполненного Институтом озероведения РАН в 1994-1996 гг., выявлено несоответствие уровня трофии и содержания биогенных элементов в зонах интенсивного выноса со значительными скоростями стоковых течений. Если по содержанию биогенных элементов изучаемую акваторию можно классифицировать, как эвтрофную, то по концентрации хлорофилла "а" это вряд ли возможно. Кроме высоких скоростей течения возможной причиной сказанного является угнтающее действие взвешенных веществ на развитие фитопланктона.
В Невской губе согласно оценкам Росгидромета (Басова, Фрумин, 2002), за период с 1990 по 2001 гг. наиболее загрязненным был Северный курортный район, воды которого характеризуются как "загрязненные". Гидроэкологическая ситуация для акваторий Центральной части губы, Южного курортного района и Морского торгового порта характеризуется как "напряженная", для акватории Северного курортного района - как "конфликтная", что является закономерным результатом сбросов сточных вод в северной мелководной части акватории Невской губы. По гидробиологическим показателям центральная часть Невской губы имеет мезотрофный статус, а прибрежные зоны - эвтрофный.
Комплексная интегральная оценка качества вод Невской губы выполнена Дмитриевым (2002) с использованием методики многокритериальной оценки загрязнения вод. В соответствии с результатами исследования за период с 1996 по 2001 год Невская губа характеризовалась значительной пространственно-временной изменчивостью показателей качества воды в пределах от «чистых» до «умеренно загрязненных». Воды наиболее высокого качества отмечены в 1995 - 1997 гг. Самое высокое значение интегрального показателя загрязнения было зафиксировано в 2000 г. в южной части Невской губы.
Оценка стока воды на основе гидрологической модели
Модель описывает процессы снегонакопления и снеготаяния, испарения и увлажнения почв зоны аэрации, формирования стока, а также регулирование стока водоемами и воздействие на сток гидротехнических сооружений в пределах однородного водосбора, характеристики которого принимаются постоянными для всей его площади (Кондратьев, 1990; Кондратьев, 1992; Кондратьев и др., 2002). Модель позволяет адекватно описывать внутригодовые колебания стока в зависимости от динамики осадков и температуры воздуха. В процессе моделирования водосбор представляется в виде однородной имитирующей емкости, накапливающей поступающую воду и затем постепенно ее отдающей. При этом основными параметрами, определяющими форму гидрографа стока, являются коэффициент сработки стока ks и коэффициент регулирования су, определяющего соотношение между поверхностным (быстрым) и грунтовым (медленным) соком: где h) - слой стока с водосбора, hf- слой быстрого (поверхностного) стока с водосбора, At - шаг расчетов по времени.
В качестве источника информации, необходимой для выполнения расчетов, использовалась ГИС "Водные ресурсы бассейна Ладожского озера и Финского залива" (Кондратьев и др., 2000). Ряд параметров модели (максимальная и минимальная влажность почв, при которой формируется сток, влажность завядания, испаряемость с поверхности водосбора) задавались на основе опыта предшествующего моделирования стока в бассейне Ладожского озера (Кондратьев, Бовыкин, 2000), а также в результате калибровки, учитывающей особенности формирования стока на конкретных объектах. В качестве входной информации об осадках и температуре воздуха использовались данные наблюдений на станциях Новгород, Данилово, Ладва и Лесогорский. Калибровка модели проводилась с использованием данных о расходах воды на сети Роскомгидромета. Перечень объектов гидрологического моделирования с указанием площадей водосборов и их озерности приведен в табл. 2.6. Схема их расположения приведена на рис. 2.9. Если гидрологическую модель использовать для расчетов стока с водосборов сложной структуры, имеющих разветвленную гидрографическую сеть, включающую озера и водохранилища, то значения параметров модели (ks и с/В том числе) следует определять обратным путем в ходе калибровки модели с использованием методов оптимизации. В этом случае упомянутые параметры утрачивают свой первоначальный физический смысл и превращаются в интегральные характеристики всего водосбора, описывающие соотношение быстрой и медленной составляющей стока с учетом всех особенностей подстилающей поверхности и гидрографической сети.
При выполнении расчетов стока с речных водосборов бассейна Ладожского озера значения параметров оцениваюлись методом последовательного приближения, то есть минимизации отношения наблюденных и рассчитанных расходов воды. Определенные таким образом значения параметров ks и су существенно зависят от озерности водосборов. Как видно из графиков на рис. 2.10, построенным по данным гидрологического моделирования, чем меньше озерность поверхности водосбора и, соответственно, зарегулированность стока, тем большую значимость имеет быстрая составляющая стока и тем быстрее происходит сработка стока. Сказанное в целом соответствует существующим представлениям о формировании стока с речных водосборов.
Необходимо отметить, что значение параметров сработки ks и регулирования су зависят как от временного шага расчетов, так и от размеров водосбора, т.е. параметры не инвариантны относительно шкал моделирования.
Результаты расчетов гидрографов стока с водосбора реки Тигоды (створ -Любань), имеющего относительно небольшую площадь водосбора 589 км и незначительную озерность, а также с водосбора реки Невы (створ -Новосаратовка) общей площадью около 281 000 км" и озерностью 6.4 % приведны на рис. 2.11 и 2.12, соответственно.
Оценка естественной и антропогенной составляющей нагрузки Робщ на Ладожское озеро и Невскую губу
Вопросам оценки естественной (природной) и антропогенной составляющей нагрузки Р0бЩ на водную систему Ладожского озера и Невской губы уже давно уделяется внимание в работах специалистов Института озероведения РАН и других научных организаций. Так, в соответствии с результатами работы (Расплетина, Гусаков, 1982) в конце 70-х - начале 80-х годов наиболее значимыми составляющими внешней нагрузки Р„бщ на Ладожское озеро являлись сбросы промышленных предприятий и городские стоки, составляющие 37.8 и 23.0% от значения общей внешней нагрузки на озеро, соответственно. В работе (Гусаков, Петрова, 1990) расчетный вынос Р0бЩ с неосвоенных территорий оценивается в 1244 т год" . Фрумин (Водные объекты..., 2002) выполнил расчет природной и антропогенной составляющих фосфорной нагрузки на Невскую губу со стоком реки Невы, согласно которой природная составляющая нагрузки Робщ оценивается от 488 до 633 т год или от 20 до 60% от значений общей нагрузки Р0ещ на Невскую губу со стоком реки Невы, антропогенная - от 405 до 2215 т год"1 или от 40 до 80% от значений общей нагрузки. Однако до сих пор никому не удавалось проследить миграцию фосфора от естественных и антропогенных источников с верховий водосбора до Финского залива с учетом их удержания поверхностными водами и таким образом решить поставленную задачу.
Вычислительный эксперимент по выделению и оценке естественной и антропогенной составляющей нагрузки Р0ещ на водную систему Ладожского озера и Невской губы заключался в выполнении расчетов фосфорного баланса рассматриваемых водоемов при следующих уровнях поступления Р„бЩ с водосбора: 1. Реальный уровень нагрузки, соответствующий расчетам, приведенным на рис. 2.6 и 2.7. 2. Из расчетов ИСКЛЮЧеНЫ ВСе ТОЧеЧНЫе ИСТОЧНИКИ ПОСТуПЛеНИЯ Р0бщ 3. Из расчетов исключены точечные источники, а также нагрузка Р0ещ от животноводства и рассредоточенного населения. 4. Из расчетов исключены точечные источники, нагрузка от животноводства и населения, а также нагрузка Р0ещ от антропогенных ландшафтов за счет того, 120 что коэффициенты эмиссии Робщ с сельскохозяйственных угодий и урбанизированных территорий приняты равными значению коэффициента эмиссии с лесной поверхности. 5. Кроме перечисленных выше изменений внешней нагрузки в расчетах принято значение внутренней нагрузки, равное 100 кг Р щ год", составляющее около 5% от общей нагрузки, что характерно для олиготрофных водоемов, не подверженным интенсивному антропогенному воздействию. 6. Кроме перечисленных выше изменений внешней нагрузки из расчетов исключена внутренняя нагрузка на всех водных объектах изучаемой системы. По результатам расчетов на 2005 год проведено сравнение значений нагрузки на Ладожское озеро и Невскую губу (табл. 3.2). Задача выделения антропогенного вклада в атмосферные выпадения Ро6щ не решалась в рамках настоящего исследования. В расчетах также сохранялось принятое ранее соотношение между значениями концентрации Робщ в Невской губе и восточной части Финского залива (см. формулу 6). Таблица 3.2. Результаты вычислительного эксперимента по оценке естественной и антропогенной составляющей нагрузки Р0вщ (т год ) на Ладожское озеро и Невскую губу на уровне 2005 г. Анализируя полученные результаты расчетов можно сделать следующие выводы о вкладе различных источников в формирование нагрузки Р„бщ на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 году: 1. Вклад нагрузки Робщ, сформированной сбросами промышленных и муниципальных предприятий в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил, соответственно, 458 и 2460 т год"1 или 12 и 56 % от значения суммарной нагрузки. 2. Вклад рассредоточенной нагрузки Робщ, сформированной в результате животноводства и жизнедеятельности сельского населения в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил 274 и 279 т год , соответственно, или 7 и 6 % от значения естественной нагрузки. 3. Вклад рассредоточенной нагрузки Робщ, сформированной антропогенными ландшафтами в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил 138 и 88 т год"1, соответственно, или 4 и 2 % от значения естественной нагрузки. 4. Вклад внутренней нагрузки Робщ на все водные объекты водосбора в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил 1006 и 395 т год , соответственно, или 27 и 9 % от значения естественной нагрузки. 5. Естественная (природная) составляющая фосфорной нагрузки на Ладожское озеро и Невскую губу может быть приблизительно оценена в 2000 - 2200 и 1200 - 1300 т Робщ год 1, соответственно. Концентрации Робщ в Ладожском озере и Невской губе, сформированные в результате воздействия естественной нагрузки, оцениваются в 6.6 - 7.2 и 13.3 - 14.4 мкг л , соответственно.
