Введение к работе
Актуальность теми определяется необходимость!) формирования нового научного направления в области гидрохимии - гидрохимия ооушао-' мых земель, - изучающего химвчесииЗ состав воды на осушаемых массіг-вах, процессы зго формирования в условиях функционирования осушительных систем и влияние осушительных мелиорации на химический состав воды рек, на водосборах которых проводится осушение и сельскохозяйственное освоение болот,, заболоченных и переувлажненных зе*-мель. Актуальность таких исследований особенно возрастает в последние года в связи о тем, что в районах широкомасштабных осушительных мелиорации наблюдается стабилвное ухудшение качества водных ресурсов.
Основной целью работы является исследование закономерностей формирования гидрохимических условий на осушаемых землях и оценка влияния осушительных мелиорации на формирование химического состава воды рек-водоприемников.. При этом решаются следу щпв задаче::
изучение химического состава речных /озерных/, дренажных, грунтовых, напорных вод и условий зго формирования на осукитг -ышх системах;, исследование формирования стока главных ионов под влиянием осушительных мелиорации; . . .
определение антропогенной составляющей- в стоке и концентрациях главных ионов, формирующейся под влиянием воего комплекса антропогенных факторов; определение той части стока и концентраций главных ионов, которая формируется в речных водах под влиянием осушительных мелиорация /антропогенная составлявшая, осушения/;, .
прогнозирование химического состава грунтовых вод по режиму . ' их уровней и прогнозирование формирования химического состава вода рек-водоприемнйков в условиях расширения осушительных мелиорации; . - .
оценка перспектив развития осушения болот и заболоченных земель на северо-западе Украины в авяэи с влиянием мелиорации на химический состав речных вод..
Основные защищаемые положения:
I. Закономерности формирования гвдрохншческ.гх условия на осушаемых землях определяются для грунтовых вод при прочих равных, уоловиях искусственно созданно! зоной аэрации, режимом уровней^ характером распределения водорастворимых солей-в вертикальном профиле почв и горных-пород, Mitf ералЬвыми удобрениями. В резуль-
тате сброса болотных и снижения уровня грунтовых вод Армируется зона аэрации, благодаря чему создаются условия для поступления из атмосферного воздуха кислорода в почвы и горные породы,, пос- . тоянно или дли'тельиое время находившиеся в анаэробной обстановке.. Это активизирует минерализацию содержащегося в почвах и породах органического вещества с выделением СОг ( который в свою очередь влияет на условия миграции других химических компонентов. Колебания уровней грунтовых вод /естественное и искусственное/, меняя всг времени и по площади мощность зоны аэрации, вызывает поступление химических компонентов из почв и пород зоны аэрации в грунтовые -вода или из грунтовых вод в почвы и порода зоны аэрации. С увеличением водорастворимых солей снизу вверх в вертикальном профиле почв и пород повышение уровня грунтовых вод вызывает рост концентраций химических компонентов в грунтовых водах, понижение уровня -их уменьшение. С увеличением водорастворимых солей сверху вниз в вертикальном профиле почв и пород при аналогичных колебаниях уровня грунтовых вод наблюдается обратная картина. Применяемые на осушаемых землях минеральные, удобрения способствуют формированию в грунтовых водах сульфатов, хлоридов, магния и натрия.
-
Существенным антропогенным фактором формирования химического состава воды рек-водоприемников является мелиорированность их водосборов. Химические компоненты на неосушешшх массивах естественного и антропогенного генезиса с началом осушения болот образуют антропогенную составляющую стока и концентраций химических компонентов в речной воде - антропогенную составляющую осушения, С увеличением площадей осушения мелиоративные мероприятия на речных Еодосборах приобретают все большее значение и становятся в группу приоритетных факторов формирования химического состава речных вод.
-
Осушительные мелиорации как один из "оновкых видов.хозяйственной деятельности в гумидной зоне Украины способствуют повышению в водэ рек-водоприемников концентраций сульфатов,- особенно хлоридов и магния. Такое увеличение при наблюдаемом параллельном уменьшении концентраций гидрокарбонатов и кальщш, которые являются определяющими в химическом типе воды рек северо-запада Украины,. вызывает изменение в состава речной воды и ведет к замене одного химического типа другим, не характерным' для данного региона. При интенсификации, осушительных мелиорации эти процессы могут стать необратимыми, что отрицательно повлияет на экологическое равновесие среда обитания. С такой точки зрения следует оценивать глияние
'осушительных мелиорации на химический состав речных вод."
Научная новизна работы состоит в том, что впервые создан научный труд, в котором на основании выполненных автором многолетних исследований и разработок осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение: исследованы на примере крупного региона закономерности формирования гидрохимических условий на осушаемых землях и оценено влияние на них осушитбльних мелиорации как одного из основных видов хозяйственной деятельности человека в гумидной зоне в связи с рашональным.использованием и охраной водных ресурсов. Выполненная работа является базой разрабатываемого автором нового научного направления - гидрохимия осушаемых земель. В частности, в данной работе впервые:
исследованы в комплексе речные /озерные/, дренажные, грунтовые и напорные воды на осушаемых землях по широкому диапазону показателей - от температуры вода, кислотно-щелочных, окислительно-восстановительных свойств, растворенных газов, органического вещества и биогенных элементов до главных ионов и минерализации, установлена и показана роль в формировании химического- состава воды на осушаемых землях искусственной зоны аэрации, режима уровней грунтовых вод, минеральных удобрений;
исследован ионный сток в условиях осушительных мелиорации, установлена зависимость выноса химических веществ реками-водоприемниками от мелиорированное их водосборов, доказана приоритетность осушительных мелиорации в формировании химического состава воды рек-водоприемников;
разработаны и реализованы для условий северо-запада Украины ' методика определения в многолетнем разрезе общей антропогенной составляющей стока и концентраций главных ионов и методика определения той части общей антропогенной составляющей, которая формируется под влиянием осушительных мелиорации - антропогенной составляющей осушения; показана динамика формирования этих антропогенных составляющих;
разработана методика прогнозирования и выполнен для осушаемых земель прогноз химического состава грунтовых вод в зависимости от режима их уровней, составлен прогноз химического состава воды рек-водоприемников до 2000 года в связи с расширением осушительных мелиорации в регионе;
оценена перспектива развития осушительных мелиорации на северо-западе Украины в связи с их влиянием на химический состав речных вод и возможными экологическими последствиями осушения и
сельскохозяйственного освоения боло? и заболоченных земель.
Практическая значимость работа. Полученные результаты использованы пра:
проектировании осушительных систем ка северо-западе Украины, в частности, Верхне-Припятской;
оценке гидрогеологической и гидролого-ыелиоративной обстановки в районе Шацких озер;.
исследовании, оценке и контроле мелиоративной обстановки на осушаемых землях Львовской, Волынской и Ровенской областей;
гидрохимическом картографировании и районировании малых рек Украины;
составлении "Альбома картосхем химических характеристик стока рек Украинской ССР";
разработке макета и составлении паспортов малых рзк Украины по разделу "Гидрохимические показатели";
оценка динамики и прогнозировании антропогенной составлявшей стока главных ионов pp.Дунай, Днепр, Шный Буг и Днестр;
проведении учебного процесса на географическом факультете Киевского университета.
Полученные результаты могут быть использованы при:
проектировании, эксплуатации и реконструкции осушительных систем;
создании мониторинга загрязнения поверхностных вод в районах широкомасштабных осушительных мелиорации;
исследовании гидрохимических условий на осушаешх водосборах, общей антропогенной составляющей и той ее части, которая
. формируется за счет осушительных мелиорации;
количественной оценке влияния других видов хозяйственной деятельности на гидрохимический режим рек;
прогнозировании гидрохимических условий в связи с расширением осушительных мелиорации и другими видами хозяйственной дея-тєльносфи на водосборах; ' .
оценке перспектив развития осушительных мелиорации и разработке природоохранных мероприятий;
исследовании закономерностей распространения, накопления и миграции радионуклидов на осушаемых землях в связи с аварией на Чернобыльской АЭС.
Реализация работы. Результаты исследований: I/ внедрены: а/ Львовской гидрогеалого-иелиоративной экспедицией в виде двух разработок - "Гидрохимические исследования в районе осушительных
мелиорации. Методические указания по проведению полєеьіх работ" и "Оценка и прогноз гидрохимической обстановки на осушаемых землях"; б/ Украинским филиалом ЦНШКИВР в виде рекомендаций по оценке приоритетных видов хозяйственной деятельности на качество воды малых рек, при расчете и оценке динамики за многолетний период и прогнозировании антропогенной составляющей стока главных ионов pp.Дунай, Днепр, Южный Буг и Днестр; в/ Институтом геологических наук АН Украины в виде разработки "Закономерности распределения стока химических компонентов рек Украинской ССР в связи с реализацией проектов водоохранных мероприятий"; 2/ использованы"при^ выполнении в Киевском университете: а/ особо важных госбюджетных тем: "Изучить взаимосвязь химического состава атмосферных, поверхностных и подземных вод в различных физико-географических зонах Украинской ССР" /Республиканский план на I97I-I975 гг., № госрегистрации 71073498/, "Установить закономерности распространения, накопления и миграции неустойчивых химических компонентов в природных водах Припятского Полесья УССР в связи с проведением осушительной мелиорации" /Республиканский план на 1976-1980 <..'., шифр РН.85.01.03, № госрегистрации 76045091/, "Изучить химические характеристики стока рек Украинской ССР в Черное и Азовское моря" /план АН УССР на I93I-I985 гг., шифр '3.6.2.1, Межведомственный план международной гидрологической программы по Украинской ССР на I98I-I983 гг., № госрегистрации ЙІ088357/, "Оценить гидрохимический режим малых рек в естественном состояния и под влиянием антропогенных факторов и построить карты гидрохимического районирования по зоне Украинской ССР" /План ПШТ СССР на 1981-1985 гг., шифр 0,85.01.03.ДЗ, № госрегистрашш 0285.0004256/, "Разработать и внедрить количественную оценку влияния различных антропогенных факторов на гидрохимический режим рек Украинской ССР" /Республиканский план на Н'86-1990 гг., шифр PH.8I.0I.I5, № госрегистраиии 01860089778/; (;/ научно-производственных хоздоговорных тем: "Физико-химическая обстановка в природных водах Припятского Полесья Украины и возможные ее изменения под влиянием осушительных мелиорации" /Х972 п./, "Экспериментальные исследования влияния осушения на физико-химическую обстановку в грунтовых водах мелиорируемых э^ель" /1973 г./, "Изучение взаимосвязи химического состава перг-ых и вторых от поверхности водо-, носных горизонтов Припятского Полесья Украины в связи с мелиорацией" /I9J5 г./, "Оценка современного состояния гидрохимического режима и качества воды малых рек Украинского Полесья"/1989г./, "Паспортизация малых рек Украины /гидрохимические показатели/"
/ 1989,- 1990 гг./.
Одновременно результаты исследований внедрены в учебный процесс на географической факультете Киевского университета в виде методических указаний, в том числе: "Гидрохимические исследова- . ния в районах осушительных мелиорации /1981 г./, "Оценка и прогноз гидрохимической обстановки на осушаемых землях" /1983 г./.
Апробация работы. Основные положения диссертации изложены более чем в 40 докладах, в том числе на ІУ Всесоюзном гидрологичес-. ком сьезде /Ленинград, 1973 г./, Ш, ІУ и У съездах Географического общества Украины Ларьков, 1975 г., Луганск, 1980 г., Симферополь^ 1985 г./, Ш и I/ Всесоюзных симпозиумах по мелиоративной географии /Харьков, 1977 г., Минск, 1980 г./, ХХУШ и XXIX Всесоюзных гидрохимических совещаниях /Ростов-на-Дону, 1984 г., 1987 г./, УШ сьезде Географического общества СССР /Киев, 1985г./, Республиканском семинаре "Использование водных ресурсов и влияние хозяйственной деятельности на речной сток и его режим в гу-мидной зоне УССР" Диев, 1985 г./, профессорско-преподавательских научных конференциях Киевского университета /Киев, 1975,1976, 1978, 1979, 1981, 1907, 1989, 1990 гг./, межрегиональной научной конференции "Проблемы экологической оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р.Днепр" /Киев, 1992/, научно-практической конференции "Экологические аспекты осушительных мелиорации на Украине" /Киев, 1992 г./.
На конкурсах научных работ Минвуза Украины автору диссертации в соавторстве были присуждены за лучвую научную работу "Установить закономерности распространения, накопления и миграции неустойчивых химических компонентов в природных водах Припятского Полесья УССР в связи с проведением осушительной мелиорации" /научный отчет/ Диплом и третья премия /Пост, от В декабря 1982 г., № 442/ и за работу "Изучить химические характеристики стока рек Украинской ССР в Черное и Азовское моря" /научный отчет/ - Диплом и вторая премия /Пост, от 30 декабря 1987 г., № 521/..g0„ee
Публикации. По теме диссертации соискателем опубликовано 70 работ общим объемом сепіє 40 п.л., в том чись в монографии, учебном пособии и двух справочниках: по водным ресурсам и малым рекам Украины.
Обьем и структура -работы. Диссертация содержит 467 страниц машинописного текста, из которых 31 рисунок, 54 таблицы, 48 приложений /64 страницы/ и состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 368 наименований.