Введение к работе
Актуальность темы. Водотоки Калининградской области - важные транспортные артерии и основа водоснабжения многих населенных пунктов, используются для отдыха и любительского рыболовства, являются местами нереста и нагула ценных видов рыб. В то же время они вносят определенный вклад в загрязнение Балтийского моря и его заливов. Водотоки области (более 95 %) относятся к категории «малых». Эти водотоки - начальное звено формирования водных ресурсов территории. От геоэкологической ситуации в бассейнах таких рек во многом зависит качество воды и экологическое состояние более крупных водотоков и водоемов. Несмотря на исключительное значение малых рек, многолетние данные по их гидрологическому режиму отсутствуют. Значительная часть малых водотоков наблюдениями не охвачена вовсе. Усиливающееся отклонение природно-антропогенных геосистем в речных бассейнах от своей естественной составляющей обусловило возникновение и необходимость решения «проблемы малых рек», проявляющейся, главным образом, в деградации речных геосистем вследствие интенсивного хозяйственного использования малых рек и их водосборов, изъятия значительной части стока, отведения в реки загрязненных сточных вод, трансграничной антропогенной нагрузки. Выполнение геоэкологической оценки малых рек и их водосборов – необходимое условие разработки научно-обоснованных рекомендаций по охране и рациональному использованию водных ресурсов Калининградской области.
Объект исследования – геосистемы малых водотоков.
Предмет исследования – геоэкологическое состояние геосистем малых водотоков Калининградской области.
Цель исследования. Оценка геоэкологического состояния геосистем малых водотоков Калининградской области.
Задачи исследования. Для достижения цели были поставлены и решены следующие научные задачи:
1. Сбор, обобщение и анализ многолетних данных по гидрологии и качеству воды рек Калининградской области, проведение натурных исследований ранее не изученных или слабо изученных водотоков.
2. Характеристика ландшафтно-климатических особенностей бассейнов водотоков, выделение и анализ приоритетных природных и антропогенных факторов формирования биогенного стока исследуемых речных бассейнов.
3. Оценка геоэкологического состояния водотоков на основе изучения гидрологических и гидрохимических показателей, типизация водотоков по гидрохимическим показателям.
4. Изучение и оценка биогенного воздействия водотоков на Балтийское море. Оценка трансграничной нагрузки на водотоки Калининградской области.
Научная новизна работы определяется следующими положениями:
1. Определен баланс биогенной нагрузки. Показано, что малые водотоки, дренирующие территории сопредельных государств на территорию области приходят достаточно загрязненными.
2. Впервые рассчитаны морфометрические и гидрометрические параметры ранее не изучавшихся или слабо изученных водотоков, определены их гидрохимические особенности (кислородные условия, содержание органических, биогенных и минеральных веществ). Дана оценка водности водотоков. Выявлены основные закономерности и причины короткопериодной изменчивости гидрологических показателей в малых реках, осуществлена их типизация, ориентированная на использование рек в рыбохозяйственных целях. Составлены карты-схемы химического состава воды исследуемых водотоков и выноса биогенных веществ речным стоком.
3. Рассчитана биогенная нагрузка на Балтийское море, в том числе на Калининградский (Вислинский) и Куршский заливы от 15 ранее не изученных малых водотоков.
Положения, выносимые на защиту:
1. Типизация водотоков Калининградской области по гидрохимическим показателям с учетом природных и антропогенных факторов.
2. Оценка вклада малых рек в поступление биогенных веществ в Балтийское море.
3. Оценка трансграничного загрязнения водотоков.
Достоверность полученных результатов подтверждается значительным объемом собранных материалов, использованием многолетних кадастровых данных, сходимостью полученных результатов с закономерностями, установленными ранее, а также анализом достаточного количества современных публикаций по исследуемой проблематике.
Методологическая основа, материалы и методы исследования. В основу работы положен бассейновый подход. Водосбор и река (водоток) рассматриваются как единая целостная геосистема, все компоненты которой взаимосвязаны между собой вертикальными и горизонтальными потоками вещества и энергии. Целесообразность использования бассейнового подхода отмечена в работах Л.М. Корытного (1991, 2001), С.Я. Сергина (1980, 1988), Н.И. Коронвевича (1996, 1998, 1999), С. И. Зотова (1999, 2001), С.В. Ясинского (2000, 2009). При анализе гидрологических условий использованы имеющиеся фондовые материалы кафедры ихтиологии и экологии Калининградского государственного технического университета (1993-2006), Гидрологические ежегодники (1956-1978 гг.), а также результаты, полученные в разные годы Т.А. Берниковой с соавторами (1995-2011), В.А. Шкицким с соавторами (1991, 1999), М.Н. Шибаевой с соавторами (1997, 2001, 2007), С.В. Шибаевым и др. (2001, 2008, 2011), Д.А. Домниным, Б.В. Чубаренко (2006, 2007) и др. Гидрохимический анализ проб воды определялся по стандартным методикам с использованием титриметрического и колориметрического методов. Поставленные задачи решались с помощью традиционных методов: сравнительно-географического и картографического анализа, расчетов, классификации и аналогии, типологии, ранжирования. Работа построена в основном на материалах полевых исследований автора, выполненных в период 2007-2011 гг.
Теоретическая значимость исследования заключается в разработке типологии речных геосистем по комплексу показателей, отражающих геоэкологическое состояние водотоков, балансового метода оценки нагрузки от трансграничных рек. Результаты исследования формируют теоретическую основу для принятия научно-обоснованных решений по реализации рекомендаций Плана действий по Балтийскому морю (ПДБМ) ХЕЛКОМ в отношении снижения биогенной нагрузки на морскую экосистему со стороны Калининградской области.
Практическая значимость исследования заключается в использовании полученных результатов при выполнении НИР 09-02 Федерального Агентства водных ресурсов Министерства природных ресурсов и экологии РФ «Разработка научных рекомендаций по снижению негативного природного и антропогенного воздействия на акваторию Балтийского моря (прибрежная полоса Калининградской области и восточная часть Финского залива» (2009 – 2010 гг.). Материалы исследования использованы в организации учебного процесса кафедры ихтиологии и экологии Калининградского Государственного технического университета по дисциплинам «Гидрология», «Учение о гидросфере», «Геоэкология».
Личный вклад автора. Фактический материал собран лично автором в период полевых работ. В 2007-2010 гг. обследовано более 60 водотоков в 94 створах. При этом 22 водотока исследованы впервые в период всех четырех гидрологических сезонов. По 30 водотокам впервые получены данные в зимнюю межень. Собраны материалы по гидрологическим и геоэкологическим особенностям 13 малых ранее не изучавшихся водотоков в приганичных створах. Автором обработаны, проанализированы и обобщены все собранные данные.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации представлены на научных конференциях: XIV Съезде РГО (г. С. Петербург, 2010 г.); IV Международной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (г. Москва, 2010 г.); Международных научных конференциях КГТУ «Инновации в науке и образовании» (г. Калининград 2006-2010); Международной конференции «Комплексное управление, индикаторы развития, пространственное планирование и мониторинг прибрежных районов юго-восточной Балтики» (г. Калининград, 2008 г.); XIII Региональной конференции «Комплексное изучение бассейна Атлантического океана», РГУ им. Канта (г. Калининград, 2008 г.); Международной конференции студентов и молодых ученых «Исследование трансграничных водоемов Литвы и России» (Литва, г. Клайпеда, 2007 г.); VI Международной конференции ECO-TECH (Швеция, г. Кальмар, 2007 г.); Международной научно-практической конференции «Охрана, воспроизводство и устойчивое использование биологических ресурсов внутренних водоемов», посвященной 55-летнему юбилею Волгоградского отделения ГосНИОРХ (г. Волгоград, 2007 г.); VI Региональной конференции «Экологические проблемы Калининградской области и Балтийского региона» Русского географического общества совместно с Российским государственным университетом им. И. Канта, Калининградским государственным техническим университетом, Атлантическим отделением Института океанологии РАН, Атлантическим НИИ рыбного хозяйства и океанографии, Музеем Мирового океана (г. Калининград, 2007 г.).
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 24 печатных работах, в т. ч. две опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, и заключения. Объем работы – 203 стр., содержит 105 рисунков, 41 таблицу, список цитируемой литературы из 160 источников из них 20 на иностранных языках.
Автор выражает благодарность: канд. географ. наук, профессору Т.А. Берниковой, доктору физ.-мат. наук С.А. Кондратьеву, доктору биол. наук, профессору С.В. Шибаеву доктору географ. наук В.Ф. Дубравину за проявленное внимание, помощь, замечания и рекомендации.
