Оцінка впливу берегових антропогенних джерел забруднення на якість вод Одеського району північно-західної частини Чорного моря - Автореферат

Одним із районів Чорного моря, де берегові антропогенні джерела значно впливають на якість морських вод, є акваторія, яка безпосередньо примикає до Одеського конгломерату. До цього району, який носить назву Одеський, відноситься частина акваторії північно-західної частини Чорного моря (ПЗЧМ), яка обмежена із заходу і півночі береговою лінією, а зі сходу і півдня - траверзами Сухого і Аджаликського лиманів. Актуальність оцінки ступеня впливу берегових антропогенних джерел забруднення на якість морських вод Одеського району полягає в тому, що вона є одним з основних факторів вибору стратегії управління рекреаційними та біологічними ресурсами досліджуваної акваторії. Ефективність реалізації природоохоронних заходів на регіональному рівні, включаючи нормування скидів забруднених скидних вод і збільшення ступеня їх очистки визначається, в першу чергу, правильністю ранжирування берегових антропогенних джерел за ступенем їх впливу на якість вод та екологічну ситуацію в досліджуваній акваторії. Мета дисертаційної роботи полягає в інтегральній оцінці якості вод і визначенні впливу берегових антропогенних джерел забруднення на формування сучасного рівня трофності і якість вод Одеського району ПЗЧМ.Динаміка вод Одеського району ПЗЧМ визначається морфологічними особливостями басейну, домінуванням вітрових течій, відносною віддаленістю від гирлових областей річок та, в той же час, впливом річкового стоку Дніпра і Південного Бугу на термохалинну структуру вод. Останнім часом, в звязку з високим рівнем води в лимані, стічні води з СБО «Північна» практично упродовж всього року скидаються безпосередньо в море, що спричиняє додаткове забруднення вод акваторії Одеської затоки. Разом зі стічними водами міських очисних споруд у морське середовище щорічно надходить 39 % нітратів, 82 % нітритів, 93 % амонійного азоту, 94 % фосфатів, 59 % органічних речовин і 64 % СПАР від загальної їх кількості, яка надходить від берегових антропогенних джерел. У блоці самоочищення вод від ЗР, не властивих морському середовищу, розраховується зменшення концентрації ЗР у кожній локальній точці простору в результаті сукупної дії різного роду фізико-хімічних, хімічних, біохімічних та біологічних процесів, що мають місце в морському середовищі, а також за рахунок гідродинамічного розводження, гравітаційного осідання та адсорбції. З метою дослідження впливу на розповсюдження ЗР особливостей циркуляції вод в Одеському районі ПЗЧМ використовувався гідротермодинамічний блок моделі.Встановлено, що СБО «Південна» і «Північна» постачають 39 % нітратів, 80 % нітритів, 93 % амонійного азоту, 92 % фосфатів та 59 % органічних речовин від загальної їх кількості, що надходить від берегових антропогенних джерел. Разом із зливовими стоками надходить близько 31 % від загального скиду органічної речовини і 93 % від загального скиду нафтопродуктів. На основі аналізу даних багаторічного екологічного моніторингу вод акваторії показано, що в прибережній зоні моря концентрації біогенних та ЗР, як правило, вищі, аніж у відкритій ділянці акваторії. Їх максимальні концентрації спостерігаються у районах розташування основних берегових джерел забруднення, що свідчить про істотний вплив цих джерел на якість вод Одеського району. Характерне для району середньорічне значення індексу складає 6 і змінюється посезонно у межах від 5,8 (навесні) до 6,18 (восени), що дає можливість класифікувати рівень трофності вод як перехідний між високим та дуже високим, а якість вод щодо показників трофності - як погану.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі узагальнена і систематизована інформація про берегові антропогенні джерела забруднення морського середовища Одеського району ПЗЧМ, а також визначена їх роль у формуванні якості вод досліджуваної акваторії. Робота виконана на основі аналізу даних багаторічного екологічного моніторингу та результатів числового математичного моделювання.

В результаті виконаної роботи можна зробити такі висновки: 1. Визначена кількість ЗР, які надходять до акваторії Одеського району ПЗЧМ від ідентифікованих берегових антропогенних джерел, а також їх відносний внесок у забруднення морського середовища. Встановлено, що СБО «Південна» і «Північна» постачають 39 % нітратів, 80 % нітритів, 93 % амонійного азоту, 92 % фосфатів та 59 % органічних речовин від загальної їх кількості, що надходить від берегових антропогенних джерел. Разом із зливовими стоками надходить близько 31 % від загального скиду органічної речовини і 93 % від загального скиду нафтопродуктів. Стік дренажних вод - істотне джерело нітратного азоту (біля 22 %). Стічні води Одеського припортового заводу, порту і міста Южний постачають 18 % від загальної кількості нітратів та більше ніж 5 % фосфатів.

2. На основі аналізу даних багаторічного екологічного моніторингу вод акваторії показано, що в прибережній зоні моря концентрації біогенних та ЗР, як правило, вищі, аніж у відкритій ділянці акваторії. Їх максимальні концентрації спостерігаються у районах розташування основних берегових джерел забруднення, що свідчить про істотний вплив цих джерел на якість вод Одеського району. Отримані інтегральні оцінки: - ступеня евтрофування вод із застосуванням індексу евтрофікації E-TRIX. Характерне для району середньорічне значення індексу складає 6 і змінюється посезонно у межах від 5,8 (навесні) до 6,18 (восени), що дає можливість класифікувати рівень трофності вод як перехідний між високим та дуже високим, а якість вод щодо показників трофності - як погану. Максимальні значення індексу спостерігаються протягом літньо-осіннього періоду року у прибережній зоні;

- якості вод в цілому, із застосуванням комплексних екологічних показників. Встановлено, що екологічний стан акваторії, яка досліджувалась в період моніторингу, класифікується як нестійкий, екологічна надійність дорівнює нулю. Найбільший внесок у забруднення морських вод дають БСК5, нафтопродукти, мідь і цинк. Концентрація нафтопродуктів, БСК, патогенної мікрофлори може перевищувати ГДК. Максимальна екологічна нестійкість характерна для прибережних вод влітку.

3. Встановлені особливості розповсюдження ЗР вздовж узбережжя району, які визначаються вітровими умовами. За сумісного функціонування СБО «Північна» та «Південна» найбільш несприятливі для якості прибережних вод західної межі району вітри півд.сх, півн.сх., сх. та півн. напрямків, а для північної межі - півн.зах., зах., півд.зах. та півд. напрямків. Півд.сх. та півд. вітри сприяють накопиченню ЗР в Одеській затоці. Вплив СБО «Південна» на якість вод прибережної зони найбільш несприятливий призах., півд.зах. та півд. вітрах, під час яких упродовж весняно-літнього періоду року розвивається апвелінг.

4. Функціонування берегових антропогенних джерел значною мірою впливає на рівень трофності вод Одеського району лише у межах двомильної природоохоронної прибережної зони. Рівень трофності вод у відкритій морській ділянці акваторії формується за домінуючого впливу річкового стоку Дніпра та Південного Бугу.

5. Визначені можливі границі зменшення існуючого рівня трофності вод акваторії шляхом реалізації регіональних природоохоронних заходів, які визначаються внеском антропогенних джерел у формування рівня трофності екосистеми в порівнянні з річковим стоком Дніпра та Південного Бугу, інтенсивністю внутрішніх екосистемних продукційно-деструктивних процесів. Показано, що у межах двомильної прибережної природоохоронної зони шляхом нормування скидів берегових антропогенних джерел забруднення існує можливість зменшити: - у весняний період - біомасу фітопланктону на 10 %, концентрації азоту амонійного - на 5 % та фосфору фосфатів - на 20 %;

- в літній період, за відсутності скиду стічних вод СБО «Північна», біомасу фітопланктону - на 3 %, концентрації азоту амонійного - на 5 %, азоту нітратного - на 40 %, фосфору фосфатів - на 3 %;

- в літній період, за наявності скиду стічних вод з СБО «Північна», біомасу фітопланктону - на 10 %, концентрації азоту нітратного - на 50 %, фосфору фосфатів - на 20 %.

6. Найбільш негативний вплив на екологічний стан вод акваторії справляють скиди стічних вод з СБО «Північна» упродовж весняно-літнього періоду року. Винесення її скидів з відстані 300 м до 2000 м дозволить істотно покращити екологічну ситуацію лише в межах Одеської затоки.

7. Нормування скидів біогенних речовин береговими джерелами найбільш ефективне у весняний період, оскільки влітку високий рівень трофності вод і первинного продукування органічної речовини підтримується за рахунок високої швидкості регенерації мінеральних форм біогенних елементів. Для обмеження первинного продукування органічної речовини рекомендовано в першу чергу знижувати кількість викидів фосфоромістких біогенних речовин.

8. Визначені просторово-часові масштаби та ступінь забруднення вод акваторії зливовими стоками, одержані оцінки еколого-економічного збитку, який завдається скидом неочищених зливових стоків у море. Показано, що вплив зливових стоків на якість прибережних морських вод може залишатися на одному рівні протягом 6 - 7 діб після інтенсивних опадів, просторово-часові масштаби забруднення морської акваторії визначаються інтенсивністю зливи та умовами вітру. Валова первинна продукція фітопланктону у першу добу після припинення дощу підвищується на 5 - 45 %.

1. Тучковенко Ю.С. Глава 3. Одесский регион. 3.2. Гидрохимический режим. / Северо-западная часть Черного моря: биология и экология. Монография / Тучковенко Ю.С., Дятлов С.Е., Рясинцева Н.И., Павлютина Л.П., Сапко О.Ю. - Киев: Наукова думка. 2006 - С. 451 - 457.

2. Тучковенко Ю.С. Оценка вклада антропогенных источников Одесского региона в загрязнение морской среды / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2003. - № 47. - С. 130 - 140.

3. Тучковенко Ю.С. Вклад антропогенных источников в эвтрофирование морской среды Одесского региона с учетом гидродинамического разбавления / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2004. - № 48. - С. 298 - 303.

4. Сапко О.Ю. Влияние береговых антропогенных источников на качество морских вод Одесского региона / Сапко О.Ю. // Людина і довкілля. Проблеми неоекології. - 2004. - № 6. - С. 92 - 95.

5. Тучковенко Ю. Интегральная оценка качества вод Одесского региона северо-западной части Черного моря / Тучковенко Ю. С., Чугай А. В., Сапко О. Ю., Дятлов С. Е. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2005. - № 49. - С. 360 - 367.

6. Тучковенко Ю.С. Эвтрофирование вод Одесского региона северо-западной части Черного моря береговыми источниками загрязнения / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2005. - № 1. - С. 195 - 205.

7. Тучковенко Ю.С. Оценка эвтрофикации вод Одесского региона северо-западной части Черного моря / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2006. - № 2. - С. 224 - 227.

8. Тучковенко Ю.С. Влияние ливневого стока на качество вод прибрежной зоны г. Одессы / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Вісник Одеського державного екологічного університету. - 2007. - № 4. - С. 228 - 239.

9. Тучковенко Ю.С. Роль береговых антропогенных источников Одесского региона северо-западной части Черного моря в формировании качества вод / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Метеорологія, кліматологія та гідрологія.- 2008.- № 50. - С. 378 - 382.

10. Гопченко Е.Д. Некоторые проблемные вопросы оптимальной стратегии управления качеством шельфовых и озерных экосистем / Гопченко Е.Д., Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Причорноморський екологічний бюлетень. - 2006. - № 2 (20). - С. 49 - 54.

11. Тучковенко Ю.С. Визначення впливу берегових антропогенних джерел забруднення на якість вод Одеського регіону північно-західної частини Чорного моря / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Причорноморський екологічний бюлетень. - 2007. - № 2 (24). - С. 131 - 136.

12. Сапко О.Ю. Характеристика антропогенных источников загрязнения морской среды Одесского региона / Сапко О.Ю. // Тези доповідей ІІІ наукової конференції молодих вчених ОДЕКУ - Одеса: ОДЕКУ, 2003 - С. 28 - 31.

13. Тучковенко Ю.С. Оценка вклада речного стока и совокупности антропогенных источников в загрязнение морской среды Одесского региона / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Екологічні проблеми Чорного моря: Тези доповідей. - Одеса: ЦНТЕПІ ОНЮА, 2003. - С. 360 - 365.

14. Сапко О.Ю. Анализ состояния морской среды Одесского региона / Сапко О.Ю., Тучковенко Ю.С. // Тези доповідей IV наукової конференції молодих вчених ОДЕКУ - Одеса: ОДЕКУ, 2004. - С. 64 - 65.

15. Тучковенко Ю.С. Влияние ливневого стока на загрязнение прибрежной зоны г. Одессы / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Екологічні проблеми Чорного моря: Тези доповідей. - Одеса: ЦНТЕПІ ОНЮА, 2004. - С. 446 - 450.

16. Сапко О.Ю. Современное экологическое состояние морской среды Одесского региона / Сапко О.Ю. // Тези доповідей науково-технічної конференції наукових та науково-педагогічних працівників ОДЕКУ. - Одеса: ОДЕКУ, 2005. - С. 113 - 114.

17. Сапко О.Ю. Вклад ливневого стока в загрязнение морской среды Одесского залива / Сапко О.Ю. // Рациональное природопользование: Школа-конференция молодых учених с участием стран СНГ: Тезисы докладов. - М.: Географический ф-т МГУ, 2005. - С. 341 - 345.

18. Тучковенко Ю.С. Влияние береговых антропогенных источников загрязнения на формирование качества вод в Одесском районе северо-западной части Черного моря / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Современное состояние екосистем Черного и Азовського морей: Тезисы докладов. - Крым, Донузлав. - 2005. - С. 81.

19. Гопченко Е.Д. Результаты использование численной математической модели качества вод при решении прикладных экологических задач / Гопченко Е.Д., Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Науково-методичні проблеми покращення довкілля Одеського регіону: Тези доповідей. - Одесса: ЦНТЕПІ ОНЮА, 2006. - С. 57 - 61.

20. Тучковенко Ю.С. Роль природных и антропогенных факторов в формировании качества вод Одесского района северо-западной части Черного моря / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Фундаментальные исследования важнейших проблем естественных наук на основе интегральных процессов в образовании и науке. Тезисы докладов. - Севастополь, 2006. - С. 40 - 41.

21. Тучковенко Ю.С. Влияние циркуляции вод на распространение загрязняющих веществ от станций биологической очистки сточных вод г.Одессы / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Міжнародна науково-практична конференція „Екологічні проблеми Чорного моря”. Тези доповідей. - Одеса: ЦНТЕПІ ОНЮА, 2007. - С. 325 - 329.

22. Тучковенко Ю.С. Береговые антропогенные источники загрязнения Одесского региона северо-западной части Черного моря и их роль в формировании качества вод / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Друга міжнародна науково-технічна конференція, присвячена 75-річчю Одеського державного екологічного університету: Тези доповідей. - Одеса, 2007. - С. 273.

23. Тучковенко Ю.С. О результатах исследования роли береговых антропогенных источников в формировании качества вод Одесского региона северо-западной части Черного моря / Тучковенко Ю.С., Сапко О.Ю. // Всеукраїнська науково-практична конференція «Екологія міст та рекреаційних зон»: Тези доповідей. - Одеса: ЦНТЕПІ ОНЮА, 2008. - С. 97 - 101.