Караван Юлія Вікторівна. Гідрохімічний режим та екологічний стан Верхнього Сірету : Караван Юлия Викторовна. Гидрохимический режим и экологическое состояние Верхнего Сирета Caravan Yuliya Viktorivna. Hydrochemical regime and ecological condition of the Upper Siret

Краткое описание

Караван Юлія Вікторівна. Назва дисертаційної роботи: "Гідрохімічний режим та екологічний стан Верхнього Сірету "

Міністерство освіти і науки України
Чернівецький національний університет
імені Юрія Федьковича

На правах рукопису
Караван Юлія Вікторівна
УДК 502.51(282.243.7)
Гідрохімічний режим та екологічний стан
Верхнього Сірету
Спеціальність 11.00.07 – гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія
Дисертація
на здобуття наукового ступеня
кандидата географічних наук
Науковий керівник:
Ющенко Юрій Сергійович,
доктор географічних наук, професор
Чернівці – 2015
2
ЗМІСТ
ВСТУП 4
РОЗДІЛ 1 ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ
РІЧКОВИХ ЕКОСИСТЕМ 8
1.1.Проблеми сталого розвитку, поняття «екологічний стан» річок 8
1.2.Організація моніторингу екологічного стану річок 10
1.3. Основи дослідження гідрохімічного режиму та оцінки показників
гідрохімічної якості вод річок 12
1.4. Моніторинг стану річок за гідробіологічними показниками 12
1.5. Моніторинг стану річок за гідроморфологічними показниками 13
1.6. Вибір об’єкта, постановка завдання та методика
досліджень 15
1.6.1. Загальна характеристика та структура об’єкту
досліджень 17
1.6.2.Типологія об’єкту досліджень 20
1.6.3. Антропогенний вплив на русло-заплавні комплекси (РЗК)
Верхнього Сірету 22
1.6.4. Гідрохімічні показники 24
1.6.5. Гідробіологічні показники 24
1.6.6. Гідроморфологічні показники 29
1.6.7. Оцінка екологічного стану 35
РОЗДІЛ 2 ГІДРОХІМІЧНИЙ РЕЖИМ ВЕРХНЬОГО СІРЕТУ 41
2.1. Основні риси гідрохімічного режиму Верхнього Сірету 41
2.2. Аналіз гідрохімічних параметрів та показників
токсичності води р. Сірет та її приток за період 2007-2011рр. 52
2.2.1. Гідрохімічні параметри 52
2.2.2. Показники токсичності води 61
2.2.3. Відношення визначених гідрохімічних показників до фаз водності 63
3
РОЗДІЛ 3 ОЦІНКА СТАНУ РУСЛО-ЗАПЛАВНИХ КОМПЛЕКСІВ
ВЕРХНЬОГО СІРЕТУ 73
3.1. Гідроморфологічна оцінка стану русла та заплави
Верхнього Сірету та його приток 73
3.2. Оцінка ступеня антропогенної перетвореності однорідних
ділянок русла та заплави Верхнього Сірету 102
3.2.1. Оцінка антропогенного впливу на русло 102
3.2.2.Оцінка антропогенного впливу на заплаву 108
3.2.3. Оцінка дії антропогенних чинників, які впливають як
на русло так і на заплаву річки 112
3.2.4. Інтегральний показник антропогенної перетвореності
русло-заплавного комплексу (РЗК) 113
РОЗДІЛ 4 ГІДРОБІОЛОГІЧНІ ПОКАЗНИКИ В ОЦІНЦІ ЯКОСТІ
ПОВЕРХНЕВИХ ВОД 115
4.1.Мікроводорості як зручний об’єкт біоіндикації водних екосистем 115
4.2. Видова характеристика Верхнього Сірету та його приток 116
4.3. Визначення індексу сапробності та рівня біологічного різноманіття
досліджуваних створів Верхнього Сірету 130
РОЗДІЛ 5 КОМПЛЕКСНА ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА
ВЕРХНЬОГО СІРЕТУ 140
5.1. Оцінка екологічного стану Верхнього Сірету за
гідрохімічними показниками 140
5.2. Оцінка екологічного стану Верхнього Сірету за
гідроморфологічними показниками 144
5.3. Оцінка екологічного стану Верхнього Сірету за
гідробіологічними показниками 149
5.4.Комплексна екологічна оцінка 152
ВИСНОВКИ 158
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 161
ДОДАТКИ 176
4
ВСТУП
Актуальність теми. При сучасних темпах антропогенізації навколишнього природного середовища великого значення набувають заходи, спрямовані не тільки на усунення, а й на попередження негативних наслідків впливу
людини на довкілля. Відповідно, існує необхідність у розробці та впровадженні нових, комплексних методів визначення екологічного стану природних об’єктів. Особливо це стосується вивчення стану поверхневих вод.
В Україні якість поверхневих вод визначається, в основному, за хімічними показниками, хоча європейський досвід показує, що для виявлення реального стану водної екосистеми цього недостатньо. У прийнятій у 2000 році
Водній рамковій директиві ЄС (ВРД ЄС) визначено три основних блоки показників, за якими проводиться оцінка екологічного стану водного об’єкта:
гідробіологічні, гідроморфлогічні та гідрохімічні, при чому основна роль відводиться гідробіологічним показникам. Такий комплексний підхід дозволяє
виявити екологічну загрозу на ранніх етапах та вчасно усунути її.
Українська ділянка р. Сірет є цікавим об’єктом для впровадження такого комплексного підходу, оскільки річка протікає по території з неоднорідними природними умовами та відносно незначним антропогенним навантаженням, що дає можливість не лише запровадити комплексну оцінку, а й
вдосконалити її. Запровадження оцінки екологічного стану р. Сірет за європейським зразком є особливо актуальним, оскільки вона є транскордонною з
Євросоюзом, що визначає необхідність отримання співставних даних моніторингу її екологічного стану.
Мета досліджень. Метою дисертаційної роботи є проведення комплексної, інтегральної оцінки сучасного екологічного стану Верхнього Сірету (в
межах території України) із застосуванням гідрохімічних, гідроморфологічних та гідробіологічних параметрів та індикаторів.
5
Завдання досліджень:
 дослідити та описати основні природні та антропогенні характеристики об’єкту дослідження;
 провести типізацію Верхнього Сірету та його приток згідно вимог ВРД ЄС;
 проаналізувати гідрохімічний режим досліджуваної частини річкової системи;
 визначити хімічні показники якості води Верхнього Сірету;
 описати основні угрупування мікроводоростей басейну та виділити види-індикатори сапробності;
 розрахувати біомасу та чисельність фітобентосних та фітоперифітонних організмів, оцінити їх різноманіття;
 визначити основні гідроморфологічні параметри якості ділянок
Верхнього Сірету та ступінь антропогенної перетвореності русло-заплавних комплексів;
 виконати комплексну екологічну оцінку Верхнього Сірету
Об’єктом досліджень є річкова система Верхнього Сірету.
Предметом досліджень є параметри екологічної якості річкових геокомплексів Верхнього Сірету та особливості їх формування.
Методи досліджень. У роботі використовувались хімічні, біологічні,
мікробіологічні методи аналізу. За допомогою хімічних методів досліджували показники хімічної якості води, серед яких визначали важкі метали (метод
атомно-абсорбційної спектрометрії), пестициди (метод газової хроматографії), концентрації біогенних елементів, основних катіонів і аніонів (фізикохімічні методи досліджень). Біологічні методи застосовували для визначення
таксономічного складу угрупувань мікроводоростей, сапробності, визначення кількісних і якісних характеристик цієї групи організмів (мікроскопія).
Для вивчення гідроморфологічних показників застосовували методи спостереження та опису. Для розрахунку ступеня антропогенного навантаження на
русло-заплавні комплекси Верхнього Сірету використовували власні розроб-
6
ки. Також застосовувались загально наукові методи аналізу та синтезу, методи статистичної обробки даних, картографічні і ГІС-технології.
Наукова новизна одержаних результатів.
Вперше:
 застосовано методику комплексної оцінки екологічного стану
річок системи Верхнього Сірету (згідно ВРД ЄС та інших підходів) і отримано відповідні результати;
 використано методи біоіндикації для оцінки екологічного стану
Верхнього Сірету;
 розроблено та застосовано методику оцінки ступеня антропогенної перетвореності русло-заплавних комплексів;
 розроблено пропозиції щодо організації комплексного моніторингу екологічного стану річок.
Удосконалено:
 застосування методики визначення таксонів мікроводоростей;
 розрахунок показників антропогенної перетвореності заплави;
 оцінку та інтерпретацію отриманих гідрохімічних та гідроморфологічних показників якості водного об’єкту;
 підходи до проведення комплексного моніторингу екологічного
стану системи Верхнього Сірету.
Практичне значення одержаних результатів. Виствітлений у роботі
підхід буде корисним при комплексній оцінці екологічного стану гірських та
напівгірських річок. Важливими також є конкретні результати дослідження,
що стосуються системи Верхнього Сірету як транскордонної. Результати роботи дають можливість удосконалювати і розвивати моніторинг стану геоекосистем гірських річок. Вони можуть бути використані у плануванні складових сталого розвитку досліджуваної території, елементів екомережі тощо.
Зв’язок з науковими тематиками кафедри. Дисертаційне дослідження є складовою частиною наукової проблематики кафедри гідрометеорології
7
та водних ресурсів Чернівецького національного університету імені Юрія
Федьковича „Дослідження басейнових систем Карпато-Подільського регіону
в контексті сталого розвитку” (номер держреєстрації 0106U003617).
Особистий внесок здобувача. Особисто здобувачем опрацьовані вихідні методологічні і методичні положення, літературні джерела за темою дисертації, проведено польові дослідження, систематизовано та узагальнено експериментальний матеріал, виконано його статистичну обробку, обґрунтовано рекомендації щодо впровадження отриманих результатів. Положення інших авторів, котрі використані у дисертації, мають відповідні посилання.
Особисто здобувачем було проведено відбір проб та фізико-хімічний
аналіз вод досліджуваної частини р. Сірет та її приток; проведено типізацію
досліджуваних водних тіл; виконано відбір проб мікроводоростей, здійснено
його систематизацію, визначено екологічні особливості та індикаторну значимість кожного виду досліджених організмів, розраховано індекс сапробності та визначено зони самоочищення досліджуваних ділянок р. Сірет та її
приток; проведено збір інформації про стан русла та заплави досліджуваної
річки, зроблено аналіз зібраних даних; систематизовано та узагальнено результати експериментальних досліджень.
Апробація результатів досліджень. Основні положення дисертації
доповідались на Міжнародній науковій конференції „Еволюція та антропогенізація ландшафтів передгірських та гірських територій” (Чернівці, 2012),
Шостій всеукраїнській науковій конференції з міжнародною участю „Проблеми гідрології, гідрохімії” (Дніпропетровськ, 2014).
Публікації. Результати досліджень опубліковано у 7 статтях у збірниках наукових праць, наукових вісниках, матеріалах конференцій, із них 4 одноосібні. У закордонному виданні опублікована 1 стаття.
Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел (144 позицій), додатків. Загальний обсяг роботи – 214 сторінок, із них 160 сторінок основного тексту. Робота містить 49 рисунків, 41 таблицю, 29 додатків на 37 сторінках

Список литературы

ВИСНОВКИ
1. На основі аналізу отриманої інформації нами проведено типологію
Верхнього Сірету та його приток. Річка Сірет була поділена на 2 водних тіла:
1 – велика річка у вапнякових породах на низькогір’ї (с. Лопушна – с. Лукавці); 2 – велика річка у осадових породах на передгір’ї (с. Мигове – с. Черепківці); р. Сухий та р. Міхідра віднесені до малих річок у вапнякових породах на
низькогір’ї; р. Малий Сірет – мала річка у осадових породах на передгір’ї.
Антропогенний вплив на досліджувану територію здійснюється, в основному, через господарсько-побутову діяльність, вирубування лісів, відбір алювію.
2. Встановлено, що Верхній Сірет та його досліджені притоки характеризуються середньою мінералізацією, нейтральною або (частіше) слабколужною реакцією води, за іонним складом води гідрокарбонатно кальцієві та
гідрокарбонатно магнієві. Концентрації головних іонів у різних створах коливались незначно. Найбільший коефіцієнт кореляції з витратою води для р.
Сірет виявлено для гідрокарбонатних іонів та іонів кальцію, найнижчий – для
хлорид-іонів та сульфат-іонів. Протягом всього періоду досліджень зберігалась тенденція до незначного збільшення концентрацій цих іонів вниз за течією, що пов’язується з поступовою зміною природних умов, в яких протікає
р. Сірет та її притоки з передгірних до рівнинних.
3. Визначені концентрацій біогенних елементів у воді Верхнього Сірету
дозволяють виділити загальну тенденцію до зміни якості води вниз за течією.
Значення цих концентрацій вказують на те, що дана водна екосистема переходить на якісно нижчий рівень, про що свідчать підвищення вмісту біогенних речовин в районі м. Сторожинець та с. Кам’янка (найнижчої точки відбору проб води). Концентрації пестицидів та більшості важких металів протягом всього періоду досліджень були нижчими за межу визначення методик.
Виключення серед металів складали марганець та залізо, при чому розподіл
159
їх концентрацій в межах басейну та вниз за течією характеризувався однаковою закономірністю.
4. Найбільшою частотою зустріваності у фітобентосних та фітоперифітонних угрупованнях відзначались представники β–мезосапробної зони, хоча
у верхній течії достатньо часто зустрічались (і навіть іноді домінували) представники о-сапробної зони. Помічено посилення евтрофних процесів вниз за
течією р. Сірет, що можна прослідкувати за збільшенням кількості та біомаси
α – та β – α мезосапробів. Зафіксоване різке зменшення видового багатства та
вирівненості видів мікроводоростей в районі м. Сторожинець як вище, так і
нижче за течією, що свідчить про зниження якості життя гідробіонтів та посилення антропогенного тиску на водну екосистему Верхнього Сірету.
5. При аналізі екологічного стану Верхнього Сірету та його приток за гідрохімічними показниками (дескриптори, що використовувались для оцінки
– концентрації азоту нітратного, азоту нітритного, азоту амонійного, фосфатіонів та значення БСК5), було виявлено, що створи, які знаходились у верхній
частині річки відповідали І класу екологічної якості („відмінний” екологічний стан), а створи нижче с. Стара Жадова і до с. Кам’янка належали до ІІ
класу якості („доброго” екологічного стану), тобто екологічний стан Верхнього Сірету за гідрохімічними показниками погіршувався вниз за течією.
6. Оцінка екологічного стану за гідроморфологічними показниками (дескриптори, що використовувались при оцінці – показники антропогенного
впливу на русло та заплаву, розраховані за запропонованою нами методикою) показала, що ділянки обстеження, які знаходились у верхній течії (вище
м. Сторожинець) знаходились у „відмінному” та „доброму” екологічному
стані, а у нижній течії (починаючи від м. Сторожинець) – у „задовільному”
екологічному стані.
7. За гідробіологічними показниками (дескриптори – чисельність видів
та індекс сапробності) у „відмінному” екологічному стані знаходились створи 1, 2, 3 ( р. Сухий (терит. Вижн. нац. парку), р. Сірет у смт Берегомет та р.
Сірет у с. Лукавці відповідно); у „доброму” екологічному стані знаходився
160
створ 4 (р. Міхідра, с. Стара Жадова); створи 5 та 7 (р. Сірет вище м. Сторожинець та р. Малий Сірет, с. Сучевени відповідно) знаходились у „задовільному” екологічному стані; створи 6 та 8 (р. Сірет нижче м. Сторожинець та р.
Сірет, с. Кам’янка відповідно) знаходились у „поганому” екологічному стані
за згаданими дескрипторами.
8. Загальна усереднена оцінка за трьома блоками (гідрохімічним, гідробіологічним та гідроморфологічним) показала наступне: до І класу якості
(„відмінного” екологічного стану) належали р. Сухий (тип 4 „малі річки у вапнякових породах на низькогір’ї”) та р. Сірет на відрізку с. Лопушна – с. Лукавці (тип 1 „великі річки у вапнякових породах на низькогір’ї”); до ІІ класу
якості („доброго” екологічного стану) належала р. Міхідра (тип 4 „малі річки
у вапнякових породах на низькогір’ї”), ІІІ клас якості („задовільний” екологічний стан) спостерігався на створах на р. Сірет на відрізку с. Мигове – с. Черепківці (тип 2 „великі річки в осадових породах на передгір’ї”) та р. Малий
Сірет (тип 3 „малі річки в осадових породах на передгір’ї”), що вказує на посилення антропогенного впливу на р. Сірет вниз за течією.
9. Застосована система оцінки під час проведення польових досліджень
була визнана практичною та зручною для отримання інформації як про екологічний стан річкової екосистеми в цілому, так і про стан окремих її складових як біогенного, так і абіогенного характеру. Відповідно, подібна система
оцінки може бути рекомендована для загальних та цільових досліджень екологічного стану річкових систем.