Многолетняя изменчивость качества Многолетняя изменчивость качества поверхностных вод верхней части поверхностных вод верхней части водосборного бассейна р. Пясина водосборного бассейна р. Пясина

в условиях антропогенного воздействияв условиях антропогенного воздействия

Румянцева Е.В., м.н.с.Румянцева Е.В., м.н.с.ГУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт»ГУ «Арктический и антарктический научно-исследовательский институт»

IV Школа-конференция молодых ученых "Водная среда и природно-территориальные комплексы: исследование, использование и охрана",

г. Петрозаводск, 26-28 августа 2011

Государственная и водноресурсная Государственная и водноресурсная граница арктической зоны РФграница арктической зоны РФ

Никаноров А.М., Иванов В.В., Брызгало В.А. Реки Российской Арктики в современных условиях антропогенного воздействия. – Ростов-на-Дону: Изд-во «НОК», 2007. – С. 62

Водосборный бассейн р. ПясинаВодосборный бассейн р. Пясина

- транзитный и устьевой участок водосбора реки Пясина

- верхний участок водосбора реки Пясина (Норило-Пясинская водная система)

Площади водосбора

р. Пясина - 182 тыс. км2

оз. Пясино - 24 тыс. км2

(Норило-Пясинская водная система)

Цель исследованияЦель исследования

- оценка многолетней изменчивости качества вод Норило-Пясинской водной системы по гидрохимическим показателям за период 1980 – 2003 гг. в условиях антропогенного воздействия.

План мероприятий по реализации Водной стратегии РФ на период до 2020 г.П. 11 Разработка нормативов допустимого воздействия на водные объекты, учитывающих региональные особенности и индивидуальные характеристики водных объектовП. 16 Развитие системы государственного мониторинга водных объектов

Пункты наблюдений Пункты наблюдений Норило-Пясинской водной системыНорило-Пясинской водной системы

1 - оз. Пясино, 0,5 км от истока р. Пясина2 - оз. Пясино, 4 км от устья р. Джангы3 - оз. Пясино, 10 км от устья р. Амбарная4 - р. Амбарная, 13 км от устья5 - р. Амбарная, 30 км от устья6 - р. Щучья, 6 км от Норильска7 - р. Норилка, 4,5 км от устья 8 - р. Норилка, 1 км выше впадения р. Рыбная9 - оз. Лама, дом отдыха “Лама”

а, б - границы водосборных бассейнов р. Пясина и Норило-Пясинской водной системы в - пункты гидрохимических наблюденийг - населенные пункты

озеро Ламаозеро Лама

река Норилкарека Норилка

река Щучьярека Щучья

Методика группировки Методика группировки по интервалампо интервалам

Определение интервала с наибольшей частотойв вариационном ряду

Число интервалов: n = (1+3.322 lgN)*Величина интервала: d=(x max + x min)/n

*Пелешенко В.И., Ромась Н.И. Применение вероятностно-статистических методов для анализа гидрохимических данных. Учебное пособие. – Киев, 1977. – 65 с.

Водный объект

оз. Пясино р. Амбарная р. Щучья р. Норилка оз. Лама

1 2 3 4 5 6 7 8 9

рН7.58-7.735.90-8.80

7.44-7.576.15-8.35

7.34-7.495.90-8.35

7.80-7.956.15-8.85

8.01-8.166.10-8.60

7.79-8.055.45-9.87

7.33-7.485.80-8.55

7.38-7.555.60-8.50

7.33-7.476.0-8.65

Растворен. кислород

9.94-10.54.04-15.2

9.95-10.73.41-15.7

8.73-9.403.43-14.7

9.47-10.14.17-16.1

9.97-10.73.57-15.7

6.88-7.74н.о.-14.6

10.5-11.04.04-15.1

10.7-11.34.5-15.5

10.5-11.14.15-14.5

Минера-лизация

54.9-98.311.5-793

25.4-72.425.4-824

35.9-11835.9-1438

124-20642.4-1430

125-17720.9-852

111-291111-2994

52.0-67.536.6-299

46.4-55.936.9-189

53.3-64.231.5-228

Сульфаты2.4-22.32.4-361

2.9-26.02.9-396

8.6-66.58.6-992

3.8-62.33.8-998

16.4-30.91.9-234

18.8-121.218.8-1657

16.1-23.19.1-129

19.3-23.81.4-73.0

13.4-20.46.4-132

Азот нитратный

н.о.-0.16н.о.-2.86

н.о.-0.17н.о.-2.96

н.о.-0.07н.о.-1.12

н.о.-0.05н.о.-0.93

н.о.-0.04н.о.-0.61

н.о.-0.13н.о.-2.12

н.о.-0.04н.о.-0.64

н.о.-0.03н.о.-0.40

н.о.-0.02н.о.-0.44

Азот нитритный

н.о.-0.012н.о.-0.220

н.о.-0.005н.о.-0.077

н.о.-0.009н.о.-0.151

н.о.-0.011н.о.-0.192

н.о.-0.002н.о.-0.030

н.о.-0.024н.о.-0.390

н.о.-0.004н.о.-0.066

н.о.-0.002н.о.-0.032

н.о.-0.001н.о.-0.026

Азот аммонийн.

н.о.-0.10н.о.-1.81

0.09-0.18н.о.-1.53

н.о.-0.24н.о.-4.05

н.о.-0.83н.о.-14.1

н.о.-0.11н.о.-1.80

н.о.-1.06н.о.-18.0

0.06-0.13н.о.-1.08

н.о.-0.05н.о.-0.80

н.о.-0.03н.о.-0.62

Железо общее

н.о.-0.19н.о.-3.50

0.03-0.300.03-4.70

0.13-0.26н.о.-2.18

н.о.-0.33н.о.-5.60

н.о.-0.06н.о.-1.61

0.03-0.270.03-3.86

н.о.-0.15н.о.-2.63

н.о.-0.13н.о.-2.15

н.о.-0.22н.о.-3.90

Медьн.о.-0.005н.о.-0.087

н.о.-0.013н.о.-0.216

н.о.-0.012н.о.-0.198

н.о.-0.021н.о.-0.384

н.о.-0.003н.о.-0.054

н.о.-0.145н.о.-2.47

н.о.-0.005н.о.-0.093

н.о.-0.004н.о.-0.070

н.о.-0.002н.о.-0.039

Никельн.о.-0.012н.о.-0.231

н.о.-0.004н.о.-0.066

н.о.-0.005н.о.-0.084

н.о.-0.015н.о.-0.278

н.о.-0.006н.о.-0.106

н.о.-0.154н.о.-2.62

н.о.-0.024н.о.-0.459

н.о.-0.003н.о.-0.054

н.о.-0.003н.о.-0.043

Нефтепро-дукты

н.о.-0.12н.о.-2.35

0.15-0.29н.о.-2.50

0.14-0.27н.о.-2.32

н.о.-0.09н.о.-1.64

н.о.-0.11н.о.-1.89

н.о.-0.14н.о.-2.36

н.о.-0.12н.о.-2.20

н.о.-0.08н.о.-1.48

н.о.-0.09н.о.-1.66

Многолетние характеристики Многолетние характеристики основных гидрохимических показателей водных объектов основных гидрохимических показателей водных объектов

Норило-Пясинской водной системы за 1980 – 2003 гг.Норило-Пясинской водной системы за 1980 – 2003 гг.

в мг/л, в числителе – интервал с наибольшей частотой, в знаменателе - диапазон колебаний

Наименование показателя

В целом за многолетний

период

в т.ч. по фазам водного режимаВесенне-летнее

половодье

Летне-осенние паводки

Зимняя межень

рН*7.38 − 7.55 (0.21)5.60 − 8.50 (153)

7.03 − 7.21 (0.26)5.80 − 8.10 (38)

7.26 − 7.43 (0.26)6.20 − 8.10 (19)

7.38 − 7.56 (0.26)5.60 − 8.50 (96)

Растворенный кислород

10.7 − 11.3 (0.15)4.5 − 15.5 (155)

9.18 − 9.86 (0.26)5.10 − 14.0 (38)

9.63 − 10.2 (0.24)6.41 − 12.4 (21)

10.6 − 11.3 (0.16)4.5 − 15.5 (96)

Минерализация46.4 − 55.9 (0.12)

36.9 − 189 (92)46.3 − 55.6 (0.21)

37.1 − 158 (38)44.4 − 52.5 (0.30)

44.4 − 114 (10)81.6 − 92.8 (0.18)

36.9 − 189 (44)

Сульфаты19.3 − 23.8 (0.17)

1.4 − 73.0 (93)13.1 − 17.3 (0.26)

4.8 − 59.4 (38)9.1 − 15.0 (0.40)9.1 − 34.6 (10)

27.6 − 32.9 (0.18)1.4 − 73.0 (45)

Азот нитратныйн.о. − 0.03 (0.42)н.о. − 0.40 (92)

н.о. − 0.01 (0.24)н.о. − 0.19 (38)

н.о. − 0.01 (0.30)н.о. − 0.08 (10)

н.о. − 0.03 (0.27)н.о. − 0.40 (44)

Азот нитритныйн.о. − 0.002 (0.90)н.о. − 0.032 (92)

н.о. − 0.001 (0.92)н.о. − 0.018 (38)

н.о. − 0.001 (0.80)н.о. − 0.010 (10)

н.о. − 0.002 (0.82)н.о. − 0.032 (44)

Азот аммонийныйн.о. − 0.05 (0.33)н.о. − 0.80 (92)

0.06 − 0.12 (0.26)н.о. − 0.80 (38)

0.15 − 0.17 (0.30)н.о. − 0.18 (10)

н.о. − 0.03 (0.32)н.о. − 0.42 (44)

Железо общеен.о. − 0.13 (0.51)н.о. − 2.15 (91)

0.11 − 0.22 (0.41)н.о. − 1.46 (37)

0.07 − 0.31 (0.80)0.07 − 2.15 (10)

0.07 − 0.11 (0.23)н.о. − 0.50 (44)

Медьн.о. − 0.004 (0.51)н.о. − 0.070 (151)

0.004 − 0.007 (0.37)н.о. − 0.048 (38)

н.о. − 0.002 (0.21)н.о. − 0.017 (19)

н.о. − 0.003 (0.46)н.о. − 0.070 (96)

Никельн.о. − 0.003 (0.61)н.о. − 0.054 (150)

н.о. − 0.002 (0.55)н.о. − 0.030 (38)

н.о. − 0.003 (0.53)н.о. − 0.032 (19)

н.о. − 0.003 (0.65)н.о. − 0.054 (93)

Нефтепродуктын.о. − 0.08 (0.57)н.о. − 1.48 (151)

н.о. − 0.11 (0.58)н.о. − 1.48 (38)

0.15 − 0.18 (0.42)н.о. − 0.32 (19)

н.о. − 0.06 (0.54)н.о. − 0.91 (94)

Многолетние характеристики Многолетние характеристики основных гидрохимических показателей в створе основных гидрохимических показателей в створе

р. Норилка - 1 км выше впадения р. Рыбная за 1980 – 2003 гг.р. Норилка - 1 км выше впадения р. Рыбная за 1980 – 2003 гг.

Методика оценки стока воды и Методика оценки стока воды и химических веществ озера Пясинохимических веществ озера Пясино

Водный сток из озера Пясиновосстановлен методом водного баланса озерас использованием гидрометеорологических на ближайших пунктах наблюдений.Подтвержден двухгодичными наблюдениями в истоке р. Пясина (невязка 0,5 – 1,3 %)

Объем стока воды р. Пясина в истоке = объем поверхностного стока из озера

Wповер.ст. = Wповер.пр. + Wосадк. – Wисп.

Сток химических веществ оценивался по данным наблюдений в истоке р. Пясина

Элементы водного баланса озера Пясино Элементы водного баланса озера Пясино за средний по водности год (кмза средний по водности год (км33))

Поверхностный приток 17.9

Поверхностный сток19.3

Осадки 3.1

Испарение1.7Приходная часть

Расходная часть

Многолетняя изменчивость годового стока воды (Многолетняя изменчивость годового стока воды (WW11, , кмкм33/год) /год) и и

химических веществ (химических веществ (G, G, тыс. т/год) из озера Пясинотыс. т/год) из озера Пясино

2 – гидрокабронаты, 3 – сульфаты, 4 – хлориды, 5 – ЛООВ, 6 – азот аммоний., 7 – азот нитратный,8 – соединения никеля, 9 – соединения меди, 10 – соединения цинка, 11 – нефтепродукты, 12 – фенолы

Методики оценка гидрохимического Методики оценка гидрохимического состояния по интегральным показателямсостояния по интегральным показателям

Водный объект РД 52.24.661-2004 РД 52.24.643-2002 (УКИЗВ)

Состояние экосистемы Качество воды Класс, разряд

оз. Пясина (север) кризисное очень загрязненная/ грязная 3Б - 4А

оз. Пясино (северо-восток) кризисное весьма загрязненная/ грязная 3А - 4А

оз. Пясино (юг) кризисное/ критическое очень загрязненная/ грязная 3Б - 4А

р. Норилка, 4,5 км от устья кризисное очень загрязненная/ грязная 3Б - 4А

р. Норилка, 37 км от устья естественноевесьма загрязненная/ очень

загрязненная3А - 3Б

р. Амбарная, 10 км от устья

кризисное очень загрязненная/ грязная 3Б - 4Б

р. Амбарная, 30 км от устья

естественное/ равновесное

весьма загрязненная/ очень загрязненная

3А - 3Б

р. Щучья катастрофическоеочень грязная/ недопустимо

грязная4В - 5

оз. Лама естественноеслабо загрязненная/ весьма

загрязненная 2 - 3А

Основные результатыОсновные результаты

1. Выделены три группы водных объектов по многолетним характеристикам качества вод

2. Наиболее часто встречаемые интервалы гидрохимических показателей объектов первой группы следует считать фоновыми для системы

3. Сезонная изменчивость качества вод условно фоновых водных объектов системы формируется согласно природным гидрологическим закономерностям

4. Впервые выполнена оценка годового стока воды и химических веществ из озера Пясино

5. Даны рекомендации по оптимизации государственной сети наблюдений.

Рекомендации по ведению мониторинга Рекомендации по ведению мониторинга поверхностных водных объектов поверхностных водных объектов

Норило-Пясинской водной системыНорило-Пясинской водной системы

1. Возобновить мониторинг на фоновых створах на оз. Лама и на р. Норилка (1 км выше вп. р. Рыбная) для получения фоновых характеристик системы

2. Возобновить мониторинг на р. Норилка, Щучья, Амбарная ниже основных сбросов с целью оценки влияния хозяйственной деятельности на качество вод

3. Необходимо организовать гидроствор на р. Пясина в истоке и возобновить гидрохимические наблюдения для оценки водного и химического стока из озера Пясино

4. Необходимо организовать микробиологический мониторинг на основных водных объектах системы с достаточной периодичностью по фазам водного режима.

5. Проводить оперативные наблюдения на поверхностных водных объектах при залповом катастрофическом загрязнении.

Благодарю за внимание!Благодарю за внимание!

Водный баланс озера ПясиноВодный баланс озера ПясиноЦель – получить значения объема стока

р. Пясина в истокеОбщий вид уравнения водного баланса

∑П – ∑Р = ∑А + Н

Уравнение водного баланса оз. Пясино

Wповер.пр. + Wподз.пр. + Wосадк. + Wконден. –Wповер.ст. –

Wисп. – Wфильт. – Wводозаб. = Wаккум. + Н

Объем стока воды р. Пясина в истоке = объем поверхностного стока из озера

Wповер.ст. = Wповер.пр. + Wосадк. – Wисп.

Гидрологическая изученностьГидрологическая изученностьНорило-Пясинской водной системыНорило-Пясинской водной системы

1936

2006

р. П

ясин

а

р. А

мба

рная

р. Норилка

1976

1966

1956

1946

1996

1986

р. Щучья р. Рыбная

р. В

алек

р. Т

ална

х

р.Ха

раел

ах

р. М

окул

ай

оз. П

ясин

о

р. Т

омул

ах

оз. М

елко

еоз

. Лам

аоз

. Глу

боко

е

- длительность наблюдений на гидростворе

Оценка риска антропогенного воздействия Оценка риска антропогенного воздействия приоритетных загрязняющих веществ на приоритетных загрязняющих веществ на

поверхности воды сушиповерхности воды суши

Доля антропогенного воздействия, %

Д = N1/N * 100

Степень антропогенного воздействия, %

C = N2/N1 * 100

N – общее число приоритетных загрязняющих веществ

N1 – число веществ, превышающих ПДК

N2 – число веществ, превышающих 10 ПДК

Приоритетные загрязняющие вещества

1. Растворенный в воде кислород2. БПК5

3. ХПК4. Фенолы5. Нефтепродукты6. Нитрит-ионы NO2

-

7. Нитрат-ионы NO3-

8. Аммоний ион NН4+

9. Железо общее 10. Медь Сu2+

11. Цинк Zn2+

12. Никель Ni2+

13. Марганец Mn2+

14. Хлориды15. Сульфаты

РД 52.24.661-2004

Тенденции изменений гидрохимического Тенденции изменений гидрохимического состояния оз. Пясиносостояния оз. Пясино

рН – переход от слабокислой к нейтральной реакции среды оз. Пясино, составляет 7.3 – 7.7 ед. рН

Кислород – относительная устойчивость содержания кислорода по времени и пространству

Минерализация – увеличение в период зимней межени по сравнению с половодьем, уменьшение концентраций главных ионов от южной части озера с северной

Солевой состав – воды озера имеют переходный характер от гидрокарбонатного к сульфатному классу

Биогенные элементы – не значительные колебания значений фосфора и минеральных форм азота

Тяжелые металлы – постоянное превышение ПДК меди и никеля (среднее 0.011 – 0.021 мг/л)