ОТЧЕТ ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩЕ И В НИЖНЕМ БЪЕФЕ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС 2 СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН Ответственный исполнитель, зам. директора Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, с.н.с., д.б.н., А.С. Шишикин Зам. директора, д.х.н., ИЛ СО РАН С.Р. Лоскутов С.н.с., к.с-х.н., ИЛ СО РАН Т.А. Буренина С.н.с., к.б.н., ИЛ СО РАН Л.В. Карпенко М.н.с., к.б.н., ИЛ СО РАН Т.В. Пономарева М.н.с., к.б.н., ИЛ СО РАН О.В. Трефилова Доцент, к.б.н., ИЕ и ГН СФУ С.М. Чупров Н.с., ИЛ СО РАН Ведущий инженер, ИЛ СО РАН И.А. Михайлова Р.Т. Мурзакматов Консультанты: Главный гидролог, профессор, д.г.н., Среднесибирское УГМС – Д.А. Бураков; В.н.с., д.с.-х.н., ИЛ СО РАН - С.К. Фарбер Институт водных и экологических проблем ДВО РАН Руководитель темы, заведующий лабораторией гидроэкологии и биогеохимии, директор Межрегионального центра экологического мониторинга гидроузлов ИВЭП ДВО РАН, к.б.н. С.Е. Сиротский С.н.с. ИВЭП ДВО РАН, к.г.н. В.П. Шестеркин Зав. лабораторией экологии почв ИВЭП ДВО РАН, С.н.с., к.б.н. М.А. Климин С.н. с. ИВЭП ДВО РАН, к.б.н. А.А. Бабурин В.н.с. ЗИН РАН, д.б.н. В.В. Бульон В.н.с. Института геологии и природопользования ДВО РАН, к.б.н. И.Ф. Савченко 3 РЕФЕРАТ Отчет: «ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ В ВОДОХРАНИЛИЩЕ И В НИЖНЕМ БЪЕФЕ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС» 178 с., 9 рис., 76 табл., 108 источников, прил. 1. В отчете приведен анализ абиотических и биотических составляющих водной экосистемы бассейна р. Ангара ниже плотины Усть-Илимской ГЭС. В настоящем отчете представлены материалы по характеристике существующих условий по состоянию водной экосистемы и качества воды р. Ангара. Дана оценка качества воды по водно-экологическим и санитарным показателям на основании фондовых, статистических материалов, включая определение основных факторов, влияющих на современное состояние водной экосистемы и качество воды р. Ангары. Разработан прогноз качества воды водохранилища и нижнего бъефа Богучанской ГЭС с учетом различных вариантов проведения лесосводки и лесоочистки для двух стадий наполнения водохранилища на отметках 185 и 208 м. Предложено сведение древеснокустарниковой растительности на спецучастках. Прогноз разрабатывается на первые три года и последующий период до 10 лет после наполнения водохранилища до отметки НПУ 208 м. Составлен прогноз качества воды в Богучанском водохранилище по гидрохимическим, гидробиологическим и санитарным показателям. Представлены количественные данные по поступлению загрязняющих веществ в результате внутриводоемных процессов (влияние затопленных почв, торфяников, древесно-кустарниковой промышленных растительности) предприятий, и антропогенных хозпромышленных факторов (сбросы стоков), поступления вод из края осуществляется на 83 вышерасположенных водохранилищ. Лесоочистка спецучастках общей на территории площадью Красноярского 15082,3 га с объемом древесно-кустарниковой растительности 1,08 млн. м3 (лесоочистка охранной зоны гидроузла, лесоочистка санитарной зоны населенных пунктов, лесоочистка трассы судового хода, лесоочистка лесосплавного рейда). На настоящий период времени мероприятия по лесоочистке территории Иркутской области находятся в стадии разработки. В настоящее время в зоне водохранилища запасы древесно-кустраниковой растительности составляют 9,559 млн. м3. После сведения древесно-кустарниковой растительности в объеме 1,080 млн. м3 после лесоочистки в зоне водохранилища останется 8,479 млн. м3.(7,079 млн.м3 на территории Красноярского края, 1,400 млн. м3 – на территории Иркутской области). 4 Предложены допустимые объёмы затопления древесины, исходя из обеспечения показателей качества воды, не превышающих их фоновых значений. Представлены рекомендации по проведению мероприятий по лесосводке и лесоочистке с учетом нормативных требований и рационального использования водных ресурсов р. Ангара. Разработанные прогнозные материалы с учетом рекомендованных объемов затопленной древесины должны были представлены на согласование в надзорные органы Красноярского края и Иркутской области. Представленный отчет содержит дополнения и необходимые изменения с учетом мнения Экспертов по Иркутской области и Красноярскому краю. 5 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................. 8 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ........................................................................................ 12 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ ..................................................................................................... 13 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ ................................................................................................................ 14 1.1. Рельеф ................................................................................................................................14 1.2. Климат ...............................................................................................................................14 1.3. Гидрология ........................................................................................................................17 2. ОЦЕНКА ПОСТУПЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЛОЖА БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ........................ 27 2.1. Поступление органических веществ из ложа Богучанского водохранилища ............27 2.2. Ресурсы органического вещества зоны затопления Богучанского водохранилища ..30 2.3. Динамика поступления органических веществ в водохранилище при различных вариантах проведения лесосводки и лесоочистки ...............................................................39 2.4. Поступление органических веществ по стадиям заполнения водохранилища ..........45 2.5. Определение объемов поступления и динамики фенолов, других загрязняющих веществ, поступающих в водохранилище из древесины .....................................................48 2.6. Физико-химические свойства торфа исследованных болот.........................................51 3.ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ Р. АНГАРА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ........................................................................... 60 3.1. Оценка качества воды р. Ангара ниже плотины Усть-Илимской ГЭС .......................59 3.2. Оценка качества сточных вод промышленных (за исключением Усть-Илимского ЛПК) и коммунальных предприятий г. Усть-Илимск и п. Невон ......................................61 3.3. Оценка качества сточных вод Усть-Илимского ЛПК ...................................................63 3.4. Оценка качества воды притоков р. Ангара на участке между створами УстьИлимской и Богучанской ГЭС в современных условиях ....................................................71 3.5. Характеристика р. Ангары по микробиологическим показателям в зоне затопления.....................................................................................................................83 3.6. Фитопланктон р. Ангары в районе водохранилища .....................................................87 3.7. Видовой состав, структура, распределение зоопланктона на участке реки Ангары ниже плотины Усть-Илимской ГЭС ......................................................................................90 4. ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ..................... 95 4.1. Прогноз солевого состава ..............................................................................................103 4.2. Прогноз газового состава ...............................................................................................105 6 4.3. Прогноз биогенного и органического состава .............................................................109 4.3.1. Биогенные вещества ................................................................................................111 4.3.2. Органическое вещество ..........................................................................................115 4.3.3. Верификация прогнозной и наблюденной информации в воде Бурейского водохранилища ..................................................................................................................125 5. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА .................................... 127 5.1. Прогноз формирования фитопланктона .......................................................................127 5.2. Прогноз формирования зоопланктонного сообщества. ..............................................131 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ВОДОХРАНИЛИЩ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАСС-БАЛАНСОВОЙ МОДЕЛИ ................................................................................................................................ 135 6.1. Прогноз биологической продуктивности проектируемого Богучанского водохранилища ......................................................................................................................148 ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................................... 156 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................................... 165 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ....................................................................................................................... 174 7 ВВЕДЕНИЕ Богучанская ГЭС – четвертая станция в Ангарском каскаде. Створ гидроузла и основные технико-экономические показатели Богучанского гидроузла приняты основным проектным документом – техническим проектом строительства Богучанской ГЭС на р. Ангара, разработанным Институтом Гидропроект им. С.Я. Жука, рассмотренным, согласованным и рекомендованным к утверждению Госстроем СССР на основании заключения Главгосэкспертизы Госстроя СССР (письмо в Совет Министров СССР № 215 от 29.06.1979 г.). Технический проект строительства Богучанской ГЭС на р. Ангара был утвержден распоряжением Совета Министров СССР от 07.12.1979г. №2699-р. Работы начались в 1980 году в соответствии с распоряжением Совета Министров СССР от 30.04.1980 №798р. Створ плотины Богучанской ГЭС расположен в 500 км к северо-востоку от г. Красноярска, в 15 км от г. Кодинска, в 445 км от устья р. Ангары и на 375 км ниже УстьИлимской ГЭС. Строительство Богучанской ГЭС началось в 1980 г., в 1987 г. было осуществлено перекрытие русла реки Ангара, ее сток переведен на донные строительные отверстия бетонной плотины, и началось строительство каменно-набросной плотины. В связи с отсутствием регулярного финансирования в период 1992-2005 г.г. темпы работ по возведению ГЭС резко упали.. Проектирование Богучанского водохранилища потребовало решения ряда задач, связанных с охраной окружающей среды. Одной из них является прогноз качества воды. Первый прогноз был сделан НИИ энергетических сооружений в 1992 г. на основе моделирования процессов выщелачивания загрязняющих веществ из затопленных почв и пород деревьев при различных условиях лесосводки, на основе немногочисленных для того времени материалах по качеству воды р. Ангара и при отсутствии детальной съемки почвенных и лесных ресурсов зоны затопления. Настоящий прогноз качества воды Богучанского водохранилища выполнен на основании Договора №06-08-БоГС от 17 ноября 2008 года «Прогноз качества воды в водохранилище и нижнем бъефе Богучанской ГЭС» между ОАО «Богучанская ГЭС» и ИВЭП ДВО РАН, дополнительного соглашения №1 к договору №06-08-БоГС от 17 ноября 2008 года между ИВЭП ДВО РАН и ЗАО «Организатор строительства Богучанской ГЭС», а также по договору №06-08-БоГЭС от 25 ноября 2008 г. между ИВЭП ДВО РАН и ИЛ 8 им. В.Н. Сукачева СО РАН по теме «Оценка воздействия подготовки ложа водохранилища на качество воды в водохранилище и нижнем бъефе Богучанской ГЭС». При подготовке настоящего варианта отчета учтены замечания технического характера, предложения и рекомендации экспертов профильных организаций по Красноярскому краю и Иркутской области. В соответствии с п.3.3.2 СП № 3907-85 «Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ» в комплекс мероприятий по санитарной подготовке территории затопления должны входить: - санитарная очистка территорий населенных пунктов, предприятий, зданий и сооружений, подлежащих выносу, а также мест массивного загрязнения; - очистка от древесной и кустарниковой растительности; - мероприятия в местах захоронений; - подготовка прибрежных участков водохранилищ около населенных пунктов санитарных зон. Примечание. Невыполнение каких-либо элементов мероприятий должно быть обосновано расчетами прогноза, подтверждающими, что их воздействие на качество воды в водохранилище будет в пределах нормативных требований. Следует отметить, что представленная работа по прогнозу качества воды Богучанского водохранилища и нижнего бъефа является реализацией этого Примечания. Таким образом, настоящая научно-исследовательская работа служит основанием для принятия управленческих решений по объемам осуществления мероприятий по лесосводке и лесоочистке в ложе строящейся Богучанской ГЭС как на территории Красноярского края, так и Иркутской области. Цели и задачи работы определены Техническим заданием к договору №06-08-БоГС от 17 ноября 2008 года на выполнение работы «Прогноз качества воды в водохранилище и в нижнем бъефе Богучанской ГЭС». Основные цели, определенные Техническим заданием к договору, следующие: - выполнить прогноз качества воды в водохранилище и в нижнем бъефе Богучанской ГЭС с учетом оценки воздействия мероприятий по лесосводке и лесоочистке в ложе водохранилища, санитарной очистки территории, геохимической характеристики ложа водохранилища, прогноза поступления загрязняющих веществ в результате внутриводоемных процессов (влияние затопленных почв, торфяников, древеснокустарниковой растительности) и антропогенных факторов (сбросы промышленных предприятий, хозяйственных промышленных сточных вод), поступления вод из вышерасположенных водохранилищ; 9 - определить допустимые объемы затопления древесины исходя из обеспечения показателей качества воды, не превышающих их фоновых значений; - разработать рекомендации по проведению мероприятий по лесосводке и лесоочистке с учетом нормативных требований и рационального использования водных ресурсов р. Ангара; - совместно с заказчиком согласовать разработанные прогнозные материалы с учетом рекомендованных объемов затопленной древесины с надзорными органами Красноярского края и Иркутской области. В состав работ входит: 1. Характеристика существующих условий по состоянию водной экосистемы и качества воды р. Ангара, оценка качества воды по водно-экологическим и санитарным показателям на основании фондовых, статистических материалов, включая определение основных факторов, влияющих на современное состояние водной экосистемы и качество воды р. Ангара. 2. Разработка прогноза качества воды водохранилища и нижнего бъефа Богучанской ГЭС с учетом различных вариантов проведения лесосводки и лесоочистки для различных стадий наполнения водохранилища. Обоснование допустимого объема затопления древесно-кустарниковой растительности. Прогноз разрабатывается на первые три года и последующий период до 10 лет после наполнения водохранилища до отметки НПУ 208 м. Произвести оценку прогнозируемого качества воды в водохранилище по гидрохимическим, гидробиологическим и санитарным показателям. 3. Оценка эффективности мероприятий по подготовке зоны затопления и других мероприятий, предусмотренных проектом для снижения влияния гидроузла на качество воды. 4. Разработка водноэкологического обоснования мероприятий по лесосводке и лесоочистке зоны затопления водохранилища, оценка последствий по вариантам мероприятий и разработка рекомендаций по устранению негативных последствий. 5. Разработка прогноза биологической продуктивности проектируемого Богучанского водохранилища. Прогноз качества воды в водохранилище и в нижнем бьефе Богучанской ГЭС разработан на основе материалов научных и научно-исследовательских организаций Красноярского края и Иркутской области, на территории которых расположен строящийся Богучанский гидроузел. Оценка воздействия выполнена на основе предшествующих исследований состояния территории после корректировки современного состояния по результатам полевых исследований и получения актуализированных проектно10 изыскательских данных. При оценке воздействия использованы материалы обследования аналоговых Усть-Илимского и Братских водохранилищ. Кроме того, привлечены данные, имеющие общие закономерности для функционирования крупных искусственных водоемов, полученные на водохранилищах р. Енисей. В настоящем отчете приведены материалы, с разной детальностью характеризующие объекты изучения, что соответствует степени известности о последствиях воздействия строительства ГЭС на природную среду. Следует подчеркнуть, что на созданных водохранилищах не ведется системный государственный экологический мониторинг, что приводит к отсутствию данных о состоянии природной среды в зонах воздействия ГЭС. В соответствии с Проектом наполнение водохранилища Богучанской ГЭС планируется в два этапа. Первый этап наполнения планируется начать с октября 2010 г. до отметки 185 м. На отметке данного уровня водохранилище будет находиться около 2-х лет. На втором этапе планируется поднятие уровня водохранилища до отметки НПУ – 208 м. Представлены прогнозные данные по гидрохимическим показателям воды для нижнего бъефа Богучанской ГЭС 11 ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ АСВ – абсолютно-сухой вес; Е - площадь подтопления, тыс. м2; L-длина зоны подтопления, м; Q - расход воды, м3/с; БоГЭС - Богучанская ГЭС; БПК - биологическое поглощение кислорода; БС - Балтийская система отсчета высот; ВСЕГИНГЕО - Всероссийский научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии; ГОСТ - государственный отраслевой стандарт; ЗВ - загрязняющие вещества; ИЗВ - индекс загрязнения вод; ИУГМС - Иркутское управление гидрометеослужбы; ИЛ им. В.Н. Сукачева СО РАН – Институт леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук; ИВЭП ДВО РАН – Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук; КНИИГиМС - Красноярский научно-исследовательский институт геологии и минерального сырья; ЛИН СО РАН – Лимнологический институт СО РАН; НПУ - нормальный подпорный уровень; НД – нормативные документы; ОДУ - ориентировочные допустимые уровни химических веществ в воде; ПАВ - поверхностно-активные вещества; ПДС – предельно допустимые сбросы сточных вод; ПДКс - предельно допустимая концентрация вещества в воде для культурно-бытового водопользования и питьевого водоснабжения; ПДКр – предельно допустимая концентрация в воде для рыбохозяйственного использования; РД - руководящий документ; СанПиН - санитарные правила и нормы; СНИП - строительные нормы и правила; CO PAH - Сибирское отделение Российской академии наук; 12 УИЛПК - Усть Илимский лесопромышленный комплекс (с 2007 года филиал ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске); УМО - уровень мертвого объема; ХПК - химическое потребление кислорода; ЦБК - целлюлозно-бумажный комбинат; ЦГСЭН - центр государственного санитарно-эпидемиологического надзора; рН - водородный показатель. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ В настоящем Отчете о работе по информационно-аналитическому обеспечению ведения государственного мониторинга водных объектов использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 2.105-95 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам; ГОСТ 6.38-90 Унифицированные организационно-распорядительной системы документации. документации. Требования к Система оформлению документов; ГОСТ 7.1-84 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления; ГОСТ 7.12-93 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила; ГОСТ 7.32-2001 Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления; ГОСТ 8.417-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы физических величин. 13 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1. Рельеф Зона водохранилища располагается в пределах Средне-Сибирского плоскогорья распространения сибирских траппов. В пределах зоны водохранилища плоскогорье приподнято на 500 – 600 м над уровнем моря, повышаясь к западу (Енисейский кряж) и к востоку (Приленская возвышенность). Общий фон строения поверхности – это плоские водоразделы, расчлененные долинами рек с пологими короткими склонами. В Кежемском и Усть-Илимском районах в левобережье особенно выделяются заболоченные притеррасные понижения. Крупные притоки Ангары: Мура, Чадобец имеют извилистое русло и хорошо выработанные долины. В средних течениях имеются широкие поймы и надпойменные террасы с различной степенью заболоченности. Существующие сельскохозяйственные угодья располагаются, как правило, в долинах рек, по пойменным и надпойменным выровненным террасам. Небольшие площади сельскохозяйственных угодий занимают пологие склоны и даже плоские вершины водоразделов. 1.2. Климат Климат территории - резко континентальный. Средняя годовая температура воздуха изменяется от -1,2 на западе территории до -4,0 в северо-восточных районах (таблица 1.1). Амплитуда годового хода средней месячной температуры воздуха в среднем 40-45. Континентальность климатических условий проявляется в хорошо выраженных отклонениях средних месячных температур от средних широтных значений. Если средняя температура января на 60-й широте равна -15,6, то здесь наблюдаются температуры на 712 ниже. В летний сезон картина иная. Так, если среднеширотная температура воздуха в июле +13,4, то в Нижнем Приангарье она на 4-6 выше. Осень начинается в первой декаде сентября, длится чуть больше месяца и сменяется продолжительной холодной малоснежной зимой. На характер зимней погоды большое влияние оказывает Сибирский антициклон, в наибольшей зависимости от него находится северо-восток территории. Зима длится с конца октября до второй половины апреля. В переходные периоды рост и падение среднесуточных температур происходит 14 очень быстро. Весенний период, также как и осенний - чуть больше месяца. В это время, при довольно высоких среднесуточных температурах, ночи могут быть морозными. Количество дней с морозами для этой территории - 215-217. Лето, которое продолжается здесь в среднем около трех месяцев, может быть очень жарким. Продолжительность безморозного периода около 90 дней, в юго-западной части территории - около 109 дней. Данные представленные в табл. 1.1- 1.5 взяты из отчета (Отчет оценки…,2007). Таблица 1.1 - Средняя месячная и годовая температуры воздуха, °С Месяц I II III IV V VI VII Кежма -27,2 -24,3 -13,6 -2,2 6,5 14,9 18,1 Богучаны -24,0 -21,3 -11,2 -0,4 7,6 15,7 18,9 Невон -25,6 -22,8 -13,5 -2,4 5,9 14,2 17,6 Станция VIII 14,3 15,2 14,3 IX X XI XII 7,1 -1,9 -15,4 -24,8 8,0 -0,4 -12,8 -22,0 6,7 -1,9 -15,0 -24,4 Год -4,0 -2,2 -3,9 Самый холодный месяц года - январь, средние температуры января от -21,0о в районах, примыкающих к долине Енисея, до -27,2 на востоке территории (таблица 1.1). Заметные, а иногда и довольно резкие изменения погоды в зимний период вносят циклоны, движущиеся из Средней Азии. В периоды наибольших холодов температура опускается до минус 50 (таблица 1.2). Таблица 1.2 - Абсолютный минимум температуры воздуха, °С Станция Кежма Богучаны Невон I II III IV V VI -56,7 -53,8 46,5 -34,1 -18,5 -7,1 -53,5 -51,7 -43,9 -32,8 -14,7 -5,3 -56 -50 -46 -32 -19 -5 Месяц VII -0,3 1,8 -1 VIII IX X XI -3,8 -12,8 -35,4 -50,0 -1,9 -9,4 -28,3 -48,7 -3 -11 -32 -48 XII Год -59,5 -59,5 -51,4 -53,5 -54 -56 Самый теплый месяц - июль, его средняя температура больше +18С (таблица 1.1). Абсолютные максимумы температуры, зарегистрированные здесь, изменяются от +36,2 до +37,7 (таблица 1.3). Периоды жаркой погоды (максимум температуры воздуха не менее +30) продолжительностью 7-10 дней наблюдаются практически ежегодно. Таблица 1.3 - Абсолютный максимум температуры воздуха, С Станция Кежма Богучаны Невон I 4,1 4,3 4 II 4,9 7,6 7 III IV V VI VII VIII IX X 10,7 20,9 33,5 35,8 36,2 33,0 31,1 22,8 14,1 24,9 34,6 37,7 37,1 35,1 30,6 23,9 13 23 34 35 37 36 28 24 XI 7,5 9,3 9 XII 3,3 5,1 5 Год 36,2 37,7 37 15 В среднем по территории выпадает от 312 до 355 мм осадков за год (таблица 1.4). Наименьшее количество осадков выпадает в феврале-марте (15-23 мм). Наибольшее в годовом ходе количество осадков выпадает в августе (около 50-70 мм). Большое количество летних осадков обеспечивается не их продолжительностью, а их интенсивностью. За сутки может выпасть месячная норма осадков. Максимальное суточное количество осадков, отмеченное на этой территории, также приходится на август (ст. Богучаны, 63 мм, август 1954 г.). При этом ежегодно в Приангарье возможен период с отсутствием осадков продолжительностью около 20 дней. Средняя месячная скорость ветра в течение года изменяется незначительно. Таблица 1.4 - Среднее месячное и годовое количество осадков, мм Станция Кежма Богучаны Невон I 15 16 12 II 10 12 7 III 9 10 7 IV 14 19 12 V 32 32 27 VI 38 44 47 Месяц VII VIII IX 47 49 32 52 52 45 56 61 33 X 22 27 24 XI 24 25 20 XII 19 20 14 Год 312 355 320 В годовом ходе скорости ветра наблюдаются два максимума - весной (апрель-май) и осенью (ноябрь). Наименьшие средние скорости ветра характерны для зимних (январьфевраль) и летних (июль-август) месяцев. Повторяемость скоростей ветра более 10 м/с не превышает 1% случаев в году. Преобладающее направление ветра - западное, совпадающее с ориентацией долины Ангары, и юго-западное. С антициклональным типом погоды связано безветрие, и для этой территории характерна относительно большая повторяемость штилей. Особенно отчетливо это проявляется при рассмотрении годового хода повторяемости штилей. Повторяемость штилей зимой (декабрь-февраль) превышает в Богучанах 50%, а минимальных значений этот показатель достигает в конце весны - начале лета. Снежный покров на территории Нижнего Приангарья устанавливается обычно в последней декаде октября. Самое раннее залегание снега - начало октября, самое позднее конец первой декады ноября. Высота снежного покрова в юго-восточной части территории, по левому берегу Ангары, меньше (45-46 см), т.к. в этом районе меньше выпадает снега. На правобережье высота снега достигает в среднем 75-76 см (таблица 1.5). В химическом составе снежного покрова наибольшее содержание характерно для железа, кальция, магния, натрия, калия и серы. В химическом составе атмосферных осадков преобладает сульфатный тип, карбонаты идут на втором месте. Содержание сульфатов выше, а хлоридов ниже в теплый период. Следующий компонент по вкладу в общую минерализацию осадков - нитраты, содержание которых в два раза превышает 16 содержание аммиачного азота. Содержание калия в атмосферных осадках изменяется слабо в пространстве и во времени. В ряду основных элементов магний находится на последнем месте. Количество остальных элементов в образцах незначительно (таблица 1.6). Таблица 1.5 - Высота снежного покрова по результатам снегосъемок, см Метеостанция (характер участка) Богучаны (лес) Мотыгино (лес) IX X XI XII 2 2 2 18 31 2 29 49 I 1 2 38 64 3 40 69 1 43 71 Месяцы II Декады 2 3 1 45 45 46 73 74 75 III 2 45 76 IV 3 43 73 1 34 64 2 21 46 V 3 23 1 2 3 Примечание: () означает, что снежный покров в данной декаде наблюдался менее чем в 50% зим. Таблица 1.6 - Среднее содержание химических элементов в талой воде, полученной из образцов снежного покрова Химические элементы и их содержание в образцах, мг/дм 3 Ni Cu Co Pb Fe Zn Mn Cr Cd Ca Mg Na K S 1 0,001 0,005 0,0002 0,13 0,18 0,03 0,025 0,003 <0,00001 1,706 0,243 0,917 0,642 0,85 0,0003 0,0006 0,0001 0,09 0,05 0,003 0,004 0,001 0,295 0,034 0,220 0,15 0,23 2 0,0006 0,0046 0,0001 0,003 0,19 0,026 0,024 0,002 <0,00001 1,42 0,197 0,756 0,590 0,96 0,0002 0,0005 0,0000 0,001 0,07 0,003 0,004 0,001 0,20 0,019 0,179 0,112 0,25 0,0011 0,0037 0,0002 0,002 0,15 0,02 0,034 0,002 <0,00001 2,01 0,22 0,99 0,44 1,21 3 0,0002 0,0004 0,0001 0,0004 0,03 0,002 0,005 0,001 0,22 0,02 0,16 0,03 0,17 4 0,1 1,0 0,1 0,03 0,3 1,0 0,1 0,05 0,001 200 Примечания: * 1, 2, 3 - кодинский, кежемский и усть-илимский профили, соответственно. 4 - ПДКс (СанПиН 2.1.4.559-96) “-“ - отсутствуют данные о ПДК. Жирным шрифтом выделено среднее содержание элементов, без выделения - ошибка среднего * При сравнении данных по содержанию вредных веществ с ПДКс очевидно, что их количества существенно ниже норм ПДКс. В пробах совершенно отсутствуют такие вредные элементы, как ртуть. Кроме того, при таянии, вследствие грунтовой фильтрации воды, содержание вредных веществ при попадании в Ангару с грунтовыми водами будет еще ниже. 1.3. Гидрология Наблюдения за гидрологическими характеристиками р. Ангара и некоторых её притоков осуществляются на сети гидропостов, сведения о которых приведены в таблице 1.7. В настоящее время сток р. Ангара зарегулирован водохранилищами Иркутской, Братской и Усть-Илимской ГЭС, водосборная площадь которых составляет соответственно: 573000, 736000 и 785000 км2. Водосборная площадь Богучанской ГЭС будет составлять 831000 км2. На участке Ангары между Усть-Илимской и Богучанской 17 ГЭС наиболее крупным притоком является р. Кова, площадь водосбора которой равна 10700 км2 (рисунок 1.1). Средний сток р. Ангара в створе Богучанской ГЭС рассчитан за период наблюдений после ввода Усть-Илимской ГЭС (таблица 1.8). Использование данных за период существования водохранилищ Братской и Усть-Илимской ГЭС позволяет учесть влияние испарения с поверхности этих водохранилищ. В связи с тем, что вариация стока невелика (коэффициент вариации 0,12), принятый ряд наблюдений достаточен для оценки нормы годового стока. Согласно выполненным расчетам, норма годового стока в створе Богучанской ГЭС составляет 3287 м3/с. Водное питание всех притоков Ангары, впадающих ниже Усть-Илимской ГЭС, преимущественно снеговое. В распределении типов питания наибольшая доля приходится на снеговой сток, равный 62-72%, дождевой составляет 3-10%, грунтовый 25-28%. Распределение стока по месяцам и сезонам представлено в таблицах 1.9 и 1.10. На притоках Ангары сток в весенний сезон (апрель-май) составляет около 60% годового. Пик половодья наступает во второй половине мая - начале июня. Общая продолжительность половодья изменяется от 40 до 60 дней. Половодье заканчивается в конце июня - середине июля. На Ангаре, вследствие регулирующего влияния оз. Байкал и ангарских водохранилищ, доля стока за весенний сезон (15,6-23,5%, апрель-май) почти в три раза меньше, чем на незарегулированных притоках. Речной сток за 2-3 квартал формируется за счёт запасов снега и осадков. С увеличением высоты местности увеличивается и сток. Наименьшие модули стока характерны для степных и лесостепных ландшафтов в южной равнинной и предгорной части территории, наибольшие - приурочены к северо-западным районам бассейна (на юго-западных, западных, и северо-западных склонах гор, доступных влагоносным ветрам). 18 19 Рисунок 1.1 - Схема водохранилища Богучанской ГЭС с НПУ – 208 м Таблица 1.7 - Гидрологическая изученность Название поста 1. р. Ангара – с. Богучаны 2. р. Ангара – д. Каменка 3. р. Ангара – с. Татарка 3. р. Карабула – с. Карабула 4. р. Каменка – д. Каменка 5. р. Иркинеева – с. Бедоба 6. р. Манзя – с. Манзя 7. р. Рыбная – с. Раздолинск 8. р. Тушама – д. Тушама Период наблюдений 19292006 19472006 19532006 19322006 19762006 19482006 19631988 19921994 19511964 19571965 Расстояние от устья, км Площадь водосбора км2 316 866000 207 900000 30 1037000 73 4190 3,0 11400 82 8950 1,2 1510 39 293 3 1930 Отметка нуля Период, за который имеются данные поста наблюдений за: систем уроврасхо- толщи- стоком высота, м а нем дом ной нановысот воды воды льда сов 1930193119451954121,15 БС 2006 2006 2006 2006 1975108,36 БС 2006 1954195482,32 БС 2006 2006 193219511962181,46 БС 2006 2006 2006 197619771963109,47 БС 2006 2006 2006 19491951151,12 БС 2006 2006 19631988, 196943,00 усл. 19921994 1994 19511951188,27 усл. 1964 1964 19571957195745 усл. 1965 1965 1965 Летом и осенью на притоках Ангары наблюдаются дождевые паводки, однако по максимальному расходу воды они уступают максимуму весеннего половодья. Летнеосенняя и зимняя межень на притоках Ангары наиболее устойчивая и продолжительная. Средняя продолжительность летне-осенней межени 80-100 дней, зимней 180-200 дней. Максимальные модули стока весеннего половодья на реках бассейна Нижней Ангары изменяются от нескольких десятков на крупных реках до 100 л/с км 2 и более - на малых. На средних и крупных реках они ежегодно превышают максимальный сток дождевых паводков. Наивысшие модули стока половодья (до 200 л/c км2 и больше) наблюдаются только на реках, протекающих в пределах Енисейского кряжа, а на остальной территории модуль стока не превышает 120 л/с км2. На р. Ангаре у с. Богучаны до зарегулирования стока водохранилищами зафиксированные модули максимального стока составляли 18 л/с км 2, а после создания водохранилищ они снизились до 11,8 л/сек км2, примерно в 1,5 раза. Дождевые паводки на средних реках нижней части бассейна Ангары невысокие. В отдельные годы они совсем отсутствуют, а выпадающие в летний период жидкие осадки расходуются на испарение и пополнение запасов грунтовых вод. Наивысшие модули дождевых паводков изменяются от 10-20 л/сек км2 на большей части территории до 4080 л/сек км2 на северо-западе района. 20 На левых притоках Ангары р. Манзя - с. Манзя и р. Карабула - с. Карабула наибольшие дождевые паводки (больше 30 м3/с) наблюдались: три раза на р. Манзя за период 1964-2005 гг.; наибольший паводочный расход 35,3 м3/с в 1987 г; на реке Карабула - п. Карабула пять дождевых паводков за период 1951-2005 гг., наибольший в 1987 году с максимальным расходом 42,9 м3/с. До зарегулирования стока на реке Ангара - п. Богучаны за период с 1931 по 1970 гг. наблюдались 5 выдающихся паводков (с максимальным расходом воды более 10000 м3/с). Наибольший паводочный расход воды (до 13000 м3/с) был в 1952 году. После зарегулирования стока р. Ангары водохранилищами значительных дождевых наводнений на рассматриваемом участке не отмечалось. Наиболее низкий сток притоков Ангары наблюдается в зимний период, когда реки полностью переходят на подземное питание. Модули стока в этот период падают до 0,50,005 л/с км2. Средний за период наблюдений минимальный 30-дневный сток малых и средних рек составляет 0,9-0,2 л/с км2. На самой Ангаре после зарегулирования стока Братской и Усть-Илимской ГЭС зимние расходы воды увеличились примерно в два раза. В нижнем течении средний зимний расход воды до зарегулирования составлял примерно 1500 м3/с, после зарегулирования - свыше 3000 м3/с. Колебания уровней воды нижней Ангары невелики, зависят в основном от попусков Усть-Илимской ГЭС при свободном русле и ледового режима в сочетании с попусками – в холодную часть года. При совпадении повышенных сбросов с периодом интенсивного притока талых вод уровни на короткое время повышаются на 3-4 м над меженью и держатся в течение нескольких суток. В период ледостава (ноябрь - середина апреля) уровни воды превышают уровни открытого русла в среднем на 2-3 м, а при заторах и зажорах на 3-6 м. В период открытого русла (со второй половины мая и до первой половины ноября) уровни в среднем на 1,5-2,5 метра ниже зимних уровней. На притоках Ангары ход уровней типичен для рек с ярко выраженным весенним половодьем, которое наблюдается в конце апреля - середине июня, когда подъем уровней составляет 4-6 метров. Летом и осенью преобладают низкие уровни, иногда нарушаемые дождевыми паводками. Максимальная годовая амплитуда колебаний уровня воды на р. Ангаре достигает 8,3 метра у Богучан и 10 метров у Каменки. Максимальные подъемы уровня воды вызваны здесь весенними заторами льда. На средних реках амплитуда уровней воды изменяется от 4 до 6 метров, а на затороопасных участках она достигает 11 метров. 21 Таблица 1.8 - Средний многолетний сток в пунктах наблюдений и боковой приток на участках р. Ангары и в створе Богучанской ГЭС по данным за период 1975-2006 гг. № Река – пункт 1 Ангара – УстьИлимская ГЭС 22 2 Ангара – Богучанская ГЭС Площадь водосбора, км2 Расход воды Q ср., м3/с Участок реки Ангары: Площадь водосбора промежуточного притока, км2 785000 2997 Усть-Илимская ГЭС – с. Богучаны 81000 511 17 6,31 35000 221* 7,3 (6,31) 46000 290* 9,7 (6,31) 171000 1086 36 6,35 252000 1597 53 6,34 831000 3287 Ангара – 866000 3508 Богучаны Ангара – 4. 1037000 4594 Татарка Примечание: * – получено расчетным путем. 3. Богучанская ГЭС – Богучаны Усть-Илимская ГЭС – Богучанская ГЭС Богучаны – Татарка Усть-Илимская ГЭС – Татарка Боковой приток % от сбросов м3/с Богучанской ГЭС Модуль стока с площади водосбора промежуточного притока, л/с Таблица 1.9 - Распределение стока по месяцам Месяцы I II III IV V VI VII VIII IX X р. Ангара – Богучаны 1975-2006 (зарегулированный) Q, м3/с 3383 3461 3352 3450 5357 3651 3443 3573 3630 3411 в % от годового 8 8 8 8 13 9 8 8 9 8 р. Ангара – д.Татарка 1975-2006 (зарегулированный) 3 Q, м /с 3625 3802 3743 4123 9127 5736 4810 4843 4738 4272 в % от годового 6,54 6,86 6,75 7,44 16,46 10,35 8,67 8,74 8,55 7,71 Сбросы Усть-Илимской ГЭС 1975-2006 3 Q, м /с 3151 3217 3111 2977 2627 2866 2962 3139 3188 2914 в % от годового 8,8 8,9 8,6 8,3 7,3 8,0 8,2 8,7 8,9 8,1 р. Карабула - с. Карабула 1951-2006 Q, м3/с 1,29 1,03 0,97 7,34 73,59 19,78 9,16 6,53 6,77 5,93 в % от годового 0,94 0,75 0,71 5,35 53,68 14,43 6,69 4,76 4,94 4,33 р. Иркинеева - с. Бедоба 1951-2006 3 Q, м /с 9,25 8,96 8,99 20,75 297,85 78,98 22,49 17,26 18,43 15,16 в % от годового 1,78 1,72 1,73 3,99 57,21 15,17 4,32 3,32 3,54 2,91 XI XII 2635 2974 6 7 3226 3398 5,82 6,13 2815 3017,7 7,8 8,4 2,97 2,17 1,70 1,24 11,14 11,41 2,14 2,19 Таблица 1.10 - Среднее распределение стока по сезонам года (1975-2006) Сезон, месяцы Зима, ноябрь-март Весна, апрель-май Лето, июнь-август Осень, сентябрьоктябрь Сбросы Усть- р. Ангара Илимской ГЭС Богучаны 42,5 37,2 15,6 20,8 24,9 25,3 17,0 16,7 р. Ангара Татарка 32,1 23,5 27,8 16,4 р. Карабула р. - с. Иркинеева Карабула с. Бедоба 5,8 9,9 59,2 62,0 25,8 19,7 9,2 8,4 Богучанский гидроузел является четвертым гидроузлом на реке Ангаре. Сток, который формируется на участке Усть-Илимской и Богучанской ГЭС, составляет 5,8 км3 или 5,4% от среднего объема годового стока р. Ангары в створе Богучанской ГЭС. При среднемноголетнем расходе воды боковой приточности 187 м3/с в период половодья расходы воды достигают 1900 м3/с, а в конце зимней межени снижаются до 5 м3/с. Как и в современных условиях, режим р. Ангары после ввода Богучанского гидроузла в основном будет определяться характером работы вышележащих гидроузлов – Иркутского, Братского и Усть-Илимского. При суточном регулировании мощности уровни воды будут испытывать колебания на протяжении суток. На расстоянии 150 км от плотины колебания затухают. Максимальная амплитуда колебания уровня воды в течение суток в нижнем бъефе гидроузла будет составлять 0,9 м летом и 1,9 м зимой при работе Богучанской ГЭС по графикам максимального дня и 0,7 м летом и 1,6 м зимой при работе по графикам минимального дня. 23 Основные технические характеристики Богучанского гидроузла приведены в таблице 1.11 и табл. 1.11.1. Таблица 1.11 - Основные технические характеристики Усть-Илимского и Богучанского гидроузлов Гидроузел Единица Богучанский Характеристика измерен УстьНПУ ия Илимский 185 м 208 м Расстояние от устья (по фарватеру) км 820 446 446 Водосборная площадь км2 785 000 3 Средний многолетний сток км 100,06 105,96 105,96 Минимальный наблюденный расход м3/с 1110 Характерные уровни воды в водохранилище Нормальный подпорный уровень м 296,00 БС 208 185 Минимальный допустимый в зимний период м 294,50 УМО Форсированный подпорный уровень 209,5 185,5 Топографические характеристики водохранилищ Площадь зеркала: - при НПУ км2 1922 2326 1160 - при УМО км2 1809 3 Полный объем км 58,93 58,06 18,45 Полезный объем км3 2,8 2,3 Среднегодовой водообмен Раз в год 1,82 5,74 При заполнении Богучанского водохранилища расходы воды в нижний бьеф УстьИлимской ГЭС будут увеличены до приблизительно 4500 м3/сек, а затем, при достижении проектной отметки Богучанского водохранилища (208 м), Усть-Илимская ГЭС перейдет на проектный режим работы. Незначительная полезная емкость Богучанского водохранилища (2,3 км3) позволяет производить регулирование стока, при этом часть майского и июньского стока (до 450 м3/с в среднем) идет на наполнение водохранилища, а в феврале–апреле этот объем равномерно срабатывается, увеличивая попуски в нижний бъеф гидроузла на 200-400 м3/с, до 3200-4500 м3/с против 3000-4000 м3/с до постройки Богучанского гидроузла. Сток р. Ангара до создаваемого гидроузла отличается высокой естественной зарегулированностью, которая еще усиливается вследствие создания Братской и УстьИлимской ГЭС. Среднесуточные расходы воды Усть-Илимской ГЭС изменяются в основном от 2000 до 3500 м3/с, очень редко превышая 5000, и лишь в отдельных случаях понижаясь ниже 900-1000; средний расход воды составляет около 3000 м3/с. 24 Таблица 1.11.1 Основные показатели водохранилища Богучанской ГЭС Δ №№ п/п 1 1 2 3 4 5 6 Наименование показателей 2 Площадь зеркала водохранилища (зона постоянного затопления) в том числе: затопление земель затопление водных объектов Полный объём водохранилища Среднемноголетний сток Ангары в створе Богучанской ГЭС в зарегулированных условиях Водообмен водохранилища по среднемного-летнему стоку Протяжённость водохранилища по основному руслу Ширина водохранилища -максимальная -средняя Един Изм. ПУ 185м НПУ 208 м. Техпроект 1977 г. Красноярс- Иркутская Всего кий край обл. 5 6 7 НПУ 208 м. * Примечание Красноярс- Иркутская кий край обл. 8 9 Всего 3 4 тыс. га 115,9 196,0 36,5 232,5 197,449 37,15 234,599 54,7 133,4 16,0 149,4 136,449 16,21 152,659 61,2 62,6 20,5 83,1 61,0 км3 18,45 - - 58,06 - - 58,06 км3 раз в год 105,2 - - 105,2 - - 105,96 5,7 - - 1,81 - - 1,82 273 277 98 375 н. д. н. д. 375 10 4 - - 15 4 - - 15 4 км 20,94** 10 81,94 км 25 11 Окончание таблицы 1.11.1. 1 7 8 9 10 11 2 Глубина водохранилища -максимальная -средняя Площадь мелководий с глубинами до 2 м То же в % Периметр водохранилища Глубина сработки Общая площадь затапливаемых земель в том числе: -сельхозугодия -лесопокрытая площадь -прочие земли -земли запаса -земли поселений -земли промышленности -земли особо охраняемых территорий 3 4 5 6 7 8 9 10 48 16 - - 71 25 - - 71 25 9,2 7,9 - - 6,6 2,8 - - 6,6 2,8 1097 0,5 - - 3700 1,0 - - 3700 1,0 54,7 133,4 16,0 149,4 136,449 16,21 152,659 14,8 35,1 4,8 - 27,4 99,6 6,4 - 2,2 13,5 0,3 - 29,6 113,1 6,7 - 18,87 116,701 0,68 2,59 11,73*** 1,888 21,46 11,73 116,701 2,568 - - - - 0,196 0,001 0,197 - - - - 0,002 0,001 0,003 м тыс. га % км м тыс. га * Площадные показатели приняты по материалам отчёта ВИСХАГИ, 2007 г. ** Площадь затопления водных объектов принято по письму ОАО Богучангэсстрой № 20-717 от 10.08.2000 г. *** К прочим землям отнесена фактическая площадь водного фонда за минусом площади водных объектов (Реестр землепользователей, межселентная территория) Δ Принято по материалам работы института Гидропроект «Богучанская ГЭС на р. Ангаре. Первая очередь с отм. ПУ водохранилища 185,0м. Корректировка (переработка) проекта водохранилищ». 2005 г. 26 11 Как следует из вышесказанного, только 5,4% от среднего объема годового стока Ангары в створе Богучанской ГЭС приходится на боковую приточность. Таким образом, в настоящее время гидрологический режим реки Ангары на данном участке практически полностью определяется сбросами воды Усть-Илимской ГЭС, осуществляемыми в соответствии с действующими правилами использования водных ресурсов УстьИлимского водохранилища. В период с августа по январь отметки поддерживаются близкими НПУ 208,0 м, с февраля по апрель происходит постепенная сработка на 1 м. Весеннее наполнение наблюдается с мая по июль. Кривая подпора выклинивается в пределах Невонского сужения. Повышение уровня в пределах кривой подпора равно 0,8 м (нижний бъеф УстьИлимской ГЭС). В период летне-осенних паводков повторяемостью 1 и 5% уровень водохранилища может превышать НПУ на 0,2 м в пределах основной части водохранилища и на 2,7 м выше НПУ в нижнем бъефе Усть-Илимской ГЭС. Кривая подпора в этом случае распространяется на расстояние около 50 км. 2. ОЦЕНКА ПОСТУПЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ПОЧВ И РАСТИТЕЛЬНОСТИ ЛОЖА БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА 2.1. Поступление органических веществ из ложа Богучанского водохранилища По техническому проекту («Богучанская ГЭС на реке Ангаре». Технический проект. Институт «Гидропроект», Москва, 1977) площадь акватории Богучанского водохранилища для НПУ 208 м составит 232600 га, в том числе площадь затопленных земель – 149400 га. Площадь зоны затопления по растровой цифровой модели рельефа (SRTM 100 м) равняется 237083 га. По материалам лесной инвентаризации 2007 г. площадь затопленных земель достигает 158594 га. В таблице 2.1 приведена структура площадей зоны затопления водохранилища по категориям земель. Эти данные использовались в дальнейших расчетах. Растительный покров. Согласно лесохозяйственному районированию территория района строительства Богучанской ГЭС относится к Приангарскому району южнотаежного округа Среднесибирской лесохозяйственной области (Семечкин и др., 1985). По ботанико-географическому районированию территория района строительства Богучанской ГЭС относится к нижнеангарскому южнотаежному сосново-лиственничному 27 с елью округу Нижнеангарской южнотаежной подпровинции Ангарской южнотаежной провинции (Белов, Лямкин, Соколова, 2002). Таблица 2.1 - Распределение площадей зоны затопления водохранилища по категориям земель, га Категория земель Общая площадь I.Лесные земли 1. Покрытая лесом 1.1. продуктивные 1.2. низкопродуктивные Итого покрытые 2. Не покрытые лесом 2.1. гари 2.2. вырубки 2.3. пустыри и прогалины Итого не покрытый лесом Естественные редины Всего лесных земель II. Нелесные земли 1.1. пашни 1.2. сенокосы 1.3. пастбища 1.4. воды 1.5 дороги просеки 1.6. усадьбы и прочие 1.7. болота 1.8. пески 1.9. Прочие земли Итого нелесных земель Красноярский край Кодинский 134026 Иркутская область Илимский лесхоз Северный лесхоз 8194 16374 102524 2544 105068 771 7 6324 7102 2295 11123 2295 11123 162 95 112170 523 8677 3902 1635 575 981 4812 229 522 21856 95 1007 3397 33 195 586 11904 279 3929 290 1866 469 1174 120 4797 1140 4470 Всего В % 158594 100 115942 73,1 2544 1,6 118486 74,7 933 102 6357 7392 1593 127471 0,.6 0,1 4,0 1,0 80,.4 1092 0,6 14472 9,0 3902 2,4 1635 1,.0 575 0,4 981 1,0 6455 4,0 229 0,1 1782 1,1 31123 19,6 Основу лесов среднетаежных формаций составляют сосновые и лиственничнососновые кустарничково-зеленомошные (Vaccinium uliginоsum) леса выположенных склонов берегов средней части течения р. Ангары и ее притоков в границах участка УстьИлимская ГЭС (нижний бьеф) до границы с Красноярским краем. По характеру структуры и динамике эти леса переходного типа с высоким потенциалом смены лесообразующих пород деревьев. Леса южнотаежных формаций представлены сосновым, лиственнично-сосновым, лиственничным и сосново-лиственничным древостоем, а также производными осиновоберезовыми кустарничково-зеленомошными группировками по речным долинам, террасам и понижениям. Они составляют основу всего лесного типа растительности района исследований. Большая часть территории, подлежащей затоплению, принадлежит долинному комплексу растительности Ангары, который представлен интразональными типами 28 растительности, включающими луга, болота, фрагменты каменистых склонов, песчаные и каменистые участки прибрежных урочищ. В зоне затопления БоГЭС господствуют расстроенные сосново-лиственничные леса перестойного возраста, молодняки березы, сосны, осины. Примесь темнохвойных во втором ярусе в долинных лиственничниках (реже сосняках) представлена в основном елью, редко кедром. Здесь же высока доля производных осиново-березовых лесов, в том числе и на островах, также подлежащих затоплению. Еловые травяно-зеленомошные леса долин притоков Ангары встречаются на небольших участках в комплексе с болотами, кустарниками и лугами. Особенной чертой структуры растительного покрова территории предполагаемого затопления и непосредственного окружения является высокая степень ее нарушенности. Почвенный покров. Среди минеральных почв наибольшее распространение в зоне затопления БоГЭС имеют аллювиальные, лугово-болотные, луговые (низкая и высокая пойма), дерново-лесные, дерновые железистые, серые лесные, торфяно- и торфянистоподзолисто-глеевые, торфяные болотные (речные террасы). В пойме доминируют преимущественно полугидроморфные (периодически переувлажняемые) и гидроморфные (постоянно переувлажненные) луговые и лугово-болотные почвы под травяными растительными сообществами. На террасах распространены главным образом мезоморфные (нормального увлажнения, или суходольные) лесные почвы, а также гидроморфные (торфяные болотные, лугово-болотные) почвы. Преобладают почвы песчано-супесчаного, легко- и среднесуглинистого гранулометрического состава (Ершов, 1995, 1998, 2001). Реализация проекта БоГЭС отразится на состоянии почв, одна часть которых будут полностью затоплена мощным слоем воды (глубоководная часть), другая окажется в зоне мелководья. Третья зона – почвы, подтопленные водохранилищем. Основная часть площади глубоко затопленных земель представлена аллювиальными почвами (52%), на долю различных подтипов дерново-подзолистых почв приходится 25%. Относительное участие дерновых и серых лесных почв не превышает 12% (таблица 2.2). Разница в площади затопления зоны Богучанского водохранилища, представленная в табл. 2.1 (158594 га) и табл. 2.2 (168564 га) обусловлена учетом площади затопления водохранилища на форсированный подпорный уровнь по отметке 209,5 м. Эти данные представлены в таблице 2.2. Схожее соотношение в структуре почвенного покрова получено для мелководных и подтопляемых участков: 37 и 34% - аллювиальные почвы, 32 и 31% - дерново29 подзолистые, 15 и 14% - дерновые и серые лесные почвы. Отличительной чертой мелководных и подтопляемых участков является двукратное увеличение доли торфяных почв от 6 до 11-12%. Таблица 2.2 – Распределение почвенного покрова в зонах влияния Богучанского водохранилища Группы почв Аллювиальные Дерново-подзолистые (дерновоподзо-листые глеевые, дерновослабоподзо-листые, дерновосреднеподзолитые) Дерновые (дерновые железистые, дерновые лесные, дерновые лесные железистые, дерново-карбонатные) и серые лесные Подзолистые почвы Торфяные почвы Итого Площадь в зонах затопления, га глубоководная мелководье подпор часть 62936 14674 2787 Всего 80397 30249 12352 2647 45247 14660 5728 1246 21635 5562 6894 120300 2328 4997 40080 635 869 8184 8525 12760 168564 2.2. Ресурсы органического вещества зоны затопления Богучанского водохранилища Для оценки поступления органических веществ из ложа в воду Богучанского водохранилища определялись запасы надземной и подземной фитомассы лесной растительности и травяно-луговых растительных сообществ, запасы органики, содержащейся в почвах и торфах болотных залежей. Растительный покров. Согласно данным лесоинвентаризации 2007 г. будет затоплено 127471 га лесных земель, из них покрытая лесом площадь составит 118486 га. Площадь, занятая продуктивными насаждениями, составит 115942 га с общим запасом фитомассы 9066,7 тыс.м3. Общий запас древесно-кустарниковой растительности, включая кустарники и непродуктивные насаждения, составляет 9559.2 тыс.м3. В таблице 2.3 показаны запасы насаждений по породному составу для продуктивных насаждений. Наибольший вклад в суммарный запас стволовой древесины приходится на сосну 27,1 %, доля лиственницы составляет 14,2 %, ели и пихты – 27,1 %, березы – 15 и осины – 5 %. На основе данных, полученных во время экспедиции Института леса в 2007 году, по продуктивности наиболее репрезентативных растительных сообществ были рассчитаны валовые запасы надземной фитомассы мохово-лишайникового и травяно- 30 кустарничко-вого яруса в лесных сообществах и определена продуктивность фитиоценозов нелесных земель (необлесенные болота и луга) (таблица 2.4). Почвы. Наземная часть органического вещества представлена лесной подстилкой, опадом лесного полога, дерновым горизонтом почв. Подземная часть органики состоит из почвенного гумуса и корневых систем древесно-кустарниковых пород. Значительная доля органических веществ надземной и подземной частей находится в растворенном виде в почвенных и болотных водах (Горбачев, 1982; Попова, 1975). Таблица 2.3 - Распределение запасов насаждений в лесхозах по породному составу Показатели Площадь, га корневой запас, тыс. м3 в т.ч. лиственница Ель и пихта кедр сосна Итого хвойных береза осина Итого лиственных Таблица 2.4 - Красноярский край Кодинский 102524 7886.7 877.9 1815.3 0 2169.8 4863.0 1234.4 443.7 1678.1 Запасы фитомассы Иркутская область Илимский Северный 2295 11123 250 930 88 326 28 102 0 20 74 225 190 673 22 104 живого 22 104 напочвенного Всего В% 115942 9066.7 1291.9 1945.3 20 2468.8 5726 1360.4 443.7 1804.1 100 14.2 21.5 0.2 27.1 63.0 15 5.0 20 покрова наиболее распространенных растительных сообществ, тонн (Отчет по результатам полевых работ …, Институт леса СО РАН, Красноярск, 2007). Лесные земли Сосняки разнотравно-зеленомошные Сосняки бруснично-разнотравные, бруснично-зеленомошные Сосняки мелкотравно-брусничные, брусничнолишайниковые Лиственничники разнотравно-зеленомошные Ельники травяно-зеленомошные, травяно-болотные Производные насаждения (березовые, осиновые) крупнотравные, разнотравно-зеленомошные Непокрытые лесом (редины, пустыри) Итого: Нелесные земли Злаковый луг Крупнотравный луг Болота Итого: Всего: 31 357,12 265,4 0,2 35,1 123,5 102,3 76,8 24,7 8,0 52,8 197,7 180,0 1,3 5,4 127,5 236,7 170,9 235,2 14,5 3,9 6,5 24,9 152,4 Для почв зоны затопления поверхностные запасы органического вещества сосредоточены в слое 5-20 см, максимальная мощность гумусового горизонта по данным экспедиционных исследований не превышает 32 см. Предполагаемую массу растительных остатков рассчитывали по данным мощности и объёмной массы подстилки (таблица 2.5). Мощность подстилки различных типов почв взяты из морфологических описаний почв, сделанных в зоне строительства. Показатели объемной массы приняты по литературным данным (Углерод в экосистемах…, 1994): оторфованная подстилка – 0,22 г/см3, подстилки в моховых группах типов леса – 0,075 г/см3, в разнотравных группах типов леса – 0,035 г/см3. Согласно прогнозным расчетам, при затоплении ложа водохранилища в водную толщу попадает 7366 тыс. т органического вещества только из подстилки. Более половины данного количества (65%) поступит с поверхности почв глубоководной зоны, в.т.ч. 53% с поверхности торфяных, 30% - аллювиальных и 12% - дерново-подзолистых почв. Основная масса лесной подстилки в мелководной зоне формируется за счет торфяных почв (74%), на долю аллювиальных приходится 13%. Более интенсивное разрушение почвенного покрова может происходить на мелководных участках. Анализ особенностей строения и свойств почв данной территории позволил предположить, что при волновых процессах на мелководье будет происходить не только разрушение подстилки, но и взмучивание, перенос почвенных агрегатов гумусового горизонта. Предполагается, что минеральная толща почв не будет подвержена размыву из-за значительной плотности сложения иллювиального горизонта (В), который, как правило, выступает в качестве водоупора. Таблица 2.5 - Масса растительных остатков подстилки, попадающая в воду при заполнении водохранилища, тыс. т Глубоководная зона Мелководная зона Итого мин мах ср. мин мах ср. Аллювиальные 661 2203 1432 154 514 334 1766 Дерново-подзолистые 227 907 567 93 371 232 799 Дерновые и серые лесные 103 308 205 40 120 80 285 Подзолистые 19 78 49 8 33 20 69 Торфяные 2275 2882 2578 1649 2089 1869 4447 Всего 3285 6378 4831 1944 3126 2535 7366 Расчёт массы мелкозёма, который согласно прогнозам перейдет в «подвижное» Группа почв состояние, производили (таблица 2.6), принимая, что объёмная масса песчаных почв составляет 1,46 г/см3, суглинистых – 1,24 г/см3, супеси и глины – 1,34 г/см3. Мощность 32 гумусовых горизонтов определялась в процессе полевых работ и отражена в морфологических описаниях почв. Таблица 2.6 - Масса мелкозёма почвы, которая перейдет в «подвижное» состояние на мелководных участках Группы почв Аллювиальные Дерновоподзолистые Дерновые и серые лесные Подзолистые почвы Торфяные Итого Мощность гумусового горизонта, см Запас мелкозёма, т/га мин макс мин макс 7 32 1022 4672 10 12 1240 1488 12 1 22 19 3 24 1608 146 2728 6744 2546 438 2976 12120 Запас мелкозёма, тыс. т мин макс среднее 14997 68558 41778 15316 18379 16848 9211 14585 340 1020 13632 14871 53496,8 117414 11898 680 14252 85455 Учитывая то, что на долю органической составляющей мелкозёма гумусового горизонта, взмученного или смытого водами водохранилища, приходятся в зависимости от типа почв от 3 (подзолистые) до 13% (аллювиальные), рассчитана масса органического вещества, которая поступит в воду при затоплении почв ложа водохранилища (таблица 2.7). Таблица 2.7 - Количество органического вещества в почвах ложа водохранилища, тыс.т. Мелководная зона Группы почв Аллювиальные Дерново-подзолистые Дерновые и серые лесные Подзолистые почвы Торфяные Итого Глубоководная зона гумусовый Итого подстилка гумусовый горизонт подстилка горизонт 334 5849 1432 6815 14429 232 1179 567 1564 3452 80 20 1869 2535 952 27 428 8435 205 49 2578 4831 1653 4 1201 11237 2890 100 6076 27038 Таким образом, при затоплении почв глубоководной и мелководной зон водохранилища Богучанской ГЭС в воде будет погребено более 27 млн. т. органического вещества. Наименьший вклад в поступление органики в воду окажут подзолистые почвы, имеющие мощность гумусового горизонта 1-3 см и незначительное распространение в ложе водохранилища, наибольший – аллювиальные почвы. Более 27% от всей почвенной органики, находящейся в ложе будущего водохранилища, будет составлять лесная подстилка, которая начнет разрушаться с момента наполнения водохранилища и будет 33 являться постоянным источником поступления органики на всех стадиях заполнения водохранилища. Торфяные болота. В пределах проектируемого Богучанского водохранилища выявлено и охарактеризовано 144 торфяных месторождения, из них только 20 месторождений представляют потенциальную опасность при затоплении ложа водохранилища (Отчет по результатам полевых работ …, 2007) . Площадь торфяных залежей с площадью в нулевой границе (т.е. при наличии торфяного слоя более 30 см) составляет 7682 га, при средней мощности торфяных залежей 1,6 м объемы затопленного торфа составят 122,9 млн. м3 (16,3 млн. тонн). В промышленной границе (торфяной слой более 70 см) площадь торфяных залежей составляет 884 га. Балансовые запасы торфа имеются только на семи из двадцати затапливаемых торфяных месторождений, причём шесть из них находятся в долине реки Ковы, одно – в долине реки Ангары. По типам торфяной залежи около 80% составляют месторождения низинного типа, 13% – переходного типа и менее 10% – верхового типа. Болота, попадающие в зону затопления, в основном располагаются на левом берегу Ангары по долинам рек Ковы, Каты, Немниге и на правом берегу Ангары в долинах рек Народимая и Муньджа (рисунок 2.1). Торфяные залежи заболоченных участков относятся к лесо-топяному и топяному подтипам и имеют следующие виды строения: лесная, древесно-осоковая, осоковая. Степень разложения залежей варьирует в широких пределах: от 5 до 52%. Большая часть болот исследованного района низинного (евтрофного) типа. В увлажнении таких болот большую роль играют грунтовые и полые воды, а также делювиальные потоки, образующиеся во время таяния снега и после сильных дождей. С этими водами на поверхность болот приносится много наилка, поэтому торфяные залежи содержат значительную примесь минеральных веществ. Встречаются также переходные и верховые болота, площадь которых относительно невелика. Такие болота располагаются среди низинных надпойменных болот или на водоразделах. По характеру растительного покрова болота в долине р. Ангары большей частью облесенные, древостой их образуют ель, лиственница, сосна, кедр, береза. Открытые необлесенные болота приурочены, в основном, к поймам небольших рек и ручьев и представлены осоковыми, осоково-гипновыми и тростниковыми ассоциациями. 34 35 Рисунок 2.1 - Местонахождение торфяных месторождений в зоне затопления. Таблица 2.8 - Площади (га) и объемы всплывания (тыс. м3) торфа по периодам Во второе пятилетие В первое пятилетие Площадь Объем Площадь Объем Площадь Объем Площадь Объем Объем 28 235 81 596 65 459 40,4 273 552 4461 58 393 138 1899 87 1232 36 505 15 162 45 419 38 329 24 200 303 3240 147 670 22,6 166 4,9 47 4,7 46 13 73 36 177 27 130 16,4 78 249 1221 Площадь 2065 91,9 1279 40,7 551 Объем 161 Площадь 1063 Объем 205 Площадь Площадь По годам В первый Через 2-4 год года В четвертое пятилетие Объем Общие В третье пятилетие Объем 36 Торфяные месторождения и заболоченные участки В том числе: разведанные в натуре Камерально выявленные Всего по водохранилищу В период эксплуатации при НПУ 208 м Площадь Наименование В период наполнения водохранилища Через 45 лет Таблица 2.9 - Запасы углерода и азота в прогнозируемой к всплыванию торфяной залежи по периодам эксплуатации Богучанского водохранилища В первое пятилетие В период Во второе В третье В четвертое Всего по Параметры наполнения Общие В первый Через 2- Через 4пятилетие пятилетие пятилетие водохранилищу водохранилища год 4 года 5 лет Площадь, га 205 161 91,9 40,7 28 81 65 40,4 552 Запасы углерода, 232975,12 182970,7 104441,0 46254,0 31820,9 92053,5 73870,1 45913,1 627328,1 т/га Запасы 8753,7 6874,8 3924, 2 1737, 9 1195, 6 3458,8 2775,5 1725,1 23570,8 азота, т/га 37 В Богучанском водохранилище при НПУ 208 м поднятие залежи ожидается на 54-х торфяных месторождениях с площадью 1299 га, что составляет 17% от затапливаемой площади торфяных болот и заболоченных участков. Средние значения толщины всплывающего слоя торфа изменяются от 0,3 до 1,4 м. (Тарунина Е.Ф., Бирюкова И.П., Чугаева В.А. Отчет о выполнении договорных работ: «Уточненный прогноз всплывания торфа в Богучанском водохранилище» (в двух книгах). Книга 1. Горький, 1984). В районах всплывания предполагается поднятие 552 га торфа, что составляет 7% площади торфяных месторождений и заболоченных участков. Объём торфа, прогнозируемого к всплыванию, равен 4416 тыс. м3 при средней мощности слоя торфа в 0,8 м. В таблице 2.8 приведены площади и объемы всплывания торфа по периодам эксплуатации водохранилища. Степень разложения всплывшего торфа будет колебаться в широких пределах – от 5 до 46%, но преимущественно это будут торфа, характеризующиеся степенью разложения от 5 до 25%. Характерно, что многие залежи в первые годы после всплывания будут малоустойчивы во всплывшем состоянии, и при переходе в дрейф довольно быстро будут разрушаться. Вместе с тем в заливах, защищенных от ветра, всплывшая торфяная залежь уже через 2-3 года перейдёт в устойчивое состояние, покроется растительностью, сначала травяной, потом кустарниковой и древесной. Так, в Ангарской части водохранилища почти вся всплывшая торфяная залежь подвергнется быстрому разрушению, а в заливах по рекам Кова, Ката, Немнига и Балаганная долго будут сохраняться очаги всплывшего торфа. Выход торфяных островов в Ангарскую часть водохранилища наиболее вероятен из заливов по притокам рек Немнига и Балаганная. Размеры всплывших торфяных островов будут варьировать в больших пределах, от 32 м до 500300 м. Как уже указывалось выше, значительная доля "подземной" органики, поступающей в воды водохранилища, принадлежит торфяным отложениям. В таблице 2.10 приведены расчеты запасов углерода и азота по батиметрическим зонам. В таблице 2.9 отражено поступление органических веществ из всплывающей торфяной залежи по периодам эксплуатации Богучанского водохранилища. Таблица 2.10 - Общие запасы углерода и азота в торфах зоны затопления по батиметрическим зонам Наименование параметров Площадь болот, га Средняя мощность торфа, м I 491 0,5 Батиметрические зоны II III 252 1578 1,5 2,0 38 Всего IV 5361 2,5 7682 1,6 Объемная масса торфа, г/см3 Содержание углерода, % Запасы углерода, т/га Содержание азота, % Запасы азота, т/га 0,166 50,4 205395,1 2,31 9413,9 0,112 51,8 219300,5 1,53 6477,4 0,112 51,8 1830984,9 1,53 54081, 2 0,112 51,8 7775594,4 1,53 229665,2 0,139 51,1 8730316,4 1,92 328027,5 При расчетах углерода и азота использовались следующие источники: 1. Углерод в экосистемах лесов и болот России. Красноярск, 1994 (см. стр. 130); 2. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Мелентьева Н.В. Азот в болотах России. Почвоведение, 2000, № 9. Расчет производился по формуле: М=Р х h x m = т/га Р – объемная масса почвы, г/см3; h – мощность слоя, см; m – содержание составной части в % от веса абсолютно сухой почвы. 2.3. Динамика поступления органических веществ в водохранилище при различных вариантах проведения лесосводки и лесоочистки При проведении лесосводки и лесоочистки возможно вариантное использование древесной массы: полная или частичная рубка и вывозка за пределы затопления; оставление порубочных остатков или складирование в кучи и сжигание. В зависимости от технологии очистки ложа на спецучастках различные фракции древесины будут участвовать в последующем загрязнении водохранилища. Ниже будут рассмотрены следующие варианты лесосводки и лесоочистки: 1. Затопление ложа водохранилища без проведения лесосводки и лесоочистки. 2. Полная лесосводка и лесоочистка со сжиганием порубочных остатков. 3. Лесоочистка спецучастков. В рамках настоящей работы для расчетов запасов фитомассы деревьев и кустарников при проведении различных вариантов лесосводки и лесоочистки в ложе будущего Богучанского водохранилища были использованы материалы лесной инвентаризации 2007 года. Для варианта проведения лесосводки (высотная отметка 208 м) были выявлены таксационные показатели лесотаксационных выделов, представляющих земельный фонд этой территории. Для каждого выдела определялись следующие показатели: категория земель, состав насаждений, возраст (лет), высота (м), средний диаметр (см), относительная полнота, общий запас (м3/га), общий запас древесины на выделе (м3), характеристика подроста и подлеска, характеристика захламленности и сухостоя (запас на 1 га в м3, в том числе ликвид), характеристика нетоварных насаждений, земель с древесной и кустарниковой растительностью, земель без древесной и кустарниковой растительности. Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления при лесосводке и 39 лесоочистке спец. участков рассчитывались на основе таксационных данных, полученных в Международном Институте леса при выполнении контурного дешифрирования участков под лесоочистку (Отчет по НИР …, 2007). Ниже приведена таблица 2.11 с расчетными данными по запасам фитомассы древесной растительности, которая будет затоплена при различных вариантах лесосводки и лесоочистки. Фитомасса абсолютно сухого веса древесно-кустарниковых пород, рассчитывалась по таблице биологической продуктивности лесообразующих видов северной Евразии (Усольцев, 2002). Санитарные нормы и правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ (СанПИН – 3907-85) допускают оставлять при проведении лесосводки и лесоочистки пни высотой 50 см, т.е. объем древесины в пнях в зоне затопления может составлять до 7% запаса древесины на корню. Объем древесины в пнях определен из расчета ручной валки и соблюдения «Правил отпуска древесины на корню в лесах СССР», т.е. пень по высоте не должен превышать одной трети диаметра на уровне среза. Для деревьев тоньше 30 см – высота пня должна быть не > 10 см. В этом случае объем древесины в пнях ликвидного запаса принят 3% от объема заготавливаемой древесины. Приведенные в таблице 2.11 данные свидетельствуют, что общая фитомасса древесно-кустарниковой растительности в зоне затопления составляет 5653,2 тыс. тонн АСВ, в т.ч. стволы 3511,3 тыс. тонн (62.2%), ветви 592.6 тыс. тонн (10.5%), листва (хвоя) – 260 тыс. тонн (4.5%), корни - 1289.3 тыс. тонн (22.8%). Зоны затопления спецучастков схематически обозначены на рисунке 2.2. Общий запас лесоочистки древесно-кустарниковой растительности показан в таблице 2.11.1, где общий запас составляет 1363,7 тыс. м3, общие запасы выражены в АСВ, обозначены величиной 382,6 тыс т. 40 41 Рис. 2.2 . Зона затопления Богучанского водохранилища. Красным цветом показаны районы проведения лесоочистки спецучастков Таблица 2.11 - Расчетные запасы фитомассы древесно-кустарниковой растительности зоны затопления Богучанского водохранилища на отметках 185 м, при НПУ 208 м и между отметками 185 м и НПУ 208 м., тыс. тонн (АСВ) при общем запасе, тыс. м3 Фракции по группам запасов Общий запас, тыс. м3 Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления для отметки 185 м, тыс. тонн (АСВ) стволы крона корни всего Общий запас, тыс.м3 Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления для отметки НПУ 208 м, тыс. тонн (АСВ) стволы крона корни всего Общий запас, тыс.м3 Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления между отметками 185 м и НПУ 208 м, тыс. тонн (АСВ) стволы крона корни всего 42 Сосна 952,2 332,5 85,9 95,4 513,8 2884,8 1007,6 260,2 288,9 1556,7 1932,6 675,1 174,3 193,5 1042,9 Лиственница Ель, пихта, кедр 509,7 235,9 109,3 77,9 423,1 1540,4 713,2 329,4 256,5 1299,1 1030,7 477,3 220,1 178,6 876 823,6 282,9 29 89,5 401,4 2478 854,2 85,9 269,4 1209,5 1654,4 571,3 56,9 179,9 808,1 Береза Осина, ива др. Ед. деревья 547,8 226 41,5 134,2 401,7 1657,6 683,9 125,5 405,7 1215,1 1109,8 457,9 84 271,5 813,4 167,5 15 52,7 8,6 10,2 2,5 13,1 2 76 13,1 505,9 45,3 158,7 26,2 30,8 4 38,9 6,2 228,4 36,4 338,4 30,3 106 17,6 20,6 1,5 25,8 4,2 152,4 23,3 Сухостой 30 17,9 - 4,1 22 90,6 54,3 - 12,5 66,8 60,6 36,4 8,4 44,8 Кустарники 8,3 0,3 0,4 0,3 1 356,6 13,2 16,8 11,2 41,2 348,3 12,9 16,4 39854,7 40,2 3054,1 1156,8 278,8 416,5 1852,1 9559,2 3511,3 852,6 1289,3 5653,2 6505,1 2354,5 573,8 872,8 3801,1 Всего: Таблица 2.11.1 - Расчетные запасы фитомассы древесно-кустарниковой растительности зоны затопления Богучанского водохранилища на отметкке185 -208 м с учетом варианта лесоочистки спец участков для отметки 185-208 м.., тыс. тонн (АСВ) при общем запасе, тыс. м3 Фракции по группам запасов Общий запас, тыс. м3 Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления между отметками 185 м и НПУ 208 м, тыс. тонн (АСВ) Стволы Крона Корни Всего *Общий запас, тыс. м3 Запасы древесно-кустарниковой массы на 83 спецучастках, подлежащих лесоочистке, тыс. тонн (АСВ) Стволы Крона Корни Всего Общий запас, тыс. м3 Запасы древесно-кустарниковой массы остающиеся в зоне затопления при лесоочистке спецучастков между отметками 185 м и НПУ 208 м, тыс. тонн (АСВ) , Стволы Крона Корни Всего 43 Сосна 1932,6 675,1 174,3 193,5 1042,9 216,9 4,6 23,3 25,9 53,8 1715,7 670,5 151 167,6 989,1 Лиственница Ель, пихта, кедр 1030,7 477,3 220,1 178,6 876 439,7 21,2 29,4 21,1 71,7 591 456,1 190,7 157,5 804,3 1654,4 571,3 56,9 179,9 808,1 170,1 5,7 10,6 35,6 51,9 1484,3 565,6 46,3 144,3 756,2 Береза Осина, ива древовидная 1109,8 457,9 84 271,5 813,4 157,4 11,7 32,5 81,3 125,5 952,4 446,2 51,5 190,2 687,9 338,4 106 20,6 25,8 152,4 59,1 3 2,6 3,4 9 279,3 103 18 22,4 143,4 Ед. деревья Сухостой Молодняки и кустарники 30,3 60,6 17,6 36,4 1,5 4,2 8,4 23,3 44,8 32,4 - 7,4 39,8 17,6 4 1,5 54,5 30,3 6,1 4,2 1 23,3 5 348,3 12,9 16,4 10,9 40,2 266 9,9 12,6 8,4 30,9 82,3 3 3,8 2,5 9,3 Всего: 6505,1 2354,5 573,8 872,8 3801,1 1363,7 88,5 111 183,1 382,6 5141,4 2266 462,8 689,7 3418,5 * В таблице использованы данные по корневому запасу товарных и нетоварных насаждений на спец. участках (Отчет по НИР …, 2007). При полной сводке и лесоочистке в зоне затопления останется 36,5% от общих запасов фитомассы, за счет того, что под воду уйдет 1278,7 тыс. тонн корней древеснокустарниковых пород, останется под водой 538,1 тыс. тонн пней, не будет утилизирована хвоя и листва, масса которой составляет 251,3 тыс. тонн. Следует иметь в виду, что лесные площади, попадающие в зону затопления, характеризуются большой захламленностью. Характеристика захламленности и сухостоя (запас на 1 га в м3) определялся на основе данных лесной инвентаризации 2007 года. Общая захламленность в ложе водохранилища (для отметки 208 м) составляет 776,6 тыс. м3 или 25,6 м3/ га. Наиболее захламленной является часть ложа до отметки 185 м (346,1 тыс. м3), где в 70-е годы проводили лесоочистку. Зона берегопереработки – один из наиболее динамичных участков в образовании водохранилищ. Интенсивные процессы формирования берегов, сложенных рыхлыми отложениями, создают значительную по размерам зону обрушения. Из-за обрушения берегов и вывала древесной и травяно-кустарниковой растительности в водохранилище будет дополнительно поступать органическое вещество, что отразится на качестве воды в водоеме. По данным ВГПИИ «Союзэкология» сделан прогноз ежегодного поступления древесины на акваторию водохранилища БоГЭС от волновой переработки берегов (после 2-го года наполнения, при НПУ 208 м) (таблица 2.12) (Рекомендации по оценке …, 1987). Таблица 2.12 - Прогноз ежегодного поступления древесины в водохранилище в результате берегопереработки, м3 Части водохранилища Красноярский кр. Иркутская обл. Всего Растущий лес 147426,5 17664,9 165091,4 Сухостой 2153,2 633,5 2786,7 Валежник 4457,4 711,2 5168,6 Суммарный объем 154037,1 19009,6 173046,7 Таким образом, объёмы растущего древостоя (товарного и нетоварного), планируемые под затопление без проведения лесосводки и лесоочистки, составят 9065,0 тыс. м³ и состоят из: затопленного растущего древостоя и подроста (нетоварной древесины), затапливаемого на площадях, не пройденных лесоочисткой. Объём «бесхозной» древесины, поступающей на акваторию водохранилища после проведения лесосводки и лесоочистки при заполнении его чаши до НПУ-208,0 м, оценивается дополнительно величиной 545,2 тыс. м³, и по расчетам общий запас древеснокустарниковой растительности по представленным данным выражается величиной 9610 тыс. м³ (запасы без осуществления мероприятий по лесосводке и лесоочистке). 44 Величина «бесхозной» древесины представлена следующими характеристиками из которых: порубочных остатков – 342,3 тыс. м³; всплывающего сухостоя и валежника – 180,1 тыс. м³; разнесённой древесины вдоль берегов р. Ангары, остатков хозпостроек, стихийных бедствий (форс-мажорных и др. причин) - 19,4 тыс. м³; выноса древесины из рек, не задействованных в лесосплаве – 3,4 тыс. м³ Объём «бесхозной» древесины, поступающей на акваторию водохранилища в течение 1-го года эксплуатации по отметке 185 м составит 268,0 тыс. м³. Он содержит массы от: волновой переработки берегов – 133,9 тыс. м³; лесотранспортных и лесоперевалочных работ – 10,1 тыс. м³; отпада затопленного подтопленного леса – 122,8 тыс. м³; рек-притоков, эксплуатируемых лесосплавом – 1,2 тыс. м³. Объем поступления древесины на акваторию водохранилища на второй этап заполнения водохранилища по отметке 208 м составляет: при размыве береговой полосы - 173,0 тыс. м3; производственная деятельность предприятий 20,2 тыс. м3; естественный отпад подтопленной древесины 66,1 тыс. м3; стихийные бедствия 3 тыс. м3; выноса из рек, задействованных и не задействованных в производственной деятельности 1,2 тыс. м3. Итого – 264,3 тыс. м3. 2.4. Поступление органических веществ по стадиям заполнения водохранилища В таблице 2.11, 2.11.1 приведены запасы фитомассы деревьев и кустарников зоны затопления Богучанского водохранилища при проведении различных вариантов лесосводки и лесоочистки. Поступление органических веществ в воду водохранилища будет происходить постепенно, по мере его наполнения. В таблице 2.13 даны расчеты запасов фитомассы древесно-кустарниковой растительности, которая будет затоплена при отметке 185 м. Запасы определены по данным проведения последних лесоустроительных работ и переводных коэффициентов расчета оставляемых порубочных остатков и пней при лесосводке (СанПИН – 3907-85). Рассматриваются варианты затопления территории без проведения лесосводки и с проведением полной лесосводки и лесоочистки, т.к. лесосводка мелководной части и 45 спец. участков актуальна только для наполнения водохранилища до отметки НПУ 208 м. Предполагается, что территория Красноярского края подлежит затоплению на отметку 208 м, при этом отметка 185 м, которая является границей первого этапа наполнения, в расчеты не входит. При заполнении на отметку НПУ 208 м подлежат затоплению спецучастки, обозначенные для территории Красноярского края. То есть в варианте расчета учитывается зона заполнения на отметку территории Красноярского края по границе с Иркутсткой областью. На уровне заполнения 208 м в зоне заполнения на территории Красноярского края и Иркутской области затапливается 10 спецучастков. Как следует из таблицы 2.13, на стадии заполнения водохранилища до отметки 185 м в воде будет затоплено 1852,1 тыс. тонн фитомассы древесно-кустарниковой растительности, тогда как после проведения полной лесосводки и лесоочистки под водой останется около 37% органического вещества за счет пней, корней, хвои и листвы (в таблице хвоя и листва представлена как крона). Таблица 2.13 - Запасы фитомассы деревьев и кустарников зоны затопления Богучанского водохранилища для отметки 185 м (АСВ), тыс. тонн Фракции по группам запасов Общий запас, тыс. м3 Сосна Лиственница Ель, пихта, кедр Береза Осина, ива др. Ед. деревья Сухостой Кустарники Всего: 952,2 509,7 823,6 547,8 167,5 15,0 30,0 8,3 3054,1 Кроме надземной Запасы древесно-кустарниковой массы в зоне затопления, тыс. тонн (АСВ) стволы крона корни всего 332,5 95,4 85,9 513,8 235,9 109,3 77,9 423,1 282,9 89,5 29 401,4 226,0 41,5 134,2 401,7 52,7 13,1 10,2 76 8,6 2,0 2,5 13,1 17,9 4,1 22 0,3 0,3 0,4 1 1156,8 278,8 416,5 1852,1 древесно-кустарниковой Остается после полной лесоочистки, тыс. тонн (АСВ) пни корни всего 64,7 95,4 160,1 34,6 77,9 112,5 46,1 89,5 135,6 32,8 134,2 167,0 9,5 13,1 22,6 0,8 2,0 2,8 16,9 4,1 21 0,3 0,3 205,4 416,5 621,9 растительности, источниками органического загрязнения, которые не удаляются при лесосводке и лесоочистке являются: живой напочвенный покров, разнотравье, мхи, лишайники, кустарнички высотой обычно до 20-30 см; лесной опад из мелких веточек, хвои, листьев, отмерших частей живого напочвенного покрова; лесная подстилка; корневые системы древеснокустарничковых пород; гумус почв; торфяные отложения; сапропели; почвенные воды; болотные воды. В разделе 2.2. представлены запасы фитомассы живого напочвенного покрова в лесных, луговых и болотных экосистемах, а также содержание органического вещества в 46 лесной подстилке, почвенных горизонтах и торфяных залежах. В таблице 2.15 приведены объемы поступления органического вещества из подстилок и почвы по почвенным горизонтам. по стадиии заполнения Богучанского водохранилища – для отметоки 185 м. По проекту заполнения водохранилища отметка 185 м будет достигнута в 2010 г.. Методика расчетов выполнена по результатам приведенным в коллективной монографии (Лесные экосистемы Енисейского меридиана, Новосибирск, 2002, 358 с.). Таблица 2.15 - Объемы поступления органического вещества из подстилок и почвы, тыс. т Почвы Горизонты минеральный гумусово-аккумулятивный 185 м 243,1 650,2 3828,4 210,6 884,5 4001,2 245,6 495,2 284,7 183,9 6,2 249,7 883,2 2036,1 8364 подстилки Аллювиальные Дерново-подзолистые Дерновые и серые лесные Подзолистые почвы Итого: Расчеты поступления органического вещества из затопленных торфяных болот на разных стадиях наполнения Богучанского водохранилищах основывались на площадях и мощности торфяной залежи, расположенных в разных батиметрических зонах. При наполнении водохранилища до отметки 185 м полностью уйдут под воду болотные массивы I и II батиметрических зон, общей площадью 743 га. Динамика поступления органических веществ в связи с режимом заполнения водохранилища в пусковой период дана в таблицах 2.16-2.17. По мере наполнения водохранилища изменяются объемы поступающей органики из болот, почв, наземной растительности. Таблица 2.16 – Запасы органики в зоне затопления на разных стадиях заполнения водохранилища Богучанской ГЭС (для отметки 185 м ) Наименование Древесина и кустарники (надземная масса) Валеж Порубочные остатки Корни Пни Живой напочвенный покров Лесная подстилка Гумус почвы 0-30 см Торф Итого %% остающейся органики Стадия наполнения до отметки 185 м Запасы до лесосводки Остающиеся запасы после полной лесосводки тыс. тонн % тыс. тонн АСВ % АСВ 1350,3 10,6 0 0,2 0 416,5 0 0 0 3,3 0 0,2 9,5 416,5 205,4 0 0,1 3,6 1,8 83,8 0,7 83,8 0,7 883,3 8364,0 1581,1 12679,2 7,0 66,0 12,4 100 883,3 8364 1581,1 11543,6 7,7 72,4 13,7 100 91,0 47 Таблица 2.17 - Общее запасы органики в зоне затопления при подготовке ложа водохранилища Богучанской ГЭС для отметки НПУ 208 м Запасы до лесосводки Наименование Древесина и кустарники (надземная масса) Порубочные остатки Валеж Корни Пни Живой напочвенный покров Лесная подстилка Гумус почвы 0-30 см Торф Итого %% остающейся органики Запасы после лесоочистки спец. участков тыс. тонн % АСВ тыс. тонн АСВ % 4084,2 8,3 1435,6 0 0,5 1278,7 0 0 0 2,6 0 241,7 7366 19672 16300 48943,1 Остающиеся запасы после полной лесосводки тыс. тонн АСВ % 3,3 0 0 1,1 0,5 416,5 69,8 0 0 1,2 0,1 28,8 0,5 416,5 538,1 0,1 0 1,0 1,2 0,5 241,7 0,7 241,7 0,5 15,1 40,2 33,3 100 7366,0 19672,0 16300,0 45503,2 16,3 42,4 36,0 100 7366 19672 16300 44563,6 16,5 44,1 36,6 100 99,8 92,8 Как следует из этих таблиц, основная доля поступления органических веществ в воду приходится на почвы и торфяные болота 85-88%. Проведение лесосводки и лесоочистки принципиально не влияет на общие запасы органического вещества, поступающего в воду, т.к. вырубка стволовой древесины и сжигание сучье и ветвей уменьшит запасы затопленной органики на 6-10%. 2.5. Определение объемов поступления и динамики фенолов, других загрязняющих веществ, поступающих в водохранилище из древесины Наибольшее значение с точки зрения выщелачивания затопленной древесины имеют экстрактивные вещества, в частности, извлекаемые водой. К ним относятся фенольные соединения (таннины, красители и др.), моносахариды, некоторые полисахариды, полиурониды, белки, алкалоиды, циклические спирты, растворимые соли и др. Смолистые соединения в воде не растворяются и соответственно не могут влиять на качество воды будущего водохранилища. Древесина различных пород, также как и различные части индивидуального дерева, имеет неодинаковый химический состав экстрактивных веществ и, в частности, водорастворимой фракции. При обследовании Усть-Илимского водохранилища, как аналога Богучанского, были взяты образцы плавающей древесины, чтобы определить реальную долю 48 экстрагирования химических веществ из затапливаемой древесины (Отчет по результатам полевых работ, КНИИГиМС и ИЛ СО РАН, Красноярск, 2007). Предположительно древесина находилась в воде с начала заполнения водохранилища около 30 лет (возможно с периодическим обсыханием при сработке). Был выполнен сравнительный анализ по методике максимального экстрагирования горячей водой свежей древесины и топляков (таблица 2.18). При этом следует иметь в виду, что методикой предусматривается измельчение древесины до опилок, что примерно на порядок увеличивает выход веществ экстрагируемых водой из древесины относительно целого ствола. Разница между получением водорастворимых веществ из свежей древесины и затопленной 30 лет назад различается на порядок при обработке образцов горячей водой и в два раза холодной. а этими показателями указывает на объем экстракции за 30 лет. Таблица 2.18 - Водорастворимые вещества, % от АСВ Порода Лиственница Ель Сосна Свежая древесина горячая холодная (ч/з 45 дней) 14.01-8.08 0.15-0.11 2.60-2.13 0.18-0.10 2.57-2.20 0.15-0.14 Топляки 30-летней давности горячая холодная (ч/з 45 дней) 1.54-0.91 0.07-0.03 1.35-0.70 0.02-0.01 1.04-0.59 0.02-0.01 Наибольшая концентрация водорастворимых веществ находится в коре стволов. Общее количество вымываемых веществ зависит от породного состава древостоев, так как объемная доля коры в стволах разных пород существенно неодинакова и колеблется в пределах от 6 до 25% объема стволов деревьев. На основе собственных экспериментальных данных и литературных источников, а также учитывая предполагаемые объемы затопляемой корневой древесины, можно оценить максимальное (при измельчении древесины и экстрагировании ее при температуре 900 С) количество выщелачиваемых веществ – основных групп водорастворимых соединений (таблица 2.19). Реально водами водохранилища будет извлекаться на два порядка меньше водоэкстрактивных веществ затапливаемой древесины от указанного объема. 49 Таблица 2.19 - Оценка количества водорастворимых веществ, поступающих в воду из древесины Древесная порода Запас сухого Запас древесинного древесины, вещества, тыс. тыс. м3 т Среднее содержание водорастворимых веществ, % от массы сухого вещества Максимальный выход водорастворимых веществ*, тыс. т Вариант 1: без проведения лесосводки 713.2 8.53 1007.6 2.35 843.6 2.34 683.9 1.41 158.7 7.8 Вариант 2: лесосводка спецучастков Лиственница 1193.4 552.5 8.53 Сосна 2715.8 948.6 2.35 Ель+пихта 2302.0 794.6 2.34 Береза 1530.6 631.5 1.41 Осина 452.2 142.3 7.8 Вариант 3: лесосводка в зоне мелководья Лиственница 1155.3 534.9 8.53 Сосна 2163.6 755.7 2.35 Ель-пихта 1835.3 632.7 2.34 Береза 1243.2 512.9 1.41 Осина 378.2 119.0 7.8 * - с учетом водорастворимых веществ коры Лиственница Сосна Ель+пихта Береза Осина 1540.4 2884.8 2447.0 1657.6 504.2 Максимальный выход фенольных веществ*, т 84.0 28.7 43.5 29.2 15.3 7940 3460 6460 7500 2240 65.1 27.0 40.9 27.0 13.7 6150 3250 6070 6920 2000 63.0 21.5 32.6 21.9 11.4 5950 2590 4840 5620 1680 Содержание микроэлементов в почвах зоны затопления БоГЭС (приложение 1, таблицы 1-3) определяется в основном химико-минералогическим составом материнских пород, поскольку почвы, попадающие в зону затопления, ранее не подвергались промышленному воздействию (Отчет по результатам полевых работ, КНИИГиМС и ИЛ СО РАН, Красноярск, 2007). Содержание элементов убывает в ряду: Fe>Mn>Zn>Cu>Cr>Ni>Pb>Co>Cd. Можно отметить, что в зоне затопления БоГЭС наблюдается повышенное содержание Zn в органогенных горизонтах почв; концентрация Pb превышает кларк на 2050%; повышенная концентрация Cu наблюдается локально в автоморфных (серых) почвах; высокие концентрации Mn характерны для органогенных горизонтов всех типов почв. Кроме того, отмечается высокое содержание железа и марганца в минеральных горизонтах, что отражает специфику формирования пойменных почв. В целом содержание микроэлементов в исследованных почвах не превышают ПДК, поэтому почвы характеризуются как “экологически чистые”. Масса мелкозёма и запасы элементов рассчитывались по данным мощности, объемной массы и гранулометрического состава отдельных горизонтов для основных типов почв, принимая, что объёмная масса песчаных почв составляет (г/см3) - 1,46, суглинистых – 1,24, супесчаных и глинистых – 1,34. Мощность гумусовых горизонтов определялась в процессе полевых работ и отражена в морфологических описаниях почв. 50 В таблицах 1-3 приложения 1 приведены запасы элементов, которые могут быть вовлечены в обменные процессы в водах водохранилища. Основные запасы микроэлементов приходятся на минеральную толщу почвенного профиля. Исследованные почвы в основном имеют нейтральную или слабощелочную среду, в таких условиях большинство тяжелых металлов малоподвижны. Более интенсивное разрушение почвенного покрова может происходить на мелководных участках. Анализ особенностей строения и свойств почв данной территории позволил предположить, что при волновых процессах на мелководье будет происходить не только разрушение подстилки, но и взмучивание, перенос почвенных агрегатов гумусового горизонта (А) с сохранением элювиального горизонта В. 2.6. Физико-химические свойства торфа исследованных болот Физико-химические свойства образцов торфа различных по типу болот, отобранных в окрестностях сел Недокура, Проспихино, Болтурино, а также на болотных массивах правого и левого берега р. Ковы приведены в таблицах 4-10 (Приложение 1). Отбор образцов торфа производился во время проведения комплексной экспедиции Института леса СО РАН (2006 г.). Образцы торфа отбирались с.н.с. Карпенко Л.В., физико-химичес-кий анализ торфа произведен в Томске, в испытательной лаборатории агроэкологии ГОУ ВПО «Томский государственный педагогический университет». Лаборатория имеет аккредитацию. Реакция почвенного раствора торфяных почв колеблется в пределах 5,6-6,0 и оценивается как нейтральная, что связано с высоким содержанием кальция и магния в почвообразующих породах и водах, питающих болотные массивы. Валовое содержание азота, фосфора и калия в торфах определяется условиями их генезиса. Химический анализ торфа показал, что содержание валовых форм азота и фосфора в верхних горизонтах торфяных почв высокое, а калия – низкое (приложение 1 таблицы 4-9). Содержание азота вниз по профилю закономерно падает, что свидетельствует о биогенном накоплении этого элемента. А содержание фосфора и особенно калия вниз по профилю возрастает более чем в пять раз (приложение 1 таблицы 4-10). Несмотря на значительное содержание валового азота в торфе, подвижные формы аммиачного и нитратного азота составляют всего 0,5-3,0 мг/100 г почвы. Сумма нитратной и аммиачной форм азота по отношению к валовому азоту минимальна и составляет 0,0150,026%. Подвижность фосфора варьирует в пределах 0,1-3,6%, что объясняется повышенным количеством органофосфатов в торфяной залежи. Подвижность калия 51 высокая – 1,9-8,5%, что связано с высоким содержанием обменных кальция и магния, которые являются более активными и вытесняют калий из почвенно-поглощающего комплекса. Низинные торфа лесного, лесотопяного и топяного подтипов наиболее хорошо гумифицированы – содержание гумусовых веществ в них достигает 40-50%, а в органическом веществе торфа преобладают гуминовые кислоты (приложение 1 таблица 10). В других видах торфа (например, переходном торфе топяного подтипа, моховой группы) содержание гумифицированных веществ снижается до 10-20%, с увеличением относительного содержания в них фульвокислот. Соотношение С:N в исследованных торфах варьирует от 35:1 до 44:1. Этот показатель с глубиной увеличивается, что свидетельствует о низкой биохимической активности торфов и замедленном разложении их из-за недостатка азота. Содержание водорастворимых форм не фиксируется, а количество подвижного органического вещества (растворимого в 0,1 н. NaOH) составляет 2,5-6,1% от общих запасов, в которых 80% приходится на фульвокислоты. Содержание микроэлементов в торфах. Торфяные месторождения представляют собой благоприятную среду для накопления микроэлементов. На пути движения минеральных веществ к конечным водоемам стока торфяные залежи выступают в качестве активных геохимических барьеров: восстановительного, кислого, сорбционного, биологического, механического. Микроэлементы концентрируются в зонах выклинивания грунтовых вод, поступающих со стороны коренных склонов долин. Наиболее высокие концентрации микроэлементов часто приурочены к нижним слоям залежи. На данный момент мы не располагаем сведениями о предельно-допустимых концентрациях и фоне тяжелых металлов в торфах исследованной территории. Поэтому для оценки концентрации микроэлементов использовалась методика, применяемая в геохимии – сравнение полученных величин микроэлементов в торфяных почвах зоны затопления с кларками химических элементов в почве по А.П. Виноградову (1957) и ПДК этих элементов в почвах. Медь. Кларк 20, ПДК – 55 мг/кг. Из таблицы 10 (Приложение 1) следует, что низкие величины элемента характерны для переходных болот долины р. Ковы (разрезы №4, 5), где меди содержится ниже кларка в 2-3 раза. Напротив, в торфах пойменных и долинно-балочных болот (разрезы №1, 2, 3, 6, 7) концентрация меди выше кларка в 1,5-2,7 раза. Содержание меди в торфах всех исследованных болот не превышает ПДК. Цинк. Кларк 50, ПДК –100 мг/кг. Как видно из таблицы 10 (приложение 1), концентрация цинка в торфяных почвах переходных болот долины р. Ковы ниже кларка в 2,5 раза. Увеличение концентраций цинка в 1,3-2 раза отмечается только в придонных 52 слоях долинно-балочного болота, расположенного в окрестностях дер. Недокура (разрез №3), и в поверхностном слое торфяного разреза, заложенного у дер. Проспихино (разрез №8). Концентрация элемента в торфах как пойменных, так и долинно-балочных болот территории обследования, не превышает ПДК. Свинец. Кларк 10, ПДК – 30 мг/кг. Известно, что источниками поступления свинца являются выбросы металлургических предприятий, автомобильный транспорт, коммунальные и промышленные воды, а также инсектициды. Исследованная территория мало подвержена влиянию антропогенных факторов, поэтому можно предположить, что содержание свинца в торфах обусловлено только природными причинами. Из таблицы 10 (приложение 1) следует, что концентрация свинца в торфах надпойменных болот долины р. Ковы (разрезы №4, 5) в 5 раз ниже кларка. В нижних слоях торфа пойменного (разрез №1) и долинно-балочных болот (разрезы №3, 8) заложенных на болотных массивах в окрестностях деревень Недокура и Проспихино, содержание свинца в 1,5-2 раза выше кларка почв. Торфяные почвы всех типов исследованных болот содержат свинца в 2-15 раз меньше ПДК. Кадмий. Кларк и ПДК – 0,5 мг/кг. Содержание кадмия в почве зависит от материнской породы. Как следует из результатов анализов, торфа всех болот содержат кадмия выше кларка и выше ПДК в 10 -16 раз. По шкале экологического нормирования тяжелых металлов (Орлов и др., 2002), почвы с таким содержанием кадмия относятся к высокому уровню загрязнения. Никель. Кларк 40, ПДК – 85 мг/кг. Как следует из таблицы 10, концентрация никеля в большей части исследованных образцов торфяных почв не превышает кларк почв. При этом необходимо отметить, что в торфах переходных болот, расположенных в долине р. Ковы (разрезы №4, 5) его концентрация меньше кларка в 3-40 раз. Напротив, в низинных торфах долинно-балочных болот (разрезы №3, 8) содержание никеля выше кларка в 2,0-2,2 раза. Концентрация никеля немного выше ПДК отмечена в одном образце торфа, взятом на болотном массиве у дер. Проспихино (разрез №8). Хром. Кларк 200, ПДК –6 мг/кг (подвижная форма). Как следует из полученных данных, концентрация элемента в торфах болот района исследований значительно ниже кларка почв. Например, в торфах переходных болот долины Ковы хрома содержится в 40 раз меньше кларка. Марганец. Кларк 850, ПДК – 1500 мг/кг. Содержание марганца в исследованных образцах торфа сильно варьирует (от 180 до 4000 мг/кг). Как следует из таблицы 9 (приложение 1), превышение содержания элемента над кларком почв в 1,5-2,8 раза отмечается в низинных торфах пойменного и долинно-балочного болот (разрезы №2, 3, 53 дер. Недокура), в нижних слоях торфяной залежи переходного болота, расположенного на левом берегу р. Кова (разрез №5) в 1,8-3,8 раза. Самая большая концентрация марганца отмечена в придонном горизонте торфяных почв долинно-балочного болота у дер. Проспихино (кларк превышен в 4,7 раз). В шести образцах торфа с разных глубин (разрезы №2, 5, 6, 8) содержание марганца превысило ПДК в 1,6-2,6 раза. Стронций. Кларк 300 мг/кг. ПДК отсутствует. Микроэлементный анализ показал, что концентрация стронция в торфах пойменного и долинно-балочного болот, расположенных у дер. Недокура (разрезы №1, 3) значительно превышает кларк почв (в 3,615,5 раза). Напротив, в торфах переходных болот, залегающих на правом и левом берегах р. Ковы (разрезы № 4, 5), содержание стронция близко или чуть выше кларка почв. Высокое содержание стронция выявлено также в торфах низинных болот у д.д. Болтурино и Проспихино (разрезы № 6, 8), где его концентрация превышает кларк почв в 4-7 раз. Как показали исследования торфяных почв, количество подвижных форм микроэлементов, извлекаемых кислотной вытяжкой – 1М HNO3, составляет сотые доли от валовых форм, что объясняется образованием металлоорганических комплексов в торфяных почвах, способствующих более прочному закреплению тяжелых металлов. Валовое содержание микроэлементов в торфяных почвах долины р. Ангары (мг/кг) и их профильное распределение приведено в таблице 11 (Приложение 1). В таблице 12 (приложение 1) приведены расчетные данные по запасам микроэлементов в торфах зоны затопления по периодам, в тоннах на прогнозируемый к всплыванию объем торфа. Загрязнение водохранилища торфяной крошкой. Под воздействие речной волны и ледохода всплывшие торфяные острова подвергаются разрушению. Возникают дрейфующие сплавины торфа, со временем превращаются в торфяную крошку и мелкий дисперсный материал, который находится во взвешенном состоянии. Торфяная крошка под влиянием ветровых и динамических течений накапливается с наветренной стороны ветра господствующего направления и медленно смещается к створу плотины. При изменении направления ветра торфяная крошка переходит в движение, засоряя фильтры водозаборов, орудия рыбного лова. Кроме этого, на берегах реки создаются антисанитарные условия. Ниже приводится ориентировочный прогноз масштабов загрязнения Богучанского водохранилища торфяной крошкой. Данные взяты из отчета: Тарунина Е.Ф., Бирюкова И.П., Чугаева В.А. Отчет о выполнении договорных работ: «Уточненный прогноз всплывания торфа в Богучанском водохранилище» (в двух книгах). Книга 1. Горький, 1984. В расчет приняты следующие величины: – площадь торфяных островов, которая подвергнется разрушению за 20 лет, 54 составляет 370 га или 3,7106 м2; – средняя мощность подвижных торфяных островов, которые будут разрушаться, составляет 0,8 м. Объем торфа, который превратится в крошку и мелкий дисперсный материал за 20 лет составит: V общ. = 3,7 х 106 х 0,8 ≈ 3,0 х 106 м2 В том числе по пятилетиям: – V1 = 1,4 х 106 х 0,8 = 1,1 х 106 м2 торфяной крошки; – V2 = 1,1 х 106 х 0,8 = 0,9 х 106 м2 -«—«- – V3 = 0,7 х 106 х 0,8 = 0,6 х 106 м2 -«—«- – V4 = 0,5 х 106 х 0,8 = 0,4 х 106 м2 -«—«- Как видно из приведенного расчета, наибольшее количество торфяной крошки образуется в первое пятилетие. Данные, приведенные в отчете Горьковской экспедиции ПГО «Торфгеология» свидетельствуют, что величина загрязнения воды водохранилища торфяной крошкой ничтожна и составляет всего 30 мг/л. При этом следует учесть, что до 50% торфяной крошки осядет на дно. Авторы отчета делают вывод, что существенного загрязнения Богучанского водохранилища торфяной крошкой не произойдет. Оценка интенсивности берегопереработки. Стабилизация береговой полосы водохранилища продолжается длительное время, особенно на крутых склонах, оползневых участках и берегах ветроударной экспозиции. Основными источниками заиления водохранилищ являются продукты разрушения их берегов и наносы, выносимые впадающими реками и временными водотоками. Абразионные берега Богучанского водохранилища распространяются на 766 км, что составит 31,5% от периметра береговой линии. Расчеты по 33 буровым и 30 маршрутным профилям для расчетных стадий на 10, 25, 50, 100 лет представлены в таблице 2.22 (Отчет оценки …, 2007). Таким образом, выполненный прогноз формирования берегов показывает, что в пределах основной акватории водохранилища преобладают абразионные берега. Благоприятными предпосылками для возникновения абразии являются морфологические условия береговых склонов, среди которых преобладают склоны крутизной более 2 градусов. На втором месте стоят не размываемые. Среди абразионных наиболее распространены умеренно-абразионные с шириной размыва от 50 до 100 м. Берега с повышенной абразией, с шириной размыва от 150 до 200 м имеют протяженность всего 27 км. Незначительное распространение берегов с повышенной абразией объясняется геологическими условиями, когда рыхлые 55 четвертичные отложения имеют незначительную мощность, а породы коренной основы являются трудно размываемыми. Таблица 2.22 - Расчетная ширина размыва, объемы размытого грунта и высоты абразионных уступов по маршрутным поперечникам По методу Г.М. Пуляевского, 33 расчета Значение 10 лет 25 лет 50 лет 100 лет S Q h S Q h S Q h S Q h Минимальное 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Максимальное 104 1005 43 154 1135 43 192 1275 43 201 1650 48 Среднее 59.85 281.36 10.35 75.82 423.18 12.29 92.70 596.67 14.36 98.48 753.18 16.03 Примечание: S – ширина зоны размыва, м; Q – объём размытого грунта, м³; h – высота абразионного уступа, м. Приведенные данные позволяют в первом приближении оценить объем переработки берегов Богучанского водохранилища. При длине абразионных берегов 766 км, за 100 лет объём размытого грунта составит 766×98.48×16.03×1000=1.21 км3. При 100-процентной аккумуляции за 100 лет объем переработки берегов Богучанского водохранилища составит 1.21 км3, а с учетом коэффициента размокания грунта в воде, максимально возможный отложившийся объем составит 1.36 км3 за 100 лет. Следующий источник заиления водохранилища - сток взвешенных и влекомых наносов, формируется за счет смыва твердых частиц с поверхности водосбора и в результате русловой эрозии. Русловая эрозия в бассейне Ангары является главным фактором образования речных наносов. Большая лесистость территории ведет к сокращению поверхностного смыва твердых частиц. Интенсивность эрозии в бассейне Ангары невелика, как в равнинной, так и в горной части бассейна, где ограниченное развитие эрозионных процессов связано со слабой размываемостью пород. Только в расширенных устьевых участках долин, дно которых заполнено мощным слоем рыхлых аллювиальных отложений, водная эрозия увеличивается, что приводит к возрастанию здесь мутности воды. Анализ данных по расходу твердых наносов, представленных в отчете «Оценка современного состояния компонентов окружающей среды», показал, что большая часть твердого стока приходится на весенне-летний период (май-сентябрь). В зимний период твердый сток заметно сокращается. Годовой сток взвешенных наносов, с учетом средней мутности воды (7 г/м3), составит 725.9 тыс. т/год. Объем заиления при полном отложении наносов и их объемном весе 1.3 т/м3 составит 588.4 тыс. м3/год. Принимая дополнительно сток донных наносов примерно 10% от стока взвешенных, получим объем максимально возможного заиления (при 100-процентной аккумуляции) 616.8 тыс. м3/год, или 0.06168 км3/100 лет. 56 Приведенные данные показывают, что вклад стока взвешенных и донных наносов в общую аккумуляцию (заиление) Богучанского водохранилища невелик по сравнению с аккумуляцией грунтов за счет переработки берегов, что вызвано малой мутностью воды Ангары в нижнем течении вследствие осаждения наносов в водохранилищах ГЭС Ангарского каскада. Суммарный объем максимально возможной аккумуляции за счет стока наносов и переработки берегов составит, таким образом, примерно 1,4 км3 за 100 лет. Биогенные берега выделяются на мелководных участках, где создаются благоприятные условия для интенсивного прогревания воды и развития водной растительности. Кроме того, к биогенным относятся участки берега вблизи затопленных болотных массивов, на которых возможно всплывание торфяников. На Богучанском водохранилище протяженность биогенных берегов 211,0 км и все они приурочены к заливам. Наиболее благоприятные условия создадутся в верховье Катского залива, Верхней и Нижней (приплотинных) Кежме, в верховье Ковинского залива. Формирование биогенных берегов за счет плавающих торфяников наиболее интенсивным будет в Ковинском заливе. Зарастающие берега более характерны для заливов по Кате, Верхней и Нижней Кежме. В верховье этих заливов береговая линия проходит по заболоченным, слабо наклоненным поверхностям склонов. В пределах основной акватории водохранилища всплывание торфяников возможно только на массиве Зыбун и только в период наполнения водохранилища. При наполненном водохранилище торфяники будут находиться на большой глубине и всплывание их невозможно. Всплывшие в период наполнения торфяники будут разрушены волнением и не окажут заметного влияния на формирование берегов на данном участке водохранилища. Аккумулятивные берега на водохранилище не имеют широкого распространения. Общая протяженность их составит 7-8 км. Слабое развитие аккумулятивных форм обуславливается также и тем, что абразия происходит преимущественно в скальных и полускальных породах, в которых интенсивность размыва очень незначительна и, следовательно, количество наносов будет также небольшим. При размыве берегов в водохранилище после его наполнения будет поступать органическое вещество. На основании данных таблицы 2.12 были сделаны расчеты ежегодного поступления древесины в тоннах (абсолютно сухой вес) в акваторию водохранилища БоГЭС от волновой переработки берегов после наполнения водохранилища до отметки 208 м. Данные свидетельствуют, что аккумуляция органики за счет волновой переработки берегов будет незначительна на фоне того количества органического вещества, которое поступит в водохранилище из ложа водохранилища (табл. 2.23). 57 Таблица 2.23 - Прогноз ежегодного поступления древесины в водохранилище, от волновой переработки берегов (АСВ), тыс. т Часть водохранилища Красноярский край Иркутская область Всего Абразия и Растущий лес 64,7 7,8 72,5 обрушение Сухостой 1,3 0,4 1,7 берегов Валежник 2,6 0,5 3,1 водохранилища Суммарный объем 68,6 8,7 77,3 являются источником дополнительного поступления органического вещества из почвы. В таблице 2.24 показана динамика поступления органического вещества из почв в течение 100 лет. В отчетных материалах представлены сроки переработки до 100 лет, что соответствует представленными материалами исследования. На 10 лет делается прогноз согласно техническому заданию на гидрохимический режим Богучанского водохранилища по гидрохимическим показателям. Таблица 2.24 – Расчетная масса органического вещества (ОВ), поступающего в водохранилище при абразии берегов Возраст, лет 10 25 50 100 Площадь зоны размыва, га 4590 5814 7038 7497 Масса органического вещества, которая поступит в воды водохранилища при абразии берега, тыс. т Лесная Минеральная часть подстилка почвы Итого min max min max min max 223 358 500 1448 723 1806 246 409 620 1754 867 2163 298 495 751 2123 1049 2618 318 527 800 2262 1117 2789 58 3. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ Р. АНГАРА В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА Хозяйственная деятельность оказывает большое влияние на качество поверхностных вод. Основными источниками их загрязнения являются сточные воды промышленных и сельскохозяйственных предприятий, жилищно-коммунального хозяйства, а также неорганизованный сброс с селитебных территорий. В зоне Богучанского водохранилища крупные промышленные и сельскохозяйственные предприятия отсутствуют, поэтому химический состав воды р. Ангара на участке между створами плотин Усть-Илимской и Богучанской ГЭС формируется под влиянием: воды, поступающей из Усть-Илимского водохранилища; сточных вод, сбрасываемых в нижний бьеф Усть-Илимской ГЭС промышленными предприятиями и объектам коммунального хозяйства г. Усть-Илимск и п. Невон; воды боковых притоков, наиболее крупными из которых являются реки Парта, Едарма, Ката и Кова. 3.1. Оценка качества воды р. Ангара ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Проблема качества воды р. Ангара является острой межрегиональной проблемой, т.к. подавляющий объем загрязненных сточных вод бассейна - порядка 99% - образуется и поступает с территории Иркутской области, однако значительная часть загрязнений переносится транзитом рекой в пределы Красноярского края, прежде всего в зону влияния Богучанской ГЭС. Основными источниками загрязнения бассейна Ангары являются города Иркутской области (Ангарск, Братск, Иркутск, Усолье-Сибирское и Усть-Илимск), в которых суммарно образуется свыше 91% объема загрязненных сточных вод. На остальные города - Тулун, Шелехов, Саянск, Черемхово и Зиму - приходится около 8%, а на административные районы - менее 1% (Экологическая безопасность…, 1993). Минерализация воды р. Ангары на участке Богучанского водохранилища до создания Усть-Илимской ГЭС изменялась от 75 до 220 мг/дм3. Минимальные величины наблюдались в период снеготаяния, максимальные - в период зимней межени. Несмотря на зарегулированность реки Иркутским и Братским водохранилищами, влияние притоков на внутригодовую динамику компонентов ионного состава и минерализацию воды в нижнем течении Ангары было существенным. Создание Усть-Илимского водохранилища привело к изменению внутригодовой динамики концентраций ионов на нижележащем участке реки. Размах колебаний концентраций ионов стал заметно уже (Воробьева, Стрижова, Земская, 1986). 59 В таблице 3.1 приведены диапазоны изменения и средние концентрации компонентов химического состава воды р. Ангары, полученные различными организациями, исследовавшими участок р. Ангары в районе затопления Богучанского водохранилища (Воробьева, Стрижова, Земская, 1986; Отчет ЛИН СО РАН, 1984; Отчет ЛИН СО РАН, 1985; Отчет ЛИН СО РАН, 2007; Стрижова, Егорова, 1983; Егорова, Стрижова, 1985; Экологическая безопасность …, 1993). Таблица 3.1 - Диапазоны изменения концентрации и средняя концентрация компонентов химического состава воды р. Ангары до поступления промышленных сточных вод, мг/дм3 Показатели Цветность (град) Взвешенное вещ-во рН (ед) Кислород Гидрокарбонаты Сульфаты Хлориды Кальций Магний Натрий Калий Железо Азот аммонийный Азот нитратный Азот нитритный Фосфор мин. БПК5 ХПК Нефтепродукты Лигнин Фенолы СПАВ Медь Марганец Никель Свинец Цинк Алюминий Барий Кобальт Ртуть (мкг) Ванадий Кадмий Молибден Мышьяк Сурьма Хром Стронций Селен Вольфрам Метилмеркаптан Метанол Формальдегид Диапазон конц-й у г. Усть-Илимска 14-20 0,6-8 7,5-7,7 10-11 80-89 8,5-12 5,3-12,5 19-26 5-5,8 0,01-0,07 0-0,33 0-0,21 0-0,25 0,008-0,024 1,1-3,5 8,3-18,6 0,01-0,53 6,2-12,4 0-0,01 0,001-0,03 0,002-0,011 0,001-0,013 0,001-0,005 0,003-0,006 0,002-0,021 0,037-0,337 0,016 0,051 <0,05 и 0,05 Диапазон конц-й у п. Кежма 30-56 0-10,3 7-8,1 81-99 9,2-12,7 5,3-8,9 20-21 4,8-7,6 7,4-10,5 0,6-1,3 0,06-0,40 0-0,49 0,01-0,44 0-0,004 0,001-0,026 2,5-3,5 13-30 0,13-0,76 ЛИН СО РАН* ЛИН СО РАН, 2006-2007 гг. 11,5 80 10,6 5,3 23,6 5 3,95** 7,6-7,8 10-12,4 88-89 11,7-12 6,5-6,8 20-26 5,1-5,2 7,2-7,7 1,1-1,2 0,01 0,21 0,21 0,003 0,014 <0,3 0,09-0,1 <0,01 0,016-0,017 18,58 0,006-0,007 0-0,008 <0,002 0,001-0,012 0,01-0,028 <0,002 0,0004-0,0027 <0,002 0,0005-0,0006 0,0022-0,0038 0,004-0,006 0,007-0,020 <0,0001 0,002-0,004 <0,002 0,0002 0,0005-0,0026 <0,002 <0,0001 <0,002 0,13-0,18 <0,005 0,0003-0,0005 0,001-0,003 0,003-0,084 0,019 0,051 0,00009-0,0001 0,001 0,0004-0,008* 0,004 1,5-2,5 0,04 60 Средняя конц-я 17 3,5 7,7 10,5 85 11,8 6,8 23 5,2 7,5 1,15 0,04 0,2 0,15 0,003 0,016 2,3 13,5 0,02 9,3 0,004 0,002 <0,002 0,003 <0,002 0,0006 0,004 0,006 0,02 <0,0001 0,004 <0,002 0,0002 0,001 <0,002 <0,0001 <0,002 0,16 <0,005 0,0004 <0,002 0,04 * верхний бьеф Усть-Илимского водохранилища (Стрижова, Егорова, 1983; Егорова, Стрижова, 1985; Воробьева, Стрижова, Земская, 1986; Отчет ЛИН СО РАН, 1984; Отчет ЛИН СО РАН, 1985; Стрижова, 1985), ** сумма натрия и калия Согласно наблюдениям, вода р. Ангара в нижнем бьефе Усть-Илимской ГЭС по величине минерализации относится к пресной, рН – слабощелочной, по жесткости мягкой, по химическому составу – гидрокарбонатному классу группе кальция первому типу. Минерализация воды изменялась от 123 до 188 мг/дм3, по данным Роскомгидромета от 124 до 135 мг/дм3, по оценке аккредитованной лаборатории гидрохимии и химии атмосферы ЛИН СО РАН (№ ROCC RU 0001 513593) в летний период 2006-2007 от 135 до 145 мг/дм3. Среднемноголетняя минерализация составляет 147 мг/дм3. Вода характеризуется низкими уровнями концентраций биогенных веществ и высокими уровнями нефтепродуктов, фенолов, легко- и трудноокисляемых органических веществ (по величинам БПК5 и ХПК), которые нередко превышают значения ПДКр. Более высокое, чем значение ПДКр в воде отмечается содержание железа, меди, цинка, алюминия и марганца. Интегральная оценка качества воды по рыбохозяйственным показателям показывает, что она может быть отнесена к классу «грязная». Для питьевого и хозяйственно-бытового водопотребления вода оценивается 2-3 классом от «загрязненной» до «грязной» (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). 3.2. Оценка качества сточных вод промышленных (за исключением Усть-Илимского ЛПК) и коммунальных предприятий г. Усть-Илимск и п. Невон Раздел составлен по данным, предоставленным ЛИН СО РАН, информации по запросу администрации Иркутской области УХ! 02-04-3676/7 от 13.12.2007 по филиалу ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске, а также УГМС Иркутской области. В районе г. Усть-Илимска на расстоянии 1 км ниже плотины ГЭС по левобережью в р. Ангару осуществляется сброс сточных вод ОАО «Иркутскэнерго», в состав которой входят Усть-Илимская ГЭС и «Участок ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» (ранее «Инженерные сети города»). Вдоль левого берега в Ангару сбрасываются ливневые канализационные стоки города, которые не учитываются и считаются чистыми. На очистные сооружения Усть-Илимской ТЭЦ поступают сточные коммунальные воды города. С очистных сооружений участка ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» в р. Ангару сбрасывается вода, которую сложно назвать «нормативно чистой», судя по количеству загрязняющих веществ, содержащихся в ней (таблица 3.2). 61 Как свидетельствуют материалы наблюдений, в 2006 г. (таблица 3.3) по сравнению с 2002 г. в р. Ангару увеличилось поступление взвешенного вещества, нефтепродуктов, аммонийного и нитритного азота, жиров, сульфатов и фосфора, снизилось поступление нитратов. В 2006 г. в сточной воде, по сравнению с ангарской выше сброса, содержание взвешенного вещества было выше в 2-3 раза, аммонийного азота - в 6-10 раз, фосфора - в 50 раз, сульфатов - в 2 раза, хлоридов в 2-3 раза, СПАВ и нитратов - на 3 и 2 порядка, соответственно. По данным лаборатории МУП «Инженерные сети города» концентрация нефтепродуктов в сточной воде в 2003-2005 гг. находилась на том же уровне, что и в воде р. Ангара, и была выше в 40 раз по сравнению с данными, полученными ЛИН СО РАН (Отчет ЛИН СО РАН …, 2007). Таблица 3.2 - Общее количество веществ, поступивших в р. Ангару с очистных сооружений участка ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» в 20022004 гг. Вещество Взвешенные вещества, т Нефтепродукты, т Сухой остаток, т Азот аммонийный, кг Железо, кг Жиры, кг Нитраты, кг Нитриты, кг СПАВ, кг Сульфаты, т Фосфор, кг Хлориды, кг 2002 38,1 0,68 750,9 4796,0 480,8 999,6 106439,7 650,4 418,8 84,6 3354,1 150,2 2003 36,0 0,6т 754,0 8119,3 382,2 746,9 70366,8 1081,1 401,8 82,0 4747,3 кг 109,9 2004 38,3 0,7 745,2 10575,0 390,6 928,8 78485,9 1073,7 225,5 80,7 4849, 2 142,2 Таблица 3.3 - Средняя концентрация веществ в воде очистных сооружений (два выпуска) и общее количество веществ, поступивших в р. Ангару в 2006 г. Вещество Взвешенные вещества Азот аммонийный Нитриты Нитраты Фосфор Сульфаты Хлориды Железо Жиры СПАВ 1 выпуск Концентрация, Общее мг/дм3 количество 10,956 47,247 т 2,42 10446,56 кг 0,289 1247,174 кг 13,07 56358,115 кг 1,528 6589,808 кг 20,91 90,189 т 33,98 146,556 т 0,188 812,635 кг 0,314 1354,149 кг 0,734 316,634 кг 62 2 выпуск Концентрация, Общее мг/дм3 количество 2,843 0,315 т 1,203 133,259 кг 0,059 6,594 кг 6,318 700,002 кг 0,148 16,451 кг 11,489 1,273 т 14,188 1,572 т 0,113 12,475 кг 0,68 75,328 кг 0,091 10,044 кг Нефтепродукты Сухой остаток 1,161 т 837,241 т 0,269 194,146 0,006 т - 0,054 - По данным этой лаборатории на участке реки ниже сброса сточных вод в 20032005 гг. уровень содержания в воде р. Ангара взвешенного вещества, фосфора, нитратов и СПАВ практически не менялся. Увеличивалась лишь концентрация сульфатов (максимально до 45%, в среднем на 15%), органического вещества (максимально до 100%, в среднем на 30%), периодически незначительно возрастали содержание аммонийного азота, хлоридов, нефтепродуктов и величина сухого остатка. С Усть-Илимской ГЭС в руч. Симаха поступает 0,0005 т нефтепродуктов, что составляет незначительную часть от поступления УИТЭЦ (0,04 %). В нарушение всех действующих нормативов канализационные сточные воды п. Невон, которые по проекту должны поступать на очистные сооружения г. УстьИлимска из-за вышедшей из строя канализации, сбрасываются без очистки в р. Ангару. Негативное воздействие сточных вод, сбрасываемых коммунальными и промышленными предприятиями г. Усть-Илимск и п. Невон, усугубляется наличием дамб, перемычек и искусственных островов, оставшихся в нижнем бьефе Усть-Илимской ГЭС со времени ее строительства. Невонская дамба вместе с перекатом, на котором она заканчивается, перекрывает до 2/3 сечения р. Ангара, моделируя тем самым, на участке между дамбой и плотиной условия, которые будут иметь место после создания водохранилища. Необходимо отметить, что сброс сточных вод Усть-Илимского филиала «Группы «Илим» осуществляется на правом берегу р. Ангара и находится вне зоны подпора, создаваемой Невонской дамбой. Дамба приводит к снижению проточности р. Ангара по левому берегу в районе «Старого Усть-Илимска» и п. Невон, где находится подземный водозабор «Толстый мыс», а ниже по течению производится сброс левобережных очистных сооружений г. УстьИлимска и сброс неочищенных канализационных стоков п. Невон. 3.3. Оценка качества сточных вод Усть-Илимского ЛПК Усть-Илимский ЛПК (с 2007 года Филиал ОАО «Группа «Илим» в г. УстьИлимске) является одним из крупнейших предприятий лесопромышленного комплекса, обеспечивающим производство около 25% целлюлозы в России. Анализ таблицы 3.4 показывает, что к 2006 г. снизилось поступление в р. Ангару жиров (в среднем на 40%), фосфора и азота аммонийного (почти на 50%), нитритов 63 практически на порядок по сравнению с 2002 г. и в 5 раз по сравнению с 2004 г. Сброс фенолов, органических сернистых соединений, сероводорода, метанола, сульфатов и СПАВ за последние 5 лет мало изменился. В 1,5 раза возросло поступление взвешенных веществ, на порядок - нефтепродуктов (по сравнению с 2004 г.), на 20% - формальдегида, на 30% - нитратов, в среднем на 30% - хлоридов. В таблице 3.5 приведена средняя концентрация загрязняющих веществ в сточных водах филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске в 2006 г. при объеме сброшенных вод 88864,5 тыс. куб. м. Таблица 3.4 - Общее количество веществ, поступивших в р. Ангару со сточными водами УИЛПК в 2002-2004, 2006 гг. Вещество Взвешенные вещества, т Нефтепродукты, т Сухой остаток, т Фенолы, кг Жиры, кг Органические сернистые соединения, кг Сероводород, кг Формальдегид, кг Фосфор, кг Метанол, кг Азот аммонийный, кг Нитриты, кг Нитраты, кг Сульфаты, т Хлориды, т СПАВ, кг 2002 1000,2 0 68820,2 1109,2 109242,2 165,7 250,0 5027,5 26687,7 63558,2 13920,9 11445,0 38436,8 5284,9 18624,9 5438,8 2003 920,3 0 69712,3 1393,6 109723,4 41,4 163,2 5219,3 25214,5 59330,7 16273,8 7904,6 0 6191,5 22825,9 5418,2 2004 1137,1 0,3 84581,2 1336,6 124967,8 0 157,4 5181,9 20439,9 61507,2 14413,1 2877,2 0 6940,2 27045,9 6022,1 2006 1433,9 2,2 103445,9 1129,6 71195,4 164,9 227,8 6386,2 12939,1 61698,7 7125,1 514,1 48895,9 5468,8 31545,9 5184,7 Таблица 3.5 - Средняя концентрация загрязняющих веществ в сточных водах УИЛПК в 2006 г. Вещество Концентрация, мг/дм3 Взвешенные вещества 16,136 Нефтепродукты 0,025 Сухой остаток 1164,086 Фенолы 0,013 Жиры 0,801 Органические сернистые соединения 0,002 Сероводород 0,003 Формальдегид 0,072 Фосфор 0,146 Метанол 0,694 Азот аммонийный 0,080 Нитриты 0,006 Нитраты 0,550 Сульфаты 61,541 64 Хлориды СПАВ 354,989 0,058 По сравнению с водой, поступившей с Усть-Илимского водохранилища (по данным МУП участка ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго») в 2003-2005 гг. в сточной воде Усть-Илимского ЛПК содержится больше взвешенного вещества в 4-5 раза и меньше нефтепродуктов и аммонийного азота - на порядок и в 3-4 раза, соответственно. Концентрация фосфора в 2 раза, СПАВ на три порядка, сульфатов в 5-6 раз, хлоридов в 25 раз выше по сравнению с содержанием этих компонентов в воде р. Ангара до сброса в нее промышленных и коммунальных сточных вод. По данным ИУГМС (Государственный доклад …, 2000) в 1999 г. в воде р. Ангара после сброса сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске незначительно снизилось содержание кислорода, возросла концентрация нитритов с 0,001 до 0,004 мг/дм3 (0,5 км ниже выпуска) и 0,008 (2,8 км ниже выпуска), увеличилось содержание нефтепродуктов до 0,019 мг/дм3 в 0,5 км от выпуска и осталось фоновое значение в 2,8 км от выпуска (0,014 мг/дм3), незначительно (на 6%) возросло содержание лигнина. Концентрация нитратов, фенолов, фосфатов осталась практически постоянной на всех трех станциях. Органическое вещество, оцениваемое по БПК5 и ХПК, уменьшилось по сравнению с фоном (0,5 км) от выпуска и значительно возросло (по ХПК в два раза) на 2,8 км ниже выпуска. Содержание формальдегида в 0,5 км ниже выпуска составило 0,03 мг/дм3. В 2000 г. ниже выпуска в воде Ангары возрастали величина ХПК и содержание лигнина (на 30%). Практически постоянной была концентрация взвешенного вещества, аммонийного азота, нитратов, фенола, фосфатов, уменьшались количество нитритов, нефтепродуктов и величина БПК5. В настоящее время превышения нормативов предельно допустимых (ПДС) и временно согласованных сбросов (ВСС) чаще всего наблюдаются по следующим показателям: взвешенному веществу, БПК, азоту аммонийному, азоту нитритному, азоту нитратному, хлоридам, фосфатам, сульфатам, СПАВ, нефтепродуктам, жирам, фенолам, меди, железу, марганцу, лигнину, фторидам (Государственный доклад …, 2008). В таблице 3.5.1 представлены относительные показатели, отражающие качество сточных вод в г. Усть-Илимске. Наблюдения Иркутского центра по мониторингу загрязнения окружающей среды в 2006-2008 гг. свидетельствуют о незначительных различиях в уровнях содержания в воде растворенных веществ в створах 0,5 км ниже Усть-Илимской ГЭС, 0,5 и 2,8 км ниже сброса сточных вод ОАО «Группа Илим» (таблица 3.5.2). 65 Таблица 3.5.1 - Ингредиенты, для которых выявлены превышения установленных норм (Государственный доклад …, 2008) № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. Определяемые параметры рН БПК взвешенные вещества нитрит-ион хлорид-ион сульфат-ион нитрат-ион аммоний-ион фосфат-ион железо нефтепродукты фенол СПАВ Диметил сульфид формальдегид лигнин Превышение установленных норм Филиал ОАО Филиал «Усть«Группа «Илим» Илимской ТЭЦ» 8 /1 5/0 8/3 5/1 8/1 6/0 6/0 3/0 5/0 5/0 4/0 5/0 6/0 3/0 2/0 6/0 6/0 2/0 4/0 5/0 3/0 2/0 6/5 5/0 7/0 2/2 5/5 - Среднегодовая концентрация растворенного в воде кислорода ниже сброса сточных вод постоянно превышает 10,3 мг/дм3, а минимальная – 7,18 мг/дм, т.е., дефицита кислорода не отмечается. Сброс сточных вод практически не влияет на содержание взвешенных веществ, хлоридов и сульфатов, минеральных форм азота, формальдегида, величину БПК5. На уровне определения в воде находится концентрация фенолов и СПАВ, нередки случаи появления более низких концентраций этих веществ после сброса сточных вод, чем до него (таблица 3.5.2). Неоднозначное поведение отмечено для содержания органического вещества, определяемого по величине ХПК. Концентрация этого вещества варьирует в очень широком диапазоне – от 0,8 до 34,8 мг/дм3, причем максимальное значение наблюдается, как на первом (2006 г.), так и на втором створах (2007-2008 гг.). В широких пределах изменяется и содержание нефтепродуктов от - 0,01 до 0,70 мг/дм3. Загрязнение воды этими веществами постоянно фиксируется в 2007 и 2008 годах. Влияния сточных вод на содержание нефтепродуктов в воде не отмечалось лишь в 2006 году (табл. 3.5.3). Анализируя данные ИУГМС (Государственный доклад …, 1997-2008), можно сделать вывод, что выпуск сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске) в основном оказывает влияние на содержание в воде органических веществ, лигнина и нефтепродуктов. 66 Таблица 3.5.2. - Гидрохимическая характеристика воды р.Ангары в районе г. УстьИлимска за период наблюдений 2007-2008 гг. Показатель химического состава поверхностной воды Растворенный кислород Взвешенные вещества Хлориды Сульфаты ХПК БПК5 Азот аммонийный Азот нитритный Азот нитратный Фосфаты Формальдегид Нефтепродукты Фенолы Гидрокарбонаты Кальций Магний СПАВ Растворенный кислород Взвешенные вещества Хлориды Сульфаты ХПК БПК5 Азот аммонийный Азот нитритный Азот нитратный Фосфаты Формальдегид Нефтепродукты Фенолы Гидрокарбонаты Кальций Магний СПАВ Створы наблюдений Ниже 0,5 км Усть-Илимской ГЭС, в черте города 16 км ниже города Концентрация, мг/дм3 средняя максим. миним. 2008 г. средняя максим. миним. 11,2 12,4 9,04 11,6 13,0 1,1 11,4 14,3 9,4 0,97 0,08 0,004 0,07 0,04 0,01 0,11 0,001 74 22,9 6,1 0,01 2,7 23,0 15,5 16,5 1,88 0,15 0,006 0,11 0,103 0,04 0,25 0,006 82,4 23,6 6,8 0,02 0,0 6,7 12 2,8 0,3 0,03 0,002 0,03 0,0 0,0 0,04 0,0 56,1 22,4 5,6 0,0 1 6,7 16,4 11,7 0,66 0,08 0,003 0,05 0,018 0,01 0,08 0,001 82,2 22,9 7,0 0,0 2007 г. 10,5 12,0 7,84 0,9 6,5 19,4 6,5 0,87 0,14 0,012 0,09 0,042 0,014 0,02 0,001 81,8 22,0 5,2 0.0 4,6 7,1 20,8 14,1 2,55 0,35 0,028 0,16 0,045 0,06 0,04 0,002 91,5 22,8 6,1 0,01 0.0 6.0 18,5 2,7 0,31 0,08 0,003 0,05 0,038 0 0,01 0 75,1 21,6 3,6 0.0 18,3 км ниже города средняя максим. миним. 9,66 11,4 13,1 9,85 2,7 7,4 18,9 19,1 1,11 0,14 0,006 0,09 0,035 0,02 0,16 0,001 86,6 23,2 8,8 0,0 0,0 6 13,9 4,3 0,46 0,03 0,002 0,02 0,005 0 0,03 0 76,9 22,8 5,6 0,0 1,1 6,8 18,3 10 0,72 0,08 0,005 0,04 0,015 0,01 0,18 0,001 83,6 23,2 6,4 0,0 2,5 7,4 27,1 17,5 1,31 0,14 0,014 0,08 0,03 0,02 0,7 0,002 86,6 24 7,3 0,01 0,1 6,4 14,6 3,9 0,3 0,001 0,001 0,01 0,005 0,0 0,02 0,001 81,2 22,4 5,6 0,0 10,3 11,4 8,89 10,3 11,9 7,18 1,1 6,7 20,1 13,2 0,73 0,12 0,007 0,13 0,042 0,019 0,02 0,001 76,5 22,2 5,3 0.0 4,2 7,4 23,7 22,6 1,88 0,17 0,01 0,23 0,048 0,08 0,08 0,001 80,5 22,8 5,8 0,01 0,2 6.0 18,1 6,2 0,31 0,09 0,004 0,08 0,035 0 0,01 0 70,2 21,6 4,9 0.0 1,7 6,2 18,8 4,6 0,69 0,11 0,014 0,11 0,057 0,017 0,04 0,001 74,6 22,5 5,9 0.0 5,7 6,7 19,1 8,8 1,34 0,14 0,024 0,23 0,123 0,07 0,08 0,001 77,5 23,2 6,9 0.0 0.0 6.0 18,4 0,8 0,36 0,09 0,007 0,02 0,007 0 0,01 0 70,8 22 5,1 0.0 67 Таблица 3.5.3. - Гидрохимическая характеристика воды р.Ангары в районе г. УстьИлимска в 2006 г. Показатель химического состава поверхностной воды Растворенный кислород Взвешенные вещества Хлориды Сульфаты ХПК БПК5 Азот аммонийный Азот нитритный Азот нитратный Фосфаты Формальдегид Нефтепродукты Фенолы Гидрокарбонаты Кальций Магний СПАВ Створы наблюдений Ниже 0,5 км Усть-Илимской ГЭС, в черте города 16 км ниже города Концентрация, мг/дм3 средняя максим. миним. средняя максим. миним. 11,4 15,2 9,94 11,7 15,6 0,6 6,3 16,7 7,6 0,97 0,1 0,011 0,39 0,062 0,02 0,03 0,0 91,3 21,7 6,2 0,01 2,0 7,4 19,6 34,8 1,3 0,16 0,018 0,55 0,08 0,11 0,08 0,0 94,6 23,6 7,5 0,02 0.0 4,3 10,5 1,6 0,56 0,07 0.0 0,29 0,048 0 0,01 0,0 87,9 19,6 4,4 0,0 0,7 6.0 17,7 5,3 0,87 0,12 0,011 0,32 0,058 0,03 0,04 0,0 90,1 21,5 6,1 0,01 2,8 8,5 20,5 12,7 1,21 0,16 0,015 0,38 0,061 0,1 0,08 0,001 95,8 23,2 6,6 0,01 18,3 км ниже города средняя максим. миним. 10,0 10,8 15,7 8,37 0.0 3,5 12,3 1,8 0,27 0,08 0,003 0,26 0,055 0,0 0,01 0,0 86,6 20 5,6 0,0 1,4 6,3 18,2 9,4 0,76 0,12 0,008 0,24 0,046 0,02 0,03 0,001 95,0 20,4 6,7 0,01 6.0 8,5 21,3 28,7 1,4 0,17 0,016 0,42 0,078 0,09 0,08 0,003 97,0 22,0 7,8 0,02 0.0 3,9 12,6 2,6 0,38 0,08 0,0 0,1 0,01 0,0 0,01 0, 92,1 17,2 5,6 0,0 По данным ЛИН СО РАН (анализы выполнены в ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Иркутской области») концентрация формальдегида в воде небольшая, но, тем не менее, величина ее близка к ПДК (0,05 мг/дм3) как в фоновом районе, так и в районе поступления промышленных сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в УстьИлимске (предел определения 0,01 мг/дм3). Значительно увеличивается концентрация формальдегида в воде Ангары после впадения в нее р. М. Яросама (в 17,6-22,6 раз выше ПДК), через 7 км ниже по течению содержание формальдегида в воде ниже предела обнаружения. В районе сброса сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске содержание аммонийного азота находится на уровне его концентрации в сточных водах, содержание нитратов и фосфатов является более низким, чем в сточной воде. Рост концентрации хлоридов и сульфатов в воде Ангары в этом районе происходит примерно в тех же пропорциях, как и содержание их в сточных водах – концентрация хлоридов возрастает на 4 мг/дм3, сульфатов - на 1,3 мг/дм3. Значительно возрастает концентрация нефтепродуктов - до 0,3 мг/дм3 (в 5 раз по сравнению с фоном), что не должно произойти, если принять во внимание, что концентрация их в сточных водах 0,025 мг/дм3. 68 По данным Филиала ОАО «Группа «Илим» (письмо от 24.07.2008 №ФУ 122200012/307) сточные воды поступают на очистные сооружения проектной мощностью 298000 м3 очищенных вод в сутки, в т.ч. производственных сточных вод 245000 м3/сут., хозбытовых сточных вод 53000 м3/сут. Очистные сооружения и рассеивающий выпуск построены в полном объеме с учетом их эксплуатации при уровне воды 209,6 м. Качество сбрасываемых вод в настоящее время удовлетворяет разрешениям природоохранных организаций. В настоящее время на предприятии ведется масштабная работа по улучшению качества сбрасываемых сточных вод по двум основным направлениям: повышение уровня очистки сточных вод; совершенствование технологического процесса. В 2006-2008 гг. Филиалом ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске проведена реконструкция аэротенков очистных сооружений с заменой системы аэрации (с целью улучшения кислородного режима биологической ступени очистки стоков), проводится реконструкция отстойников (установка тонкослойных блоков на вторичных отстойниках с целью уменьшения содержания взвешенных веществ в стоках). На предприятии планируются дальнейшие мероприятия по улучшению качества сточных вод. Таким образом, исходя из имеющихся данных, влияние сбросов по левому берегу Ангары (УИТЭЦ с коммунальными водами города и УИГЭС) приводит к росту концентрации сульфатов, органического вещества, незначительному увеличению содержания аммонийного азота, хлоридов, нефтепродуктов. По данным ИУГМС и ЛИН СО РАН сброс сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске увеличивает в воде Ангары содержание органических веществ, лигнина и нефтепродуктов, в месте выпуска - сульфатов, хлоридов и метанола. Поступление сточных вод УИ ЛДЗ через р. М. Яросама приводит к локальному значительному загрязнению воды р. Ангары формальдегидом. Рассчитанный на основе выше представленных материалов прирост концентрации загрязняющих веществ со всех промышленных предприятий (Филиал ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске, ОАО «Усть-Илимский лесопильно-деревообрабатывающий завод, «Участок ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго»), свидетельствует о том, что сточные воды дают максимальный прирост концентрации по хлоридам, фосфору и СПАВ (1-4%), прирост концентрации железа и метанола составляет сотые доли процента, остальных компонентов - десятые доли процента от содержания их в воде Ангары (таблица 3.6). Согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 сумма отношений фактических концентраций к допустимым концентрациям обнаруженных химических веществ, относящихся к 1 и 69 2 классу опасности по санитарно-токсикологическому признаку вредности, не должна превышать 1. Эта сумма для воды р. Ангары составляет 0,66, т.е. норматив по санитарнотоксикологическому признаку не превышен. Таблица 3.6 - Прирост концентрации веществ в воде р. Ангары после поступления сточных вод промышленных предприятий и коммунальных сточных вод г. Усть-Илимска. Показатель Взвешенные вещества Нефтепродукты Сухой остаток Фенолы Жиры Орг. сернистые соединения Сероводород Формальдегид Фосфор метанол Азот аммонийный Нитриты Нитраты Сульфаты Хлориды СПАВ Железо Прирост концентрации, мг/дм3 0,013766 0,000032 0,960500 0,000010 0,000674 0,000002 0,000002 0,000061 0,000181 0,000573 0,000163 0,000016 0,000977 0,051615 0,294266 0,000051 0,000008 Прирост концентрации, % от средней концентрации* 0,39 0,16 0,26 0,15 1,13 0,03 0,08 0,02 0,15 0,44 4,20 2,55 0,02 * Прирост концентрации, % от средней концентрации в воде Ангары, представленной в таблице 3.1. Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в местах рекреационного водопользования определяют повышение количества взвешенного вещества после поступления промышленных стоков по сравнению с фоном не более чем на 0,75 мг/дм3, рН - 6,5-8,5, содержание кислорода не менее 4 мг/дм3, БПК5 – 4 мгО2/дм3, ХПК – 30 мгО/дм3. В воде Ангары ниже поступления сточных вод участка ТВСиК УстьИлимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» и филиала ОАО «Группа Илим» в УстьИлимске величина рН находится в указанном диапазоне, значение БПК5 и ХПК ниже указанных величин, а концентрация кислорода значительно выше. По данным ежемесячных измерений лаборатории МУП участка ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» в мае-сентябре 2003-2005 гг. только в двух случаях увеличение взвешенного вещества после поступления промышленных стоков УИ ТЭЦ (левый берег) составило 0,4 и 1,4 мг/дм3, в остальное время содержание взвешенного вещества в 0,5 км ниже сброса было меньше. После поступления промышленных стоков филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске (правый берег) количество взвешенного вещества в 1999 г. (по данным Иркутского УГМС) на расстоянии 0,5 км ниже сброса превысило фон на 3,6 мг/дм3, а в 2,8 км ниже сброса - на 8,0 мг/л. В 2000 г. количество взвешенного вещества 70 в 0,5 км ниже сброса было меньше на 0,2 мг/дм3, а в 2,8 км ниже сброса – больше на 0,1 мг/дм3 по сравнению с фоном. Из этого можно сделать вывод, что увеличение взвешенного вещества после поступления сточных вод происходит не всегда. Согласно СанПиН 2.1.5.980-00 содержание химических веществ в воде р. Ангары после поступления промышленных вод соответствует общим требованиям к составу и свойствам воды водных объектов в местах рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест. Возможно периодическое превышение нормативов по содержанию взвешенного вещества. Согласно МУ 2.1.5.1183-03 по содержанию взвешенных веществ и органических веществ (БПК5, ХПК) вода р. Ангара от плотины УИГЭС до места ниже выпуска сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске может быть использована для технического водоснабжения. В настоящее время содержание нефтепродуктов, лигнина, фенола, формальдегида в воде р. Ангары в районе поступления сточных вод филиала ОАО «Группа Илим» в УстьИлимске превышает значения ПДКр (таблица 3.6.1). Для некоторых показателей (ванадий, медь и хром) нижний предел метода определения является более высоким, чем данное значение, поэтому внесение их в список веществ, превышающих ПДКр, является спорным. Концентрации остальных показателей вышеназванное значение не превышает. Таблица 3.6.1 Показатели состава и свойств воды, сбрасываемой основными предприятиями Горнодобывающие Показатель состава и свойств воды Объем сточных вод тыс.м3 в год Взвешенные вещества Хлориды Сульфаты Фосфор общий Азот нитритный Азот нитратный Азот аммонийный БПКполн Нефтепродукты Фенолы СПАВ Метанол Железо Хром г. Усть-Илимск, сточные воды УИ ТЭЦ Лесного комплекса филиал ОАО «Группа Илим» в УИЛДЗ Усть-Илимске 4319,7 83861,4 479,2 10,96 33,98 20,91 1,528 0,289 13,07 2,42 14,08 0,269 0,734 0,188 0 16,136 354,989 61,541 0,146 0,006 0,550 0,08 2,12 0,025 0,013 0,058 0,694 - 3030,05 2,68 0,16 0,002 - 71 3.4. Оценка качества воды притоков р. Ангара на участке между створами УстьИлимской и Богучанской ГЭС в современных условиях Химический состав воды р. Ангара на участке между створами Усть-Илимской и Богучанской ГЭС формируется за счет Байкальского стока (93%), трансформированного в водохранилищах. Однако минеральный состав воды не претерпевает значительных сезонных изменений ниже по течению реки. По химическому составу вода относится к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу, имеет слабощелочную реакцию (рН – 7,25-7,85), в периоды интенсивного фотосинтеза величина рН возрастает до 8,45. Вода р. Ангара и ее притоков мягкая или очень мягкая. Величина общей жесткости колеблется от 1,5 до 1,8 мг-экв./дм3. Преобладающим анионом является гидрокарбонатный ион (81-100 мг/дм3), содержание сульфатов составляет 11,7-16,8 мг/дм3, хлоридов - 7,0-16,8 мг/дм3. Среди катионов ведущее положение занимает кальций (19-26 мг/дм3), на втором месте магний (5,8-6,8 мг/дм3). Концентрация натрия варьируют в пределах 5,8-10,6 мг/дм3. Содержание калия невысокое - 1,05-1,23 мг/дм3. Притоки, впадающие в водохранилище на нижнем участке (Кода, Кова, Парта), в период межени кратковременно могут изменять тип и класс воды на гидрокарбонатнохлоридно-натриевый. Это происходит в результате фильтрации в русло рек подземных солоноватых и соленых вод с минерализацией до 2000 мг/дм3. В верхнем течении рек в меженный период отмечена фильтрация подземных вод с содержанием сульфатного иона до 300 мг/дм3. Под влиянием вод притоков происходит заметное увеличение концентраций растворенных веществ (рисунок 3.1) в воде р. Ангары от нижнего бьефа Усть-Илимской ГЭС до створа будущей Богучанской ГЭС и дальше до устья р. Ангары (Егорова, Стрижова, 1985). Величина минерализация воды изменяется от 86,6 до 154,6 мг/дм3. В период прохождения паводка она является наименьшей (86,6-107,4 мг/дм3), а в зимнюю и летнюю межень - наибольшей (140,4-154,6 мг/дм3). Осенью 2006 г. по данным ИВЭП ДВО РАН в районе с. Простихино она составляла 160,6 мг/дм3. Изучение температурного режима показало, что ниже плотины Усть-Илимской ГЭС (верхний участок будущего водохранилища около 25 км) на него большое влияние оказывает сброс холодных глубинных вод водохранилища. Температура воды на этом участке составляет 4,4°С, вниз по течению она постепенно возрастает. 72 180 Минерализация, мг/л 170 160 150 140 130 Пос.Мотыгино перед Стрелкой Пос.Каменка Пос.Артюгино Ниже р. Кода Богучанская ГЭС (перед Богучанская ГЭС (после Ниже р. Мура Пос.Богучаны Рожково Ниже р. Кова Пос.Кежма Ниже р. Парма Запорожная Пос.Паново н.б.УстьИлимской Пос.Кеуль остров Березовский Пос.Едорма 120 Рисунок 3.1. Минерализация воды р. Ангары, август 2006 г. Растворенный кислород. Для воды р. Ангара характерно высокое насыщение воды кислородом. Концентрация растворенного кислорода изменяется в пределах 8,312,4 мг/дм3. Низкое насыщение воды кислородом (82-95%) из-за влияния Усть-Илимского водохранилища прослеживается до о. Березовский (рисунок 3.2). Зимой уровень содержания кислорода находится в пределах 11,4-12,4 мг/дм3, в летний период, в результате усиления бактериальной активности, концентрация кислорода снижается до 8,3-9,1 мг/дм3. Рисунок 3.2. Насыщение воды р. Ангары кислородом, август 2006 г. Интенсивные процессы фотосинтеза на мелководьях и приустьевых участках рек, покрытых обширными зарослями макрофитов, обусловливают пересыщение водных масс 73 растворенным кислородом до 147-160% насыщения при абсолютных значениях 8,712,8 мг/дм3 (Егорова, Стрижова, 1985). Активная ассимиляция водной растительностью растворенного диоксида углерода, содержание которого не превышает 1,14 мг/дм3 вне зоны влияния глубинных вод вышерасположенного водохранилища, приводит к сдвигу карбонатного равновесия и увеличению величины рН до 8,4-9,3 (Егорова, Стрижова, 1985). На участке зоны влияния водохранилища до о. Березовский величина рН находится в пределах 7,5-7,8 (рисунок 3.3), содержание диоксида углерода 2-3,5 мг/дм3. Рисунок 3.3. Величина рН воды р. Ангары, август 2006 г. Биогенные и органические вещества. Среди минеральных форм азота в воде отмечено преобладание аммонийного азота, среднегодовая концентрация которого величины ПДКр не превышает (таблица 3.7). Максимальное содержание этого вещества, обусловленное поступлением с водосбора, отмечалось весной 2001 года (до 2,08 мг/дм3). Уровень содержания нитратного азота в воде Ангары также на 3-4 порядка ниже величины ПДКр. Максимальная его концентрация составляет 0,92 мг/дм3, а нитритного азота 0,035 мг/дм3. Нередко эти вещества в воде присутствуют в концентрациях ниже предела обнаружения. В отличие от азота фосфор мигрирует вместе с взвешенными веществами. В воде Ангары при низком содержании этих веществ концентрация общего фосфора невелика (таблица 3.7). Распределение этого вещества по продольному профилю реки иллюстрируется рисунком 3.4. Содержание общего железа варьировало от 0,02 до 0,07 мг/дм3 (Егорова, Стрижова, 1985). 74 Таблица 3.7 - Химические показатели качества воды р. Ангары, 2000-2002 гг.1 Месяцы Показатели, мг/л Кислород ХПК БПК5 Среднее ПДК мг/дм3 <6.0 02 11,9 11,9 03 12,4 11,4 04 10,5 9,5 05 9,1 10,2 06 9,0 9,6 07 8,9 8,3 08 9,1 9,4 09 __-_ 11,4 10 12,1 12,0 10,4 10,4 14,7 22,5 2,3 2,2 12,8 18,4 1,9 1,8 30,3 23,9 1,6 1,9 44,8 36,1 1,7 2,2 26,8 30,7 1,7 1,7 22,5 21,0 1,8 0,8 16,4 17,6 0,8 0,8 _-_ 20,3 _-_ 2,2 16,2 22,2 1,7 1,1 23,0 23,6 1,7 1,6 Аммонийный азот Нитратный азот 0,01 0,00 0,020 0,020 0,016 Фосфор общий 0,30 Железо общее 0,22 0,000 Медь 0,004 0,036 Цинк 0,061 0,051 .Алюминий 0,000 0,007 Марганец 0,006 0,002 Фенолы 0,000 0,41 Нефтепродукты 0,35 0,04 СПАВ 0,07 Примечания: 1 Прочерк пос. Богучаны 0,00 0,18 0,00 0,93 0,080 0,060 0,020 0,040 0,014 0,025 0,08 0,36 0,14 0,31 0,005 0,004 0,005 0,005 0,035 0,027 0,055 0,029 0,000 0,030 0,000 0,050 0,007 0,036 0,007 0,050 0,003 0,004 0,000 0,003 0,12 0,26 0,13 0,27 0,09 0,01 0,02 0,02 - измерения не 1,53 0,37 0,17 0,06 _-_ 0,61 1,27 0,00 0,08 0,17 0,000 0,000 0,007 0,007 _-_ 0,000 0,000 0,000 0,000 000 0,019 0,035 0,023 0,050 0,88 0,40 0,29 0,26 _-_ 0,51 0,33 0,18 0,08 0,16 0,017 0,013 0,025 0,004 _-_ 0,007 0,005 0,007 0,003 0,005 0,048 0,080 0,077 0,031 _-_ 0,094 0,114 0,026 0,025 0,050 0,180 0,080 0,000 0,031 _-_ 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,056 0,076 0,042 0,008 _-_ 0,023 0,041 0,018 0,009 0,005 0,009 0,006 0,003 0,007 _-_ 0,005 0,003 0,002 0,000 0,006 0,07 0,11 0,29 0,19 _-_ 0,10 0,14 0,15 0,21 0,36 0,03 0,02 0,01 0,01 _-_ 0,02 0,01 0,01 0,00 проводились; 2. Над чертой - район с. 0,07 0,30 0,10 0,34 0,000 0,022 0,000 0,008 0,020 0,025 0,38 0,37 0,21 0,24 0,009 0,010 0,008 0,005 0,020 0,044 0,050 0,049 0,000 0,046 0,000 0,011 0,007 0,030 0,006 0,018 0,002 0,004 0,004 0,003 0,18 0,20 0,21 0,21 0,01 0,03 0,01 0,02 Кежма. под чертой РО43-, мг/л 0,05 0,04 0,03 0,02 Пос.Мотыгино перед Стрелкой Пос.Каменка Пос.Артюгино Ниже р. Кода Богучанская ГЭС (перед Богучанская ГЭС (после Ниже р. Мура Пос.Богучаны Рожково Ниже р. Кова Пос.Кежма Ниже р. Парма Запорожная Пос.Паново н.б.УстьИлимской Пос.Кеуль остров Березовский Пос.Едорма 0,01 Рисунок 3.4. Содержание фосфатов (мг/дм3) в воде р. Ангары, август 2006 г. 1 Материалы Красноярского управления Росгидромета (Отчет НИИ ЭРВНБ от 2003 г.) 75 30,0 2,0 0,39 9,0 0,05 0,10 0,001 0,01 0,04 0,01 0,001 0,05 0,01 - район Таким образом, по мере продвижения воды р. Ангара вниз по течению от створа плотины Усть-Илимской ГЭС под влиянием боковой приточности ее физико-химические свойства нормализуются. Вместе с тем, необходимо отметить, что по некоторым показателям (например, по фосфору) крупные притоки обусловливают существенные скачки увеличения содержания элементов. Воде р. Ангары свойственна низкая цветность, в летний период она находится в пределах 10-21°, во время весенних паводков цветность воды возрастает до 44-73°, что обусловлено, главным образом, присутствием гумусовых веществ в поверхностном стоке. Содержание общего органического вещества (по величине ХПК) в среднем составляет 23,0-23,6 мг О/дм3. Максимальное значение ХПК (30,1-44,8 мг О/дм3) также характерно для весеннего паводка, после его прохождения содержание органического вещества снижается до 16,2-22,5 мг О/дм3 (таблица 3.7). Значения БПК5 изменяются в пределах 0,8-2,3 мг О2/дм3 и большей частью не превышают значения ПДКр (таблица 3.7). Исходя из косвенных характеристик (цветность, ХПК, БПК5), уровень загрязненности органическим веществом на участке реки между с. Кежма и пос. Богучаны является низким, и вода по этим показателям является чистой. Загрязняющие вещества. Качество воды р. Ангара в основном определяется качеством воды, поступающей из Усть-Илимского водохранилища. Нижняя часть этого водохранилища находится под воздействием промышленных сбросов Братского ЛПК, Братского алюминиевого завода и Коршунского горно-обогатительного комбината, поэтому качество воды ухудшается до IV класса, она классифицируется как «грязная» и «очень грязная». Анализ материалов, представленных в Государственных докладах «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области» за разные годы, показал, что наиболее критическая ситуация загрязнения ангарской воды отмечалась в 1997-1998 годы. 1997 году в Усть-Илимском водохранилище Иркутскгидрометом зарегистрировано В и реке Ангара (г. Усть-Илимск) экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ) поверхностных вод сульфидами и сероводородом с максимальной концентрацией 5000 ПДК; лигнином - 87.2 ПДК; формальдегидом - 20 ПДК; высокое загрязнение (ВЗ) лигнином, формальдегидом, марганцем, железом общим. Эти объекты были включены в «Приоритетный список водных объектов, требующих первоочередного осуществления водоохранных мероприятий» (Краткая версия …, 1997). В 1998 г. Иркутским УГМС зарегистрированы случаи экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ) вод Братского и Усть-Илимского водохранилищ сульфидами и 76 сероводородом с максимальной концентрацией 6800 ПДК; лигнином - 89.1 ПДК; формальдегидом с наибольшим значением 10 ПДК и высокого загрязнения (ВЗ) лигнином, формальдегидом и ртутью. Увеличение валового сброса органических загрязнений (БПКпол.), взвешенных веществ, хлоридов, сульфатов, фенола, формальдегида, метанола, органических сернистых соединений произошло в связи с ростом объемов производства на ОАО "Братсккомплексхолдинг", увеличением выпуска товарной продукции целлюлозного завода ОАО "Усть-Илимский лесопромышленный концерн" (Государственный доклад …, 1998). Государственные доклады Госкомэкологии Иркутской области за 2005-2007 гг. и материалы, выставленные на сайте Министерства природных ресурсов и экологии РФ, показывают, что проблемы загрязнения водных объектов в бассейне р. Ангара в пределах Иркутской области по-прежнему актуальны. В поверхностные водные объекты в бассейне р. Ангара в пределах Иркутской области в 2007 году сброшено 948,70 млн.м3 сточных вод, что на 18,17 млн.м3 (2,0%) больше, чем в 2006 году. Основное количество в общем стоке сточных вод приходится на недостаточно очищенные сточные воды – 60,5%; отмечено возрастание доли нормативночистых сточных вод – 20,7% (в 2005 г. – 14.69%, в 2006 г. – 17,5%); объем загрязненных без очистки сточных вод составляет в общем объеме сточных вод 17,3%. В водоемы вместе со сточными водами за 2007 год поступило 218,2 тыс. тонн хлоридов, 59,5 тыс. тонн сульфатов, 1,2 тыс. тонн азота аммонийного, 32 кг ртути (2006 – 108 кг) и ряд других веществ (таблица 3.7.1). По объему сброса загрязненных вод лидируют следующие города: Братск (22,4% от общего сброса), Ангарск (18%), Иркутск (12,1%), Усть-Илимск (8,6%), Усолье-Сибирское (6,4%) (Государственный доклад …, 2008). Перенос загрязняющих веществ, последующее их разбавление и самоочищение определяются особенностями режима течений и процессами перемешивания. Однако, несмотря на высокую самоочищающую способность водных масс р. Ангары, концентрации загрязняющих веществ под действием высокой антропогенной нагрузки превышают значения ПДКр. Исследования свидетельствуют, КНЦ что СО основное РАН (Экологическая загрязнение реки безопасность тяжелыми …, 1993) металлами (ТМ), нефтепродуктами и фенолами происходит на участке, прилегающем к плотине УстьИлимской ГЭС. Наиболее загрязненный район реки (пос. Невон) - в 28 км ниже сброса сточных вод Усть-Илимского ЛПК, где содержание загрязняющих веществ (ПДКр): меди, марганца и цинка составляет 5-7, алюминия - 15, нефтепродуктов -16, фенолов - 8. В количестве 0,84 мг/дм3 в воде отмечено присутствие ртути. 77 Таблица 3.7.1 - Основные загрязняющие вещества, поступившие в водные объекты бассейна р. Ангара со сточными водами в 2007 году (Государственный доклад …, 2008). № п/п 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. Загрязняющее вещество Масса сброса, т сухой остаток БПК полн взвешенные вещества ХПК хлориды сульфаты нитраты азот аммонийный фосфор общий железо алюминий магний марганец цинк медь никель фтор цианиды ртуть метанол нефтепродукты СПАВ хлороформ формальдегид фенолы фурфурол органические сернистые соединения скипидар танин сероводород 209920 6200 6100 1850 218240 59520 9,7 1150 640 95,5 17,0 2069,5 8,1 3,9 1,4 0,38 55,7 0,06 0,032 93,0 93,0 41,8 22,2 14.4 3,8 0,11 0,74 3,7 0,8 0,068 В таблице 3.7.2 приведены данные по качеству воды, поступающей в нижний бьеф Усть-Илимской ГЭС до места сброса сточных вод Усть-Илимского ЛПК и коммунальных предприятий г. Усть-Илимск и п. Невон («Оценка существующего…», КНИИГиМС, кн. 1, 2007). Для составления таблицы были использованы материалы многолетних наблюдений Общегосударственной сети наблюдений (ОГСН), исследования Красноярского научного цента (КНЦ СО РАН). 78 Таблица 3.7.2 - Результаты многолетних исследований качества воды в нижнем бьефе Усть-Илимской ГЭС по данным Общегосударственной сети наблюдений и Красноярского Кларки 4 3 2 0,05 0,5 КОр ПДКр 5 2 0,1 0,5 10 КОс Обобщенные показатели 1 ХПК мг/л 2 БПК5 мг/л 3 Нефтепродукты мг/л 4 АПАВ мг/л 5 Цветность Pt-Co мг/л Неорганические вещества 6 Бериллий мкг/л 7 Ртуть мкг/л 8 Селен мкг/л 9 Мышьяк мкг/л 10 Барий мкг/л 11 Молибден мкг/л 12 Алюминий мкг/л 13 Кремний мг/л 14 Никель мг/л 15 Марганец мг/л 16 Железо мг/л 17 Медь мг/л 18 Цинк мг/л 19 Нитрит-ион мг/л 20 Аммоний мг/л Сероводород мг/л Органические вещества 21 Бенз(а)пирен нг/л 22 ГХЦГ-линдан мкг/л 23 ДДТ мкг/л 24 Формальдегид мг/л 25 Хлороформ мг/л Спирт метиловый 26 (метанол) мг/л Метилмер27 каптан мкг/л 28 Фенол мг/л Алкилсульфонаты (лигно29 сульфонаты) мг/л Смолистые вещества из 30 древесины мг/л ПДКс Единицы измерения № Показатели научного центра СО РАН («Оценка существующего…», КНИИГиМС, кн. 1, 2007) Створы отбора проб воды р. Ангары (км от устья) Исток Нижний бьеф (1853) УИГЭС-8Г5 ОГСН ОГСН КНЦ 8-12 0,9-1,4 0,0-0,4 3 4 12-16 14-2,3 0,16-0,28 0-2 0,2 0,5 10 50 100 250 500 10 0,1 0,1 (0,5) 0,3 (1,0) 1 1 3 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 2 0,003 4 0,3 0,01 1,6 10 1300 1,2 40 0,02 0,01 0,1 0,1 0,001 0,01 0,08 (0,02) 0,5 - 0,5 2 2 0,05 0,02 1 I 2 2 2 0,01 0,01 0,005 1 3 3 2 0,1 0,4 0,2 0,001 4 4 0,001 3 0,5 4 1 2 79 1 2 3 4 3 4 3 3 3 3 3 - 0,07 0,2 2 20 1 0,002 0,01 0,1 0,007 0,02 15 24 0,1 0,001 16 0,025 0,68 <1 <1 21 <0,2 425 1-2 3,5 0,0068 0,008 0,004 0,01 0,02 0,04 0,09 0,006 0,03 0,0-0,001 0,003-0,006 0,005 0,00-0,04 0,09-0,13 0,1 0,86 0,3 0,0-0,006 0,004-0,01 <0,002 <0,02 -0,007 0,2-0,38 <0,2 0,44-0,46 0,0-0,003 0,002-0,004 0,002 <0,4 0-0,02 Ниже Усть-Илимского водохранилища антропогенная нагрузка на р. Ангара снижается. Основными источниками загрязнения р. Ангара здесь являются водный транспорт и лесосплав. растительности Обилие оказывает островов, существенное отмелей, влияние на зарослей скорость мягкой течения водной реки, пространственное распределение и концентрацию загрязняющих веществ. Наблюдениями установлено, что в районе с. Кежма уровень загрязнения воды медью, железом, марганцем и алюминием является более высоким, чем в районе пос. Богучаны (таблица 3.7), причем концентрация марганца и алюминия нормативных показателей не превышала. Уровень содержания цинка в воде Ангары у с. Кежмы и пос. Богучаны в среднем составляет 4,4-4,9 ПДК. Высокая концентрация металлов в основном отмечена в период весеннего половодья. Содержание фенолов находится в пределах природного фона. Появление их в воде обусловлено разложением древесины, а также выделением в воду живыми и разлагающимися водными растениями. Содержание нефтепродуктов в среднем составляет 0,20 мг/дм3 (4 ПДК), что значительно ниже, чем в нижнем бьефе Усть-Илимской ГЭС (16 ПДК). В период паводков в воде отмечены пестициды. Таким образом, сравнительно высокая разбавляющая и самоочищающая способность многоводной реки благоприятствует определенному улучшению качества воды вниз по течению, но из-за влияния сбросов вышележащего гидроузла уровень загрязнения реки по-прежнему остается высоким. Основными загрязняющими компонентами являются металлы (медь, цинк, марганец), в меньшей степени - нефтепродукты и фенолы. По признаку повторяемости случаев загрязненности отмечена характерная загрязненность воды для меди, цинка (повторяемость - более 50%), для марганца, нефтепродуктов, фенолов устойчивая загрязненность (повторяемость - 33%). Комбинаторный индекс загрязненности воды (КИЗ), рассчитанный по химическим показателям за 2000-2002 гг., у с. Кежма оценивается Ш классом, пос. Богучаны - II классом, т.е. вода р. Ангара в зоне Богучанского водохранилища по гидрохимическим показателям классифицируется как «загрязненная - грязная». Исследование качества воды в 2002 г. на метилмеркаптан (ПДКс составляет 0,2 мкг/дм3), показало его присутствие в трех пробах воды, отобранных: 1 км ниже сброса сточных вод Усть-Илимского ЛПК (8 мкг/дм3), 3 км ниже п. Кежма (4 мкг/дм3), 2 км выше с. Богучаны (З мкг/дм3). Учитывая неустойчивость этого соединения в речной воде (менее чем за 12 часов) на основании разовых анализов трудно говорить о загрязнении воды метилмеркаптаном, тем более что это вещество может образовываться при метаболизме 80 живых клеток (возможно, высшей водной растительности, занимающей 3-10% русла реки). Ртуть в воде Ангары определяли СКТБ «Наука» в 2002 г. и ЛИН СО РАН. Лимнологическим институтом СО РАН исследования проводились в августе 2006 г. на 12 станциях от плотины Усть-Илимской ГЭС до плотины Богучанской ГЭС и ниже шлюзов последней на 9 станциях (отбор проб воды проводился на середине реки). В пробах воды, отобранных 21-24 августа, зарегистрирована ртуть с концентрацией 0,04-0,07 мкг/дм3 Анализ выполнен в аккредитованном аналитическом центре Института Геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН. Данные СКТБ (<0,05 и 0,05 мкг/л) на порядок выше и находятся на уровне нижнего диапазона применяемого ими метода определения. В качестве фоновых значений примем концентрации 0,002-0,004 мкг/л, полученные в Институте Геохимии (Отчет оценки …, 2007). Таким образом, вода р. Ангара как объект хозяйственно-питьевого и культурнобытового пользования удовлетворяет санитарным правилам и нормам, а как объект рыбохозяйственного пользования - нет. При анализе загрязненности по признаку повторяемости выделяются, как качественно различимые, следующие характеристики: загрязненность может наблюдаться в отдельных пробах, т.е. быть единичной; загрязненность может быть неустойчивой; может не являться подавляющей, но в то же время явно имеет устойчивый характер и, наконец, загрязненность Качественным может выражением быть подавляющей, выделенных т.е. характеристик являться характерной. загрязненности воды присуждаются количественные оценки в баллах. Используя эту ступень классификации при обобщении аналитического материала по отдельным загрязняющим веществам, получают, например, следующие характеристики: «случайная загрязненность фенолами», «характерная загрязненность нефтепродуктами» и др. Таким образом, предлагаемая УГМС методика позволяет оценить насколько характерно данное загрязнение воды для каждого рассматриваемого региона. В таблице 3.8 представлены те же показатели качества воды в районе с. Кежма, рассмотренные с позиций фактора повторяемости (данные УГМС Красноярского края). За весь период наблюдений по признаку повторяемости случаев загрязненности от 50 до 100 процентов отмечена характерная загрязненность воды соединениями металлов - меди, цинка, железа, марганца, алюминия по ПДКр; фенолами, нефтепродуктами, легко окисляемыми органическими веществами (по БПК). По этому же признаку прослеживается загрязненность воды органическими соединениями (по ХПК) от 81 устойчивой, а в большинстве случаев - до характерной, по альфа, гамма гексахлорциклогексану - неустойчивой. Таким образом, из анализа аналитических данных Росгидромета по Красноярскому краю следует, что для воды данного региона характерна загрязненность фенолами, нефтепродуктами, легко окисляемыми органическими веществами (величина БПК5), а также устойчивая загрязненность органическими соединениями (превышение величины ХПК). Индивидуальный состав органических загрязнителей, обусловливающих аномально высокие значения последних, на территории Красноярского края не определялся. Содержание металлов выше, чем в пробах ангарской воды, отбираемых в устье реки. Концентрация промышленности на сравнительно небольшой территории, преимущественно на берегах р. Ангары, приводит к возникновению социальноэкономических проблем, среди которых основное значение имеет ухудшение качества природных вод вследствие сбросов загрязнённых сточных вод. По объёму таких вод Ангарский бассейн уступает только Волжскому, всего 2-3% стоков, прошедших через очистные сооружения, можно считать нормативно очищенными. В регионе низка доля оборотного и повторного водоснабжения, во многих городах очистные сооружения перегружены, работают неэффективно, строительство новых почти прекратилось, хотя нехватка их в ряде населенных пунктов весьма ощутима. В результате загрязнение реки и водохранилищ по многим химическим и бактериологическим ингредиентам (нефтепродукты, фенолы, органические вещества, тяжелые меаллы, асфальтены и др.) очень велико; концентрации загрязнений в воде, донных отложениях, рыбе часто превышают десятки, и даже сотни ПДК. Анализ состояния реки при определении нормативов сбросов загрязняющих веществ по бассейновому принципу показал, что ассимилирующая способность реки исчерпана уже с истока по рыбохозяйственному и токсикологическому лимитирующему показателю вредности. К указанным признакам относятся: нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы, нитриты, аммоний солевой, сероорганические и хлорорганические соединения (Государственный доклад …, 2007). Оценка пригодности воды для нужд водоснабжения, культурно-бытовых, рыбохозяйственных целей По комплексу наблюдаемых показателей и по пригодности для отдельных видов водопользования вода р. Ангара в зоне затопления Богучанского водохранилища 82 характеризуется по качеству от III до IV класса, т.е. от «грязной» (по санитарным ПДК) до «очень грязной» (по требованиям к ПДК рыбохозяйственных водоемов). Таким образом, вышеозначенные параметры не являются критическими для оценки санитарного состояния воды р. Ангара, но оказываются критическими по нормативам Главрыбводнадзора. Исключения составляют результаты определения нефтепродуктов, средняя «фоновая» величина концентраций которых за период с 1994 по 2001 гг. превышает даже санитарные ПДК. Данные последних измерений 2002 г. показывают, что количество нефтепродуктов находится на уровне 0,41 единиц ПДКс и 2,5 единиц ПДКр. В воде р. Ангара по данным Управления гидрометеорологической службы по Иркутской области (Государственный доклад …, 1997, 2008) превышено содержание фенола относительно норматива как ниже выпуска сточных вод Филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске, так и выше поступления сточных вод. Содержание остальных компонентов в сточных водах Филиала ОАО «Группа «Илим» в г. Усть-Илимске и участка ТВСиК Усть-Илимская ТЭЦ филиал ОАО «Иркутскэнерго» в воде р. Ангара не превышает допустимые нормативы. По содержанию взвешенных и органических веществ (БПК5, ХПК) вода р. Ангары от плотины УИГЭС и ниже выпуска сточных вод УИЛПК может быть использована для технического водоснабжения согласно (МУ 2.1.5.1183-03). 3.5. Характеристика р. Ангара по микробиологическим показателям в зоне затопления В связи со строительством Богучанской ГЭС Лимнологическим институтом СО РАН в 1984 г. (Земская, 1986) были проведены микробиологические исследования р. Ангара для оценки ее сообществ как потенциального биофонда в условиях зарегулирования. По основным морфологическим особенностям Богучанское водохранилище близко к ангарской части Усть-Илимского. В 1984 г. содержание микроорганизмов в р. Ангара ниже Усть-Илимского водохранилища зависело от стока их из вышерасположенного водохранилища. Поскольку сбрасывались глубинные слои воды с низкими температурами, численность микроорганизмов была невелика и не превышала показателей, отмеченных в 70-е годы для р. Ангара (Путятина, Трямкина, 1975). Для исследованного участка р. Ангара в среднем общая численность составляла весной 0,7 млн.кл/мл и летом 1,14 млн.кл/мл. Сильнее она варьировала в летний период, наибольшие значения отмечались в нижней 83 части реки (более 2 млн.кл/мл), где были выше температура воды и концентрация растворенных веществ. Весной колебания численности по длине реки были незначительны, что согласовывалось с распределением суммарного органического вещества. Увеличение содержания бактерий в период паводка наблюдалось в устьях рек и зависело от количества органического вещества. Среди притоков наиболее богата микроорганизмами р. Кова, где будет сформирован самый большой залив водохранилища – до 75 км длиной. Высокое содержание микроорганизмов в этом районе отмечалось как весной, так и летом. По этому показателю также выделялся ручей Катымов, где отмечалось повышенная численность микроорганизмов почти всех исследованных групп. Очевидно, вместе с ливневыми стоками в реку поступала аллохтонная микрофлора. Вниз по реке содержание микроорганизмов снижалось, что давало основание предполагать, что поступившая микрофлора не развивалась в реке, а погибала, попадая в новые условия. Таблица 3.8 - Характеристика повторяемости загрязненности воды р. Ангара у с. Кежма в 1994-2001 гг. (данные Управления гидрометеорологической службы Красноярского края) Повторяемость по годам, % Характеристика загрязненности воды по признаку повторяемости 1994 1995 2000 2001 О2 растворенный 0 0 0 0 единичная НСОз0 0 0 0 единичная SO42 0 0 0 0 единичная Cl 0 0 0 0 единичная Са 0 0 0 0 единичная Mg 0 0 0 0 единичная Na 0 0 0 0 единичная К 0 0 0 0 единичная Взвешенные вещества 0 0 0 0 единичная ХПК 71 82 57 85 характерная БПК5 50 55 71 14 устойчивая Фенолы 71 50 57 100 характерная Нефтепродукты 71 100 100 100 характерная СПАВ 0 0 0 0 единичная ДДЭ 0 0 0 0 единичная ДДТ 0 0 0 0 единичная α-ГХЦГ 40 0 0 0 неустойчивая γ-ГХЦГ 40 0 0 0 неустойчивая МН4+ 14 0 14 28 неустойчивая Fe* 100 100 100 85 характерная Сu* 100 100 85 100 характерная Zn* 100 100 100 100 характерная Al* 100 100 71 28 характерная Мn* 100 100 28 85 характерная Примечание: *расчет фактора повторяемости проведен исходя из ПДК р для этих показателей Ингредиент Численность сапрофитных бактерий была максимальна в устьях рек, впадающих в р. Ангару, а также в районах, куда поступало аллохтонное органическое вещество. 84 Максимум их количества достигал 4032 кл/мл. В летний период содержание сапрофитов было высоким на станции выше шиверы Курейской (1780 кл/мл), где было много азота, и минимальное – в нижнем бьефе Усть-Илимского водохранилища (195 кл/мл). Весной отношение количества сапрофитов к общей численности микроорганизмов было больше, чем летом, за счет более низкой численности бактериопланктона. Интенсивность развития общего бактериопланктона и сапрофитных бактерий была неодинакова. Время генерации варьировало от 13 до 181 ч. для первых и от 8 до 12 ч. для вторых. Зависимости ее от сезона отмечено не было, колебания весной и летом происходили в вышеуказанных пределах. Численность фенолразлагающих и целлюлозоразрушающих бактерий была выше весной по сравнению с летом. Как в летний, так и в весенний период численность этих микроорганизмов возрастала вниз по течению. Таким образом, учитывая высокую скорость течения р. Ангара и хорошую насыщенность воды кислородом, большое количество шивер, которые являются естественным механическим аэратором, мозаичность в распределении микроорганизмов по длине реки, полагаем, что основная трансформация поступивших в реку органических веществ происходила на расстоянии 5-15 км. Увеличение численности микроорганизмов далее по реке было обусловлено поступлением органических веществ и биогенных элементов с водосборной площади и из притоков. Кроме того, в верхнем течении реки большое значение имел биопродукционный сток из Усть-Илимского водохранилища. Микробиологические исследования нижнего течения Ангары в августе 2006 г. показали, что численность гетеротрофных бактерий, растущих на РПА/10, изменялась от 17 до 1194 кл/мл. Максимальные значения, также как и в предыдущие годы, отмечены ниже устьев рек, питающих Ангару, сохранилась также и тенденция уменьшения численности микроорганизмов от створа плотины Усть-Илимской ГЭС к месту впадения ее в Енисей. Во всех пробах воды нами отмечено наличие целлюлозоразрушающих бактерий. Утилизация целлюлозы проходила с разной степенью интенсивности: наиболее активно эта группа бактерий работала в нижнем течении реки - наблюдалось полное разрушение полоски фильтровальной бумаги на границе «вода-воздух» и присутствие оранжевого пигмента. Условно-патогенные бактерии, растущие на МПА при 37 °С (ОМЧ), встречались в пробах воды на участках реки, испытывающих влияние сточных вод УИЛПК (с 2007 года филиал ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске) (р. Кеуль - 367 кл/мл) и небольших населенных пунктов (р. Кода - 224 кл/мл и дер. Артюгино - 307 кл/мл/мл), здесь же отмечено повышение значений санитарно-показательных микроорганизмов 85 (ОКБ) от 110 до 290 КОЕ/100 мл. На остальных участках реки ОМЧ изменялось от 0 до 84 кл/мл, а количество санитарно-показательных бактерий составляло 0-750 КОЕ/100 мл. Также как и в случае с гетеротрофными бактериями, отмечено снижение численных показателей этих групп микроорганизмов к низовьям реки. Согласно ГОСТ 17.1.3.07-91 воду в нижнем течении реки Ангары в августе 2006 г. по санитарно-микробиологическим показателям можно отнести к категории «чистая» с отдельными участками, качество воды которых характеризуется как «умереннозагрязненные». Исследования проб воды и грунта в мае 2007 г. включали в себя общие микробиологические показатели (общая численность бактерий (ОЧБ), количество гетеротрофов (КГ)) и количественные показатели некоторых специализированных групп микроорганизмов: фенолокисляющих (ФБ), сульфатредуцирующих (СБ) и целлюлозоразрушающих (ЦБ). В исследуемый период содержание микроорганизмов в р. Ангаре ниже УстьИлимского водохранилища зависело от стока их из вышерасположенного водохранилища. Численность микроорганизмов была невелика и не превышала данных, отмеченных в 70-е годы и в 1984 году для р. Ангара (Земская, 1986). Для исследованного участка р. Ангара в среднем общая численность составляла 0,715 млн.кл/мл. Наибольшая численность зарегистрирована нами в районе сброса сточных вод УИЛПК (с 2007 года филиал ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске) – 2,07 млн.кл/мл, но уже на расстоянии 0,5 км от района сброса количество бактериопланктона снижается до 0,28 млн.кл/мл и далее по течению реки испытывает незначительные колебания. Очевидно, это связано с разбавлением реки водами притоков, а также с самоочищающей способностью микрофлоры. Такая же закономерность отмечена и для гетеротрофных бактерий: повышение их количества в районе сброса и уменьшение вниз по течению. Содержание фенолокисляющих бактерий, разрушающих трудноокисляемую фракцию органического вещества, несколько ниже количества гетеротрофов, что указывает на незначительное преобладание в воде реки лабильного (легкоразлагаемого) органического вещества. Для этой группы бактерий сохраняется уже отмеченная ранее закономерность распределения по течению реки. Целлюлозоразрушающие бактерии обнаружены во всех пробах воды, но интенсивность утилизации клетчатки различна. Наибольшее их количество отмечено нами в пробе воды у правого берега в 0,5 км ниже сбросов УИЛПК (с 2007 года филиал ОАО «Группа Илим» в Усть-Илимске). Сульфатредуцирующие бактерии представлены в незначительном количестве, но более значительная их концентрация зарегистрирована в районе сброса 86 сточных вод и в 0,5 км ниже сбросов. Это указывает на характер сбрасываемых вод, которые содержат сульфаты, фенолы, а также и другие органические вещества, на которые реагируют бактерии этой группы. В целом можно отметить, что за период наблюдений 2006-2007 гг. качество воды реки Ангары по микробиологическим показателям по сравнению с исследованиями предыдущих лет (70-80-е гг.) не ухудшилось. Численные показатели исследованных групп микроорганизмов остались на прежнем уровне. Сохранилась и тенденция снижения количественных показателей всех групп бактерий вниз по течению реки - от плотины ГЭС к устью. 3.6. Фитопланктон р. Ангара в районе водохранилища Исследования на участке р. Ангара в районе Богучанского водохранилища были проведены в 1977, 1983-1985, 1992, 1993, 2002, 2007 гг. Зарегистрировано 236 таксонов планктонных водорослей, их состав сходен с таковым усть-илимского участка до зарегулирования – 252. На первом месте по разнообразию видов стоят зеленые (46,6%), затем диатомовые (25,4%) и синезеленые (11%). Однако основная роль в формировании биомассы фитопланктона принадлежит диатомовым, составляющим за период открытой воды 74 (72-75%) от общей биомассы, при участии синезеленых 9 (2-16%) и динофитовых с криптофитовыми 13 (7-20%). В доминирующий комплекс вошли виды, характерные для Усть-Илимского водохранилища: из диатомовых это Stephanodiscus minutulus, Aulacoseira islandica, A. granulata, Asterionella formosa, Fragilaria crotonensis, Tabellaria fenestrata; из синезеленых Aphanizomenon flos-aquae; из криптофитовых Chroomonas acuta, Rhodomonas pusilla, Cryptomonas marssonii; из динофитовых: Gymnodinium coeruleum, Peridinium aciculiferum f. inerme. Весной и осенью, при интенсивном развитии водорослей в приплотинном участке Усть-Илимского водохранилища, в нижний бьеф поступают воды, богатые водорослями. Многолетние исследования в верхнем бьефе Усть-Илимского водохранилища показали, что качественные и количественные показатели фитопланктона изменяются в течение сезонов и в многолетнем аспекте (Воробьева, 1995). Весной, во время гомотермии, при заметном развитии Stephanodiscus minutulus, в нижнем бьефе отмечаются высокие его концентрации. В осенний период регистрируются повышенные концентрации синезеленых водорослей, что также связано с поступлением их со стоком из верхнего водохранилища. Сходная картина наблюдалась на участке реки до зарегулирования средней Ангары Усть-Илимской ГЭС (Воробьева, 1987). В летний период количественные 87 показатели фитопланктона в реке варьировали в большем диапазоне, чем весной и осенью (таблица 3.9). Таблица 3.9 - Численность (тыс. кл/л), биомасса (мг/м3), число видов и индексы сапробности на станциях речного участка в районе Богучанского водохранилища Месяц, год Май, 2007 Июнь 1984 1985 Июль 1984 1985 Август 1983 1992 Сентябрь 1977 1984 1985 2002 Численность 519-1610 Биомасса 341-541 Число видов 20-31 Сапробность 2,35-2,62 96-2006 38-9578 26-665 15-199 8-21 7-16 1,70-2,45 1,89-3,11 118-4522 63,3-267 86-1597 95-291 18-28 14-26 1,86-2,70 1,51-2,02 23,2-517 123-7380 31-437 10-685 8-26 6-23 1,51-1,99 1,47-1,90 87-548 269-2016 78-280 103-907 67-353 83-554 89-310 73-868 17-42 16-43 18-31 17-40 1,73-2,09 1,54-1,92 1,46-1,91 2,16-2,75 Средняя биомасса водорослей в эти годы за сезон не превышала 1 г/м3, численность и биомасса варьировали: весной 0,41-0,80 млн.кл/л и 0,14-0,29 г/м3, летом – 0,19-0,82 млн.кл/л и 0,18-0,44 г/м3, осенью – 0,17-0,94 млн.кл/л и 0,17-0,26 г/м3, соответственно. За вегетационный период (0,41-0,80 млн.кл/л и 0,14-0,30 г/м3) эти показатели близки к речному усть-илимскому участку (Воробьева, 1987). Встречались байкальские эндемики (Aulacoseira baicalensis, Cyclotella minuta, Cyclotella baicalensis), их частота встречаемости не превышала 8%. Зеленые водоросли (Chlamydomonas, Scenedesmus, Monoraphidium) чаще наблюдались ниже впадения притоков и в районах, подверженных антропогенному влиянию. Отмечалась высокая численность донных водорослей (0,2-0,9 млн.кл/л), обусловленная высокими скоростями течения. Это представители родов: Diatoma, Fragilaria, Gomphonema, Cymbella, Cocconeis, Synedra, Nitzschia, Navicula, Amphora. Фитопланктон характеризовался крайне неравномерным распределением по акватории реки. Отмечалось как увеличение его обилия вниз по течению, так и уменьшение (таблица 3.10). Таблица 3.10 - Численность -1 (тыс. кл/дм3) и биомасса -2 (мг/м3) фитопланктона на участке реки в районе Богучанского водохранилища в 1984 г. 88 Июнь 1 2 537 177 444 149 96 49 119 42 97 25 160 124 169 220 652 248 111 69 480 176 605 211 791 225 1190 513 1584 539 1500 473 495 180 2006 665 Станции 0,5 км ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Устье р. Катымов Сбросы, середина 5 км ниже сбросов, середина 10 км ниже сбросов, середина 15 км ниже сбросов Тушама Едарма Аксеново Кежма Парта Курейская Кова Ерма Проспихино Кода Кодинск, выше плотины Богучанской ГЭС Июль 1 350 1841 197 416 244 207 206 118 294 143 333 822 1255 1034 1255 1100 4522 2 189 542 113 234 147 113 167 86 226 118 222 356 512 356 388 335 1597 Сентябрь 1 2 2016 554 1871 525 1925 504 1523 383 1183 291 1311 269 1449 353 874 202 667 193 269 83 377 136 411 168 490 133 279 98 347 164 700 198 318 174 Верхняя часть речного участка находится под влиянием стока Усть-Илимского водохранилища, а также промышленных и бытовых сбросов, о чем свидетельствует присутствие видов, характерных для очистных сооружений (бесцветные жгутиковые, виды рода Chlamydomonas из зеленых, виды родов Lyngbya, Oscillatoria, Phormidium из синезеленых). Ранее было отмечено, что на видовой состав фитопланктона и его распределение от плотины Усть-Илимской ГЭС до р. Едарма влиял сток Усть-Илимского водохранилища, а ниже впадения реки вплоть до створа Богучанской ГЭС происходило увеличение видового разнообразия и обилия планктона под влиянием притоков Ангары. В целом для фитопланктона речного участка в районе Богучанского водохранилища сезонный ритм, состав, обилие и распределение в большей мере зависят от влияния стока из верхнего водохранилища и притоков реки. Биологический анализ воды (видовой состав организмов, виды-индикаторы и их обилие) наряду с другими методами используется при оценке состояния экосистемы водоема и для определения качества воды. Согласно биологической шкале сапробности большинство видов ксено-, олиго- и бета-мезосапробные организмы, но встречаются на некоторых участках и полисапробы. За время исследования выявлено 100 таксонов – индикаторов сапробности. В разные годы, сезоны и на отдельных участках реки индексы варьировали в больших пределах 1,46-3,11. Принимая во внимание состав водорослей и индексы сапробности, чистота воды изменялась и соответствовала II-IV классам качества (воды чистые, умеренно загрязненные, загрязненные). 89 3.7. Видовой состав, структура, распределение зоопланктона на участке реки Ангары ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Видовой состав зоопланктона реки Ангары ниже плотины Усть-Илимской ГЭС (участок реки от плотины до устья Ангары) представлен 67 видами планктонных животных, в том числе 36 коловраток, 19 - ветвистоусых и 12 видов веслоногих. Примерно такое же число видов - 60 и соотношение по группам отмечали в 1992 г. исследователи Красноярского университета. Наибольшее разнообразие видов отмечено на отрезке реки от плотины до 400-450 км. Так, по данным 1984 г. и 2002-2007 гг., на отрезки реки, протяженностью 375 км (от плотины Усть-Илимской ГЭС до створа Богучанской ГЭС) в планктоне зарегистрировано 56 видов, в том числе коловраток - 32, ветвистоусых – 13 и веслоногих - 11. Основной комплекс по численности и биомассе зоопланктона нижнего бъефа представлен тем же ядром, что и в приплотинной части выше расположенного водохранилища. Доминирующий комплекс в течение года составляют планктонные ракообразные и панцирные коловратки (M. leuckarti, C. kolensis, K. cochlearis, K. quadrata). В зависимости от сезона года (летне-осенний период) в доминирующее ядро из ветвистоусых входят следующие виды: B. crassicornis, D. galeata. Из байкальских эндемиков в планктоне круглый год отмечен вид H. inopinata. Эндемичные коловратки (N. grandis, N. olchonensis, E. ligulata) и бентосная хидорида A. setosocaudata присутствовали только в весенний период. Согласно исследованиям ЛИН СО РАН в приплотинной части и заливах Усть-Илимского водохранилища байкальский эндемик Epischura baicalensis, входящий в доминирующее ядро зоопланктона в Иркутском водохранилище, и составляющий от 40 до 90% от численности и биомассы зоопланктона в Братском водохранилище и его нижнем бъефе, не обнаружен. Вид Epischura baicalensis присутствовал в водохранилище в первые годы его наполнения (1977-1979 гг.). С 1980 года этот эндемик в планктоне водоема не был обнаружен (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). От плотины вниз по течению реки видовой состав зоопланктона уменьшается и изменяется состав доминирующего комплекса. Большие скорости течения губительно действуют на беспанцирных коловраток и ракообразных, в основном планктонных ветвистоусых. К устью реки в планктоне остаются только 12 видов коловраток, 8 ветвистоусых и 8 - веслоногих (таблица 3.11). 90 Таблица 3.11 - Видовой состав зоопланктона р. Ангара ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Вид 1984 г. 2002-2007 гг. VI VII IX V VII IX Eudiaptomus graciloides Heterocope appendiculata H. borealis Acanthocyclops bicuspidatus Cyclops abyssorum C. kolensis Macrocyclops albidus Megacyclops viridis Mesocyclops leuckarti Eucyclops serrulatus Paracyclops fimbriatus Harpacticella inopinata * Alona rectangula A. costata A. setosocaudata* A. quadrangularis Alonella excisa Acroperus harpae Chydorus sphaericus Bosmina crassicornis + + + + - Bosmina longirostris Ceriodaphnia quadrangula Daphnia cristata Daphnia galeata Disparalona rostrata Eurycercus lamellatus Graptoleberis testudinaria Macrothrix sp. Monospilus dispar Leptodora kindti Asplanchna herricki Asplanchna priodonta Brachionus quadridentatus Bipalpus hudsoni Cephalodella gibba Conochilus hippocrepis C. unicornis Euchlanis deflexa E. dilatata E. ligulaata * E. lyra Filinia longiseta Keratella quadrata K. cochlearis Kellicottia longispina Lecane bulla L. luna Lecane lunaris L. ungulata Lepadella ovalis Notholca acuminata + - Устье Ангары* + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + - + - + - + - + + + - + + + + - + + + - + - + - + - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - + + + + 91 + + + + + + + + + + + + - + + + + + + + + + + - + + + + + + + + + + - + + + + - Вид 1984 г. 2002-2007 гг. VI VII IX V VII IX N. grandis * N. intermedia * N. labis N. lamellifera * N. olchonensis * N. squamula Polyarthra dolichoptera Polyarthra major Platyias quadricornis Synchaeta pectinata S. lakowitsiana Trichocerca cylindrica Tricotria curta Trichotria pocillum T. truncata + + - + + - + - + + + + - + + + + - + + + + - + + + + + - Устье Ангары* - - - + + + + + + + + - + + + + + + + + + + Исследования в устьевых участках притоков Ангары - Кода и Мура показали, что зоопланктон этих притоков в основном представлен коловратками T. truncata, T. сylindrica, E. deflexa, Eu. lyra, Eu. dilatata, L. luna, K. cochlearis, Synchaeta sp., численность коловраток в устье рек колебалась от 1,15 до 2,26 тыс.экз/м3, а общая численность зоопланктона достигала 3-5 тыс.экз/м3. Численность и биомасса зоопланктона, как правило, уменьшаются к устью Ангары. На некоторых створах (таблица 3.12) – Едарма и Запорожная (июль 2006 г.) наблюдается повышенные значения численности по сравнению с вышерасположенными створами. Такая вспышка плотности зоопланктона носит временный характер и объясняется обогащением ангарского планктона за счет притоков (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). Таблица 3.12 - Доминирующий комплекс зоопланктона в реке Ангаре, ниже плотины Усть-Илимской ГЭС (2006-2007 гг.). Место отбора проб Доминирующий комплекс (% от общей численности зоопланктона) май июль сентябрь 0.5 км ниже плотины C. kolensis 92 K. longispina 4 C. abyssorum 25 M. leuckarti 15 K. quadrata 15 B. crassicornis 17 M. leuckarti 56 B. crassicornis 6 K. cochlearis 10 K. quadrata 10 10 км ниже плотины C. kolensis 77 S. pectinata 3 K. longispina 3 C. abyssorum 54 B. crassicornis 6 D. galeata 3 K. quadrata 14 K. longispina 8 P. dolychoptera 4 M. leuckarti 55 K. cochlearis 11 K. quadrata 7 P. major 3 92 Лимнофилы, вынесенные из Усть-Илимского водохранилища, обогащают планктон Ангары вплоть до ее устья. В устье Ангары в единичных экземплярах отмечены ракообразные Eu. graciliodes, M. leuckarti, C. kolensis, H. inopinata. Как указывалось выше, наибольшие количественные показатели зоопланктона приходятся на створы, находящиеся близ плотины (таблица 3.12). Сведения о наибольших количественных показателях зоопланктона вблизи плотины и уменьшении их вниз по реке приведены в таблице 3.13. Таблица 3.13 - Распределение численности (N – тыс.экз/м3), числа видов (К), индекса разнообразия (Н) и индекса сапробности (S) зоопланктона на отрезке р. Ангара ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Створ 1984 г. июль сентябрь 7.9 4.09 4.47 4.19 3.42 2.62 0.42 1.05 0.27 0.32 0.52 0.23 0.23 0.23 0.26 0.13 0.12 0.1 0.14 0.24 0.44 0.08 - 0.5 ниже плотины Усть-Илимской ГЭС Кеуль о. Березовый Едарма Паново Кежма Парма Запорожная Кова Рожкова Перед плотиной Богучанской ГЭС Артюгино Каменка Устье Ангары Примечание: - отсутствие данных. 2006 г. июль N K H S 0.63 10 2.4 1.57 0.67 9 2.4 1.5 0.43 10 2.6 1.37 4.43 14 2.38 1.54 0.43 7 1.94 1.28 0.58 13 3.04 1.32 0.45 10 2.88 1.64 1.57 12 1.34 0.92 0.2 11 3.14 1.49 0.34 11 2.7 1.3 0.07 4 1.84 0.96 0.56 8 2.73 1.07 0.19 8 1.2 1.62 0.03 3 1.9 0.5 Таким образом, вода на участке ниже плотины Усть-Илимской ГЭС до устья Ангары по значениям индексов сапробности и индексов видового разнообразия (таблицы 3.13 и 3.14), полученным по количественным показателям зоопланктона в периоды исследования 1992 г. и 2006 г., согласно классификации «Качество воды водоемов и водотоков по гидробиологическим показателям» относится к III классу и характеризуется как умеренно-загрязненная (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). Исследования показали, что часть планктеров гибнет в результате прохождения их через водопроводящий тракт ГЭС. В литературе имеется ряд публикаций, из которых следует, что ниже плотины высоконапорных ГЭС наблюдается полное разрушение ценозов - «мертвая вода», и что это связано с эффектом кавитации. На примере УстьИлимского гидроузла была предпринята попытка определить характер и степень воздействия водопроводящего тракта ГЭС на зоопланктон. В июле 1983 г. был 93 одновременно произведен отбор проб воды в верхнем и нижнем бъефах Усть-Илимского водохранилища, а также в ряде створов р. Ангара (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). Таблица 3.14 - Распределение численности (тыс.экз/м3), биомассы (мг/м3) и индекса сапробности (S) в Ангаре ниже плотины Усть-Илимской ГЭС (июль 1992 г.) Створы Сброс сточных вод ЦБК Ангара в районе Едарма Ниже п. Кежма Выше плотины Богучанской ГЭС Ниже плотины Богучанской ГЭС 423 км от устья 115 км от устья 70 км от устья 40 км от устья Устье Ангары Численность 3.99 0.56 0.178 0.085 0.067 0.028 0.735 0.062 0.160 0.152 Биомасса 31.3 1.63 0.52 0.50 0.64 0.26 1.5 0.11 0.37 0.27 Сапробность 1.54 1.47 1.51 1.47 1.57 1.50 1.49 1.47 1.52 1.41 При обработке материалов особое внимание обращалось на целостность организмов, учитывались все особи с какими-либо повреждениями. В приплотинной части Усть-Илимского водохранилища в момент исследования было отмечено всего 19 видов зоопланктонтов. Среди них в небольшом количестве обнаружены различные стадии выходца из Байкала Epischura baikalensis. Прежде чем попасть сюда большая часть эпишуры прошла почти 1000-километровый путь с водами, последовательно поступающими из озера Байкал в Иркутское, Братское и Усть-Илимское водохранилища. Уже сам факт обнаружения эпишуры в третьем по счету водохранилище ангарского каскада свидетельствует о том, что часть планктонных организмов благополучно минует агрегаты электростанций. Общая плотность зоопланктона в верхнем бьефе во всем 86метровом столбе составляла 16 тыс.экз/м3, при биомассе 57 мг/м3. Забор воды в систему водопроводящего тракта осуществляется с диапазона глубин от 20 до 30 м, где плотность зоопланктона в момент исследования составляла 23 тыс.экз/м3. Этот показатель аналогичен таковому в аэрационной шахте, куда первоначально поступает вода, забираемая из водохранилища. Далее вода, с содержащимися в ней гидробионтами поступает в специальную камеру и следует по системе водонаправляющего тракта ГЭС. В разных его сечениях состав зоопланктона был весьма близок к зарегистрированному в водохранилище в месте забора вод. Здесь была встречена и разновозрастная эпишура. Что касается плотности, то неудивительно, что в водопроводящей системе ГЭС она на два-три порядка ниже, чем в приплотинном участке, при большом количестве травмированных организмов. Их процент в различных створах и сечениях варьировал от 9 до 61%, при среднем значении 28%. Сильнее всего повреждались хрупкие с нежными покровами 94 зоопланктонты, а также организмы, имеющие шипы, щетинки, отростки, разветвленные конечности и придатки. По нашим наблюдениям наилучшую сохранность имели мелкие округлые или овальные либо другой формы компактные организмы. Как правило, это науплии веслоногих, мелкие коловратки, яйца и эмбрионы всех зоопланктонтов и прочее. Все эти компоненты обитали в нижнем бъефе гидроузла. Исключение составили типичные лимнофилы, не приспособленные к жизни в текучих водах. Поэтому в Ангаре и районе нижнего бъефа Усть-Илимского гидроузла разнообразие зоопланктона в этом участке реки было близко к таковому верхнего бъефа. Можно полагать, что повреждения планктонных организмов являются прежде всего результатом механического разрушения, а не воздействия кавитационных процессов. Как следует из анализа результатов эксперимента на Усть-Илимском гидроузле и визуальных наблюдений за биостоком Ангаро-Енисейских водохранилищ, нет основания говорить о 100% гибели планктона. К аналогичному выводу пришли специалисты Института озероведения (Капустина и др., 1994). Вместе с тем, несоответствие таких экологических факторов, как температура и скорости течения в двух смежных водных объектов (водохранилище-река), как правило, приводят к существенным перестройкам. Изменения состава зоопланктона в нижнем бъефе по сравнению с верхним могут происходить также за счет выпадения крупных ветвистоусых и других форм, не являющихся реобионтами. Среди других отрицательно влияющих факторов главнейшим является загрязнение техногенными стоками (Отчет ЛИН СО РАН, 2007). Усть-Илимское водохранилище - третье из ангарского каскада. Имеет почти равные по протяженности ветви: Ангарскую и Илимскую, которые различаются по условиям водообмена и формированию химического состава и гидробиологического режима. Водоем относится к глубоководным, водообмен не превышает 1. Усть-Илимское водохранилище подвержено высокой антропогенной нагрузке. Слабо подготовленное в санитарном отношении ложе и обрушающиеся берега в совокупности с промышленными стоками явились причиной возрастания концентраций биогенных элементов и органического вещества, последующего чрезмерного развития низших водорослей, формирования анаэробных зон и ухудшения качества воды на отдельных участках водохранилища. По комплексу наблюдаемых показателей и по пригодности для отдельных видов водопользования вода на участке р. Ангара на территории Красноярского края характеризуется по качеству от III до IV класса, т.е. от «грязной» (по ПДК с) до «очень грязной» (по ПДКр). 95 4. ПРОГНОЗ КАЧЕСТВА ВОДЫ БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА ПО ГИДРОХИМИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ Формирование гидрохимического режима водохранилищ зависит от комплекса разнообразных факторов, связанных как с функционированием водных экосистем, так и с природными условиями водосбора. В этом процессе участвуют абиотические, биологические и антропогенные факторы, которые в природных условиях, сложно взаимодействуя, определяют трансформацию компонентов химического состава воды и направленность процессов круговорота веществ. Методические подходы к прогнозированию качества вод Богучанского водохранилища. Прогнозирование основных показателей качества воды выполнено расчетным методом и методом аналогии. В основе расчетных методов лежит количественная оценка отдельных элементов приходной и расходной части солевого баланса водохранилища или количественная оценка изменений химического состава воды реки, формирующей водохранилище. Эти методы являются наиболее точными, хотя степень их точности зависит от наличия и полноты исходных данных. Метод аналогии дает приближенное представление о качестве воды, которое основано на предположении, что основные гидрохимические закономерности в существующих и проектируемых водохранилищах должны быть аналогичны в однородных физико-географических условиях и при сходных гидрологических характеристиках. Поэтому в качестве аналога использованы имеющиеся разрозненные данные по водохранилищм Ангарского каскада, а также использован опыт по прогнозу качества воды Дальневосточных водохранилищ Зейского и Бурейского. Гидрологические и морфометрические параметры Бурейского водохранилища сходны с Богучанским водохранилешем для отметки 185 м, а с Зейским по НПУ 208 м. При прогнозировании качества воды в водохранилищах за основу приняты методики Института гидробиологии Украины (Майстренко, Денисова, 1972), которые позволяют рассчитывать поступление биогенных и органических веществ из затопленных растительности и почв, а также оценить влияния этих объектов на содержание кислорода в воде водохранилищ. Данные методики примененялись при прогнозе качества воды Днепровских (Майстренко, Денисова, 1972), Вилюйского (Лабутина, 1985) и Бурейского (Мордовин и др., 2006), проектируемых Нижнее-Зейского и Нижнее-Бурейского водохранилищ). Обозначенные метотические подходы реализуются нами при прогнозе качества воды Богучанского водохранилища. 96 Работами (Майстренко, Денисова, 1972) показано, что извлечение органических и биогенных веществ из затопленной древесины и почв полностью осуществляется в течение одного года, а как правило, доминирующее количество компонентов извлекается из затопленной древесины и почв в течение 3-х месяцев от момента затопления. Прогноз качества воды Богучанского Водохранилища осуществлен по следующим позициям. По отметке 185 м: 1. Наполнение водохранилища до отметки 185 м осуществляется без лесосводки и лесоочистки древесно-кустарниковой растительности. 2. Наполнение водохранилища до отметки 185 м осуществляется по варианту полной лесосводки и лесоочистки древесно-кустарниковой растительности. По отметке НПУ 208 м 1. Наполнение водохранилища до отметки НПУ 208 м осуществляется без лесосводки и лесоочистки древесно-кустарниковой растительности. 2. Наполнение водохранилища до отметки НПУ 208 м осуществляется по варианту полной лесосводки и лесоочистки древесно-кустарниковой растительности. 3. Наполнение водохранилища до отметки НПУ 208 м по варианту лесоочистки спецучастков древесно-кустарниковой растительности. Принято, что на отметке 185 м Богучанское водохранилище будет находиться в течение 2-х первых лет. За этот период времени все расчетные органические и биогенные вещества из древесно-кустарниковой растительности и почв экстрагируются в водную среду. При данном условии прогнозное количество органических и биогенных веществ, поступающих в воду из древесно-кустарниковой растительности и почв по отметке НПУ 208 м, принято по запасам, подлежащим затоплению по отметке 185- 208 м., т.е запасы органических и биогенных веществ древесно-кустарниковой растительности и почв,рассчитанные до отметки 185 м, вычитаются. Исходные данные для прогнозных расчетов по запасам древесно-кустарниковой растительности, выраженных в т (АСВ) для этапов наполнения Богучанского водохранилища до отметки 185 м и НПУ 208 м и рассматриваемых вариантов лесосводки представлены в табл. 2.11, 2.11.1. и табл. 4.4-4.6. Исходные данные для расчета поступления органических и биогенных веществ по отметке 185 м, НПУ 208 м и площади на отметке 185-208 м представлены ниже в табл. 4.1. 97 Таблица 4.1 - Площади земель по вариантам затопления, га Категория земель Общая площадь, га I. Лесные земли 1. Покрытая лесом 1.1. продуктивные 1.2. низкопродуктивные Итого покрытые 2. Не покрытые лесом 2.1. гари 2.2. вырубки 2.3. пустыри и прогалины Итого не покрытый лесом Естественные редины Всего лесных земель Болота (торфа) II. Нелесные земли 1.1. пашни 1.2. сенокосы 1.3. пастбища 1.4. воды 1.5 дороги просеки 1.6. усадьбы и прочие 1.7. пески 1.8. Прочие земли Итого нелесных земель Всего на отм. НПУ 208 м 158594 Всего на отм. 185 м 54700 Всего на отм 185-208м. 103894 115942 2544 118486 42881,38 75604,62 2898,538 4493,462 45779,92 1963,92 81691,08 4491,08 6956,164 17711,84 933 102 6357 7392 1593 127471 6455 1092 14472 3902 1635 575 981 229 1782 24668 В расчетах затапливаемые земли условно поделены на 3 категории – лесные земли, болота (торфа), нелесные земели. Для каждой категории земель и древесно-кустарниковой растительности приняты коэффициенты К для расчета извлекаемых органических и биогенных веществ по различным ингредиентам. Используемые коэффициенты обозначены в табл. 4.2-4.6. Данные коэффициенты приняты по работе (Майстренко, Денисова, 1972). Для рассматриваемых вариантов лесосводки и лесоочистки в табл. 4.2-4.6, с учетом площади затапливаемых земель, рассчитано общее прогнозное количество поступающих в воды водохранилища органических и биогенных вещест по ингредиентам в (кг) и рассчитано количество поступающих ингредиентов как прибавка к фону в расчете в (мг/л) для всего объема поступающих в водохранилище вод. Объем поступающих в Богучанское водохранилище вод принят для всех уровней наполнения в количестве 105,96 км3 . При расчетах прогнозных характеристик биогенных и органических веществ, поступающих в воду водохранилища из древесно-кутарниковой растительности как добавка к фону (мг/л), приняты характеристики, рассчитанные по общим запасам древесно-кустарниковой растительности, т.е. с учетом массы корней. 98 Таблица 4.2 - Прогнозные расчеты поступления в воду водохранилища органических и биогенных веществ из древесно-кустарниковой растительности по отметке 185 м. Вариант без лесосводки и лесоочитки Без очистки спец участков Общий запас древесины Корневой запас Запас надземной части Общий запас древесины Корневой запас Запас надземной части Др тонн, (АСВ) К (С) 5,8 К (N орг) 1 К (ПО) 3,1 К (БО) 14,7 К (NH4+) 0,55 К (NO3-) 0,06 K (NO2-) 0,01 K (PO4 3-) общ 0,23 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из древесно- кустарниковой растительности 1852100 0,10138 0,017479 0,054186 0,2569448 0,009614 0,001049 0,000175 416500 0,022798 0,003931 0,012185 0,0577817 0,002162 0,000236 3,93E-05 1435600 0,078581 0,013549 0,042 0,1991631 0,007452 0,000813 0,000135 Общее поступление ингредиента поступающего в воду из древесно- кустарниковой растительности, кг 1852100 10742180 1852100 5741510 27225870 1018655 111126 18521 416500 2415700 416500 1291150 6122550 229075 24990 4165 1435600 8326480 1435600 4450360 21103320 789580 86136 14356 K (PO4 3-) раств 0,19 0,00402 0,000904 0,003116 0,003321 0,000747 0,002574 425983 95795 330188 351899 79135 272764 Таблица 4.3 - Прогнозные расчеты поступления в воду водохранилища органических и биогенных веществ из древесно-кустарниковой растительности по отметке НПУ 208 м. Вариант без лесосводки и лесоочитки Без очистки спец участков, НПУ Др тонн, (АСВ) К (С) 5,8 К (N орг) 1 К (ПО) 3,1 К (БО) 14,7 К (NH4+) 0,55 К (NO3-) 0,06 K (NO2-) 0,01 K (PO4 3-) общ 0,23 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из древесно- кустарниковой растительности 3801100 0,208063 0,035873 0,111206 0,5273327 0,01973 0,002152 0,00035873 0,008251 8,2371EКорневой запас 872800 0,047775 0,008237 0,025535 0,1210849 0,00453 0,000494 05 0,001895 Запас надземной части 2928300 0,160288 0,027636 0,085671 0,4062477 0,0152 0,001658 0,00027636 0,006356 Общее поступление ингредиента поступающего в воду из древесно- кустарниковой растительности, кг Общий запас древесины 3801100 22046380 3801100 11783410 55876170 2090605 228066 38011 874253 Корневой запас 872800 5062240 872800 2705680 12830160 480040 52368 8728 200744 Запас надземной части 2928300 16984140 2928300 9077730 43046010 1610565 175698 29283 673509 Общий запас древесины 99 K (PO4 3-) раств 0,19 0,006816 0,001565 0,005251 722209 165832 556377 Таблица 4.4 - Прогнозные расчеты поступления в воду водохранилища органических и биогенных веществ из древесно-кустарниковой растительности по отметке НПУ 208 м. Вариант с лесоочисткой спецучастков С очисткой спец участков, НПУ 208 м Др. тонн, (АСВ) К (С) К (N орг) К (ПО) К (БО) К (NH4+) К (NO3-) K (NO2-) K (PO4 3-) общ K (PO4 3-) раств 5,8 1 3,1 14,7 0,55 0,06 0,01 0,23 0,19 0,00742 0,001497 0,005923 0,00613 0,001237 0,004893 786255 158631 627624 649515 131043 518472 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из древесно- кустарниковой растительности Общий запас древесины 3418500 0,187121 0,032262 0,100013 0,474254 0,017744 0,001936 0,00032262 Корневой запас 689700 0,037753 0,006509 0,020178 0,0956832 0,00358 0,000391 6,5091E-05 Запас надземной 2728800 0,149368 0,025753 0,079835 0,3785708 0,014164 0,001545 0,00025753 Общее поступление ингредиента поступающего в воду из древесно- кустарниковой растительности, кг Общий запас древесины 3418500 19827300 3418500 10597350 50251950 1880175 205110 34185 Корневой запас 689700 4000260 689700 2138070 10138590 379335 41382 6897 Запас надземной 2728800 15827040 2728800 8459280 40113360 1500840 163728 27288 100 Таблица 4.5 - Прогнозные расчеты поступления в воду водохранилища органических и биогенных веществ из затапливаемых почв (земель) по отметке 185 м. Площадь, га Всего лесных земель 45779,9 К (С) 72,4 3314466 357083,3 3080988 7622356 416139,4 16938,57 32961,54 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из лесных земель 0,03128 0,00337 0,029077 0,0719362 0,003927 0,00016 0,000311 К (С) К (N орг) К(ПО) К(БО) К(NH4+) К(NO3-) K(NO2-) 100,8 болота (торфа) 1963,9 Всего земель 7,6 70,6 270,2 5,74 2,22 0,08 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении торфов, кг 197963,2 14925,8 138652,8 530651,3 11272,9 4359,903 157,1136 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из торфов 0,001868 0,000141 0,001309 0,005008 0,000106 4,11E-05 1,48E-06 К (С) К (N орг) К(ПО) К(БО) К(NH4+) К(NO3-) K(NO2-) 22,1 Итого нелесных земель К К К К К K K (N орг) (ПО) (БО) (NH4+) (NO3-) (NO2-) (PO4 3-) общ 7,8 67,3 166,5 9,09 0,37 0,72 1,05 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении лесных земель, кг 2,3 16,1 35,3 3,38 0,83 0,02 48068,91 27925,75 0,000454 K(PO4 3-) общ 0,000264 K(PO4 3-) раств. 0,49 962,321 0,24 471,3409 9,08E-06 K(PO4 3-) общ 4,45E-06 K(PO4 3-) раств. 1,26 1,09 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении торфов, кг 6956,2 153731,2 15999,18 111994,2 245552,58 23511,83 5773,616 139,1233 8764,766 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из нелесных земель 0,001451 0,000151 0,001057 0,0023174 0,000222 5,45E-05 1,31E-06 8,27E-05 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении лесных земель, торфов, нелесных земель кг 54700 3666160 388008,3 3331635 8398559,9 450924,2 27072,09 33257,78 57796 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из лесных земель, торфов, нелесных земель 0,034599 0,003662 0,031442 0,0792616 0,004256 0,000255 0,000314 0,000545 101 K (PO4 3-) раств 0,61 7582,218 7,16E-05 35979,31 0,00034 Таблица 4.6 - Прогнозные расчеты поступления в воду водохранилища органических и биогенных веществ из затапливаемых почв (земель) по отметке НПУ 208 м. Площадь, га Всего лесных земель К (С) 72,4 81691,08416 5914434 637190,5 5497810 13601566 742572 30225,7 58817,5806 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из лесных земель мг.л 0,055818 0,006013 0,051886 0,1283651 0,007008 0,000285 0,00055509 К (С) К (N орг) К(ПО) К(БО) К(NH4+) К(NO3-) K(NO2-) 100,8 болота (торфа) 4491,079567 мг.л Всего земель 7,6 70,6 270,2 5,74 2,22 0,08 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении торфов, кг 452700,8 34132,2 317070,2 1213489,7 25778,8 9970,197 359,286365 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из торфов 0,004272 0,000322 0,002992 0,0114523 0,000243 9,41E-05 3,3908E-06 К (С) К (N орг) К(ПО) К(БО) К(NH4+) К(NO3-) K(NO2-) 22,1 Итого нелесных земель К К К К К K K (N орг) (ПО) (БО) (NH4+) (NO3-) (NO2-) (PO4 3-) общ 7,8 67,3 166,5 9,09 0,37 0,72 1,05 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении лесных земель, кг 2,3 16,1 35,3 3,38 0,83 0,02 85775,64 49831,56 0,00081 K(PO4 3-) общ 0,00047 K(PO4 3-) раств. 0,49 0,24 2200,629 1077,859 2,08E-05 K(PO4 3-) общ 1,02E-05 K(PO4 3-) раств. 1,26 1,09 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении торфов, кг 17711,83627 391431,6 40737,22 285160,6 625227,82 59866,01 14700,82 354,236725 22316,91 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из нелесных земель 0,003694 0,000384 0,002691 0,0059006 0,000565 0,000139 3,3431E-06 0,000211 Общее поступление ингредиента в водохранилище при затоплении лесных земель, торфов, нелесных земель кг 103894 6758567 712059,9 6100041 15440283 828216,8 54896,72 59531,1037 110293,2 Превышение ингредиента над фоном мг/л за счет поступления из лесных земель, торфов, нелесных земель 0,063784 0,00672 0,057569 0,145718 0,007816 0,000518 0,00056183 0,001041 102 K (PO4 3-) раств 0,61 19305,9 0,000182 70215,32 0,000663 4.1 Прогноз солевого состава Одной из важнейших характеристик качества воды является величина минерализации. В водохранилищах она определяется минерализацией питающих его рек, поступлением растворимых солей со сточными водами, из затопленных почв и растительности в первые годы наполнения, интенсивностью водного обмена и др. Для прогноза минерализации воды Богучанского водохранилища были использованы уравнения (Павелко и др., 1974): ∆Ив =0,96К – 0,72 ∆Ир Ив Ир = (1) К 0,99К – 0,26 , (2) К где К – коэффициент водного обмена водохранилища; ∆Ив и ∆Ир – средняя многолетняя амплитуда колебания минерализации воды водохранилища и реки; Ив и Ир – средняя многолетняя величина минерализации воды водохранилища и реки. Важно отметить, что представленные уравнения применяются только для водохранилищ с водным обменом более 1. Они связывают отношения среднемноголетних величин минерализации воды в водохранилище и реке, а также отношения среднемноголетних амплитуд колебаний минерализации воды в реке и водохранилище в зависимости от водного обмена в водохранилище. Сам метод расчета ожидаемой минерализации воды проверен авторами на многих проточных водохранилищах и дает ошибку около 12% (Павелко и др., 1974). Например, расчеты, выполненные для водохранилища Вилюйской ГЭС-III, дали ошибку в пределах 6% и показали, что в проектируемом водохранилище минерализация воды будет незначительно отличаться от минерализации воды выше расположенного водохранилища (Лабутина, 1985). Для расчета величины минерализации Богучанского водохранилища были использованы материалы Росгидромета за 1994-1995 и 2001-2002 гг. по химическому составу воды р. Ангара у с. Кежма. Согласно этим материалам в вышеназванные годы cредняя многолетняя минерализация воды и амплитуда ее колебаний составляли соответственно 143 и 82,2 мг/дм3. Проведенные расчеты свидетельствуют, что среднегодовая минерализация воды Богучанского водохранилища при отметке 185 м будет изменяться от 100,8 до 169,4 мг/дм3. При НПУ 208 м диапазон колебаний из-за уменьшения водного обмена будет несколько меньше - от 97,8 до 144,3 мг/дм3 (таблица 4.7). Данные расчеты показывают, что средняя годовая минерализация в водоеме и реке будет слабо 103 различаться вследствие преобладания среди источников его питания Усть-Илимского водохранилища и незначительной сработки водохранилища в течение года, что предопределяет достаточно хорошее смешение и трансформацию различных водных масс. Поэтому средняя годовая минерализация воды Богучанского и Усть-Илимского водохранилищ будет мало различаться. Таблица 4.7 – Прогнозируемое содержание главных ионов и минерализация воды Богучанского водохранилища при разных условиях наполнения, мг/дм3 Показатели качества р. Ангара амплитуда среднее, колебания, Ир Ир Минерализация 82,2 143 Хлориды 5,1 8,07 Сульфаты 5,1 16,8 Гидрокарбонаты 17,3 82,4 1,2 22,2 1,0 5,83 Кальций Магний коэффицент водообмена К 1,82 (208 м) 5,74 (185 м) 1,82 5,74 1,82 5,74 1,82 5,74 1,82 5,74 1,82 5,74 Богучанское водохранилище минимаксиамплимальная, мальная, туда колеИв мин. Ив макс. бания, Ив 97,9 144,3 46,4 100,8 169,4 68,6 5,5 8,4 2,9 5,5 9,7 4,2 12,7 14,6 2,9 13,8 18,0 4,2 64,4 74,1 9,7 70,5 84,9 14,4 18,3 19,0 0,7 20,5 21,5 1,0 4,6 5,2 0,6 5,1 5,9 0,8 средняя, Ив 121,1 135,1 6,8 7,6 14,1 15,9 69,2 77,7 18,6 21,0 4,9 5,5 В Богучанском водохранилище, также как и в Новосибирском и Братском водохранилищах (Чайкина, 1975, Верблова 1973), наибольшее значение величины минерализации будет отмечаться зимой в придонных горизонтах воды в начале наполнения. В последующие годы снижение поступления солей из затопленного растительного и почвенного покрова вызовет постепенное уменьшение среднегодовой величины минерализации и ее амплитуды колебаний. По аналогии с другими водохранилищами, как ангарского каскада, так и других водохранилищ Сибири (Широков, 1974; Чайкина, 1975), в первые годы заполнения Богучанского водохранилища в воде увеличится содержание взвешенных веществ в результате поступления в водоем терригенного материала, образующегося при разрушении и переформировании берегов. Изменение гидрологического режима и перераспределение водного стока в течение года приведет к снижению концентраций главных ионов и минерализации воды в период зимней межени. Аккумуляция паводковых вод обусловит повышение минерализации в весенне-летний период, как в самом водохранилище, так и в его нижнем бъефе. 104 Повышенная минерализация воды может наблюдаться в заливах, питание которых осуществляется водотоками с повышенным содержанием солей. В воде Усть-Илимского водохранилища, включая заливы, внутригодовой размах колебаний минерализации составляет 83-205 мг/дм3, в тех же пределах она будет изменяться и в Богучанском [Онучин, 2007]. Не произойдет существенных изменений и в химическом составе воды. Как в реке, так и в водохранилище, вода, по классификации О.А. Алекина (Алекин, 1970), будет относиться к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу. Такое утверждение основано на гидрокарбонатно-кальциевом составе поверхностных вод и отсутствии крупных источников загрязнения в бассейне Богучанского водохранилища. Содержание главных ионов в воде водохранилища и р. Ангара будет мало различаться и не превышать значения ПДК (таблица 4.1). Среди анионов будет отмечаться преобладание гидрокарбонатного иона (70-82% мг-экв.), а среди катионов – ионов кальция (54-75% мгэкв.). Содержание остальных главных ионов будет существо ниже. В заливах при пониженной водности, как и в питающих их реках, могжет отмечаться доминирование хлоридных ионов и ионов натрия. Учитывая небольшой сток этих рек, заметного влияния на химический состав воды в транзитной части водохранилища они не окажут. 4.2. Прогноз газового состава Формирование газового режима воды всех водохранилищ происходит под влиянием многих факторов, основными из которых являются циркуляция водных масс и ветровое перемешивание, разнообразные физико-химические и биологические процессы, взаимодействие вод с затопленными почвами и древесной растительностью, хозяйственная деятельность. В первые годы существования водохранилищ основное влияние на газовый режим оказывают процессы разложения затопленного органического вещества (деревьев, торфа и т.д.), которые приводят к дефициту кислорода в водной толще. Подобная ситуация постоянно отмечалась в период наполнения на многих водохранилищах России: Хантайском (Гидрохимические…, 1986), Вилюйском (Лабутина, 1985), Колымском (Сусекова, Оганесян, 1996), Новосибирском (Чайкина, 1975) и др. Не явилось исключением и Зейское водохранилище, в воде которого весной 1977 г. растворенный кислород отсутствовал не только в придонных, но и в средних горизонтах (Мордовин и др., 1997). Для ориентировочного прогнозирования кислородного режима Богучанского 105 водохранилища было использовано уравнение, разработанное в Институте гидробиологии АН УССР (Денисова, 1979): О2 = ДрКдр + ЛсКлс + ЛгКлг + ТКт , (3) где О2 – количество кислорода, необходимое для окисления органического вещества в ложе водохранилища, т; Др – биомасса древесной растительности, т; Кдр – эмпирический коэффициент (для расчета количества кислорода, необходимого для окисления 1 т растительности, кг); Лс, Лг, Т – площади лесных, луговых, торфяных почв, га; Клс, Клг, Кт – эмпирические коэффициенты (для расчета количества кислорода, потребляемого при контакте воды с 1 га почв, кг). Уравнение 3 связывает площади затапливаемых почв и объемы древесной растительности с экспериментальными данными о количестве кислорода, потребляемого единицей массы вышеназванных источников. В этих расчетах допускается определенная степень приближения, так как используемые эмпирические коэффициенты характерны для древесной растительности и почв западных районов России. Исходные данные о площадях различных разностей почв и биомассе древесной растительности зоны затопления были взяты из проектной документации, которые представлены в таблице 4.8. Эмпирические коэффициенты для расчета потребления кислорода древесной растительностью и почвами - из работы А.И. Денисовой (Денисова,1979), в которой Кд, Клс, Клг и Кт соответственно. Для расчетов были составляют 2,7; 48,2; 47,8 и 23,5 использованы материалы Росгидромета по химическому составу воды р. Ангара в районе г. Усть-Илимск (табл. 4.9). Таблица 4.8 - Исходные данные для расчета прогноза качества воды Богучанского водохранилища Варианты наполнения Источники потребления Уровень 185 м Уровень 185-208 м 1 2 1 2 Древесная растительность, тыс. т АБС Надземная фитомасса 1435,6 2928,3 Корневой запас 416,5 416,5 872,8 872,8 Общая фитомасса 1852,1 416,5 3801,1 872,8 Почвы, га Лесные 45780 81691 Луговые 2899 4493 Торфяные 1964 4491 106 3 2728,8 689,7 3418,5 Примечание: Здесь и далее: 1 – отсутствие лесоочистки; 2 – полная лесоочистка; 3 – лесоочистка специальных участков Таблица 4.9 - Средние за 2006-2008 гг. параметры качества воды р. Ангара в створе 18,3 км ниже г. Усть-Илимска Кислород, мг/дм3 11,0 Аммонийный азот, мгN/дм3 0,107 Нитратный азот, мгN/дм3 0,183 ХПК, мгО/дм3 7,83 Р – НРО42-, мгР/дм3 0,013 Согласно расчетам (таблица 4.10), основным потребителем растворенного в воде кислорода при различных уровнях водохранилища будет древесная растительность. Расчеты свидетельствуют, что в первый-второй год существования водохранилища (при отметке 185 м) на окисление органического вещества будет использовано 3,5-7,4 тыс. т, а на отметках 185-208 м – 13,4-14,5 тыс. т кислорода. При среднемноголетней концентрации растворенного кислорода в воде р. Ангара 11,0 мг/дм3 (таблица 4.9) и годовом ее стоке 105,96 км3 в водохранилище будет поступать 1165,6 тыс. т этого газа, что не дает оснований говорить о значительном влиянии затопленных почв и древесной растительности на газовый режим Богучанского водохранилища. Поэтому среднегодовая концентрация кислорода не будет опускаться ниже 10,86 мг/дм3, т.е. уменьшится на 1,3 %. Таблица 4.10 - Количество кислорода, необходимое для минерализации органического вещества Источники потребления Древес ная растите льность Почвы лесные Биомасса, тыс. т (АСВ) Кд, т/кг Потребление, кислорода, т/% Площадь, га Кд, га/кг Потребление, кислорода, т/% Почвы луговые Площадь, га Кд, га/кг Потребление, кислорода, т/% Почвы торфяные Площадь, га Кд, га/кг Потребление, кислорода, т/% Общее потребление кислорода, т Общее количество кислорода в водоеме после расходования на окисление Варианты наполнения Уровень 185 м 1 1852,1 2 416,5 5000,7 1124,6 (67,6) (32,0) 45780 2206,6 2206,6 (29,9) (62,8) 2899 Уровень 185-208 м 1 3801,1 2,7 10263 (70,7) 48,2 3937,5 (27,1) 2 872,8 3 3418,5 2356,6 (35,6) 81691 9230 (68,4) 3937,5 (59,6) 4493 3937,5 (29,2) 214,8 (3,2) 214,8 (1,6) 47,8 138,6 138,6 (1,9) (3,9) 1964 214,8 (1,5) 4491 7392,1 (100) (1,3) 3516,0 (100) 23,5 105,5 (0,7) 14520,8 (100) 105,5 (1,6) 6614,4 (100) 105,5 (0,8) 13487,8 (100) 1158,2 1162,1 1151,08 1159,0 1152,1 46,2 (0,6) 107 46,2 органического вещества, тыс. т Среднегодовая концентрация кислорода в водоеме, мг/дм3 10,93 10,97 10,86 10,93 10,87 Эксперименты Т. М. Лабутиной (Лабутина, 1985) с лиственницей свидетельствуют, что расходование кислорода на окисление материала из молодых деревьев происходит наиболее интенсивно в первые двое суток, в последующие трое суток значительно ослабевает. Было показано, что у лиственниц старшего возраста расход кислорода во времени происходит более плавно, чем у молодых деревьев, т.е. отрицательное влияние зрелых деревьев на газовый режим водоема носит затяжной характер. Учитывая поэтапный характер заполнения Богучанского водохранилища, при котором в первые два года на отметке 185 м коэффициент водного обмена будет высоким, можно предполагать улучшение его газового режима в короткие сроки. В Богучанском водохранилище, также как и в Бурейском, наиболее низкие концентрации растворенного кислорода будут отмечаться в придонных горизонтах воды в первые годы эксплуатации. В Бурейском водохранилище, например, даже на пятый год наполнения содержание кислорода в этих слоях воды зимой составляло 0,3 мг/дм3. На Новосибирском водохранилище влияние залитого ложа проявлялось в первую зиму существования, в последующие годы было заметно лишь на участках, в какой-то мере изолированных от транзитной реки (Чайкина, 1975). Аналогичная ситуация отмечалась и на Братском водохранилище в 1966-1967 гг., в поверхностных слоях которого содержание растворенного кислорода находилось в пределах 8-11 мг/дм3, а в придонных составляло десятые доли мг/дм3 (Верблова, 1973). С выходом водохранилища на эксплуатационный режим дефицит кислорода и максимальное содержание углекислого газа будут наблюдаться лишь в придонных горизонтах в конце ледостава. Такое поведение растворенных газов в водохранилище будет обусловлено продолжающимися процессами деструкции древесной растительности на наиболее глубоких участках водохранилища. Как показывают гидрохимические исследования на Зейском водохранилище летом 1989 и 1994 гг., содержание кислорода по его акватории изменялось от 6,6 до 10,3 мг/дм3, двуокиси углерода – от 4,4 до 8,8 мг/дм3. Лишь в верхней, наиболее мелководной части водохранилища, содержание кислорода в придонных горизонтах было ниже (2,1 мг/дм3). Это свидетельствует о продолжающихся процессах разложения органического вещества в позже затопленных частях водохранилища. Подобная картина отмечалась и на Вилюйском водохранилище, газовый режим которого улучшился только на седьмой год существования (Лабутина, 1985). При стабилизации гидрологического и гидрохимического режимов водохранилища 108 установится вертикальная стратификация кислорода и диоксида углерода. На глубоководных станциях в зоне термоклина в результате накопления и деструкции автохтонного органического вещества в летний период возможно образование минимума кислорода и максимума диоксида углерода. Таким образом, более высокая проточность Богучанского водохранилища позволяет предполагать снижение влияния затопленного органического вещества на содержание растворенного кислорода, т.е. стабилизация кислородного режима произойдет на нем в более короткие сроки, чем на Зейском, Вилюйском и Бурейском водохранилищах. Соответственно и величина рН будет изменяться в широких пределах – от 6,5 до 9. В районах инфильтрации подземных сульфатно-щелочных вод (долина р. Кода), а также над затопленными торфяниками не исключено формирование локальных сероводородных зон, в таких районах величина рН воды будет значительно снижаться по сравнению с другими частями будущего водохранилища. В изолированных участках такие зоны могут развиваться в течение нескольких лет. 4.3. Прогноз биогенного и органического состава Содержание биогенных и органических веществ в водохранилищах зависит от содержания этих веществ в питающих его реках, сточных водах и атмосферных осадках, поступления из затопленных почв и древесной растительности; от интенсивности биологических и биохимических процессов в водной толще; взаимодействия водных масс с донными отложениями. Развитие фитопланктона и высшей водной растительности сопровождается потреблением биогенных веществ, а деструкция отмерших организмов и органического вещества – их накоплением в толще воды. Эксперименты Т.М. Лабутиной (Лабутина, 1985) по выщелачиванию биогенных и органических веществ из затопленной лиственницы свидетельствуют о том, что максимальное их количество поступает в водную толщу из молодых деревьев (31 год) в первые две недели. Прирост концентраций этих веществ из деревьев старших возрастов носит более затяжной характер. Расчет ожидаемых концентраций биогенных и органических веществ в воде Богучанского водохранилища выполнялся по методике Ю.Г. Майстренко и А.И. Денисовой (Майстренко, Денисова,1972): М = УрСр+УсСс+ДрКд+ДлКл +ЛКл+ЛсКлс+ТКт 109 , (4) Вn где М – суммарная средняя концентрация рассчитываемого ингредиента, мг/дм3; УрУс – объем речного стока и сточных вод, дм3; Ср, Сс– средняя концентрация ингредиента в воде рек и сточных водах, мг/дм3; Др и Дл– биомасса древесной и луговой растительности, т; Кд и Кл – эмпирический коэффициент (количество ингредиента, образующегося при разложении 1 т абсолютно сухой древесной и луговой растительности, кг); Л, Л с, Т – площадь залитых луговых, лесных и торфяных почв, га; Кл, Клс, Кт – эмпирические коэффициенты соответствующих почвенных разностей; В – объем водохранилища, дм3; n – проточность водохранилища. По данной методике отклонения величин средних годовых концентраций органических и биогенных веществ в воде водохранилищ от прогнозируемых составляют 1-30% (Майстренко, Денисова, 1972). В расчетах для Богучанского водохранилища были использованы данные различных организаций (таблица 4.9) по качеству воды р. Ангара в створе 18,3 км ниже г. Усть-Илимска и по количеству веществ, разрешенных к сбросу в р. Ангара (Филиал ООАО «Группа Илим» в Усть Илимске). Материалы о площадях почв и биомассе древесных пород (древесина и кустарники, валеж в АБС) ложа водохранилища, морфометрические характеристики водохранилища (объем и проточность) были взяты из проектной документации. Для расчета биогенных и органических веществ, поступающих в воду из затопленных почв и растительности, была использована работа (Майстренко, Денисова, 1972). Также как и при прогнозе газового состава для луговых и лесных почв были использованы средние значения их коэффициентов, которые даны в таблице 4.11. Таблица 4.11 – Эмпирические коэффициенты для расчета органических и биогенных веществ, поступающих в воду водохранилищ из затопленной растительности и почв Источник Древесная растительность Луговая почва с содержанием С до 1,5% Лесная почва с содержанием С до 1,5% Торф с содержанием С до 22,5 КХПК 14,7 116,6 166,6 270,2 КN(NH4) 0,55 7,66 9,09 5,74 КN(NO3) 0,06 0,33 0,37 2,22 KP(PO4) 0,19 1,00 0,61 0,24 Расчеты были сделаны для Богучанского водохранилища при различных вариантах наполнения водохранилища на отметках 185 м и 208 м. 110 4.3.1. Биогенные вещества Аммонийный азот – доминирующая форма соединений азота в поверхностных водах многих рек Сибири. Преобладает она и в воде Усть-Илимского водохранилища (Егорова, Стрижова, 1985). В Богучанском водохранилище до отметки 185 м, как следует из расчетов, основным источником аммонийного азота при всех вариантах сведения леса будет являться поверхностный сток (таблица 4.12). Его наибольшее влияние будет проявляться постоянно как в период наполнения, так и во время эксплуатации водохранилища. Влияние остальных источников поступления аммонийного азота на его содержание в воде водохранилища меньше, причем воздействие древесной растительности и почв даже при самых жестких условиях (отсутствии лесоочистки) не превысит 15%. Практически не скажется на уровнях содержания аммонийного азота в воде водохранилища и влияние сточных вод г. Усть-Илимска. Таблица 4.12 - Прогноз поступления аммонийного азота в Богучанское водохранилище при различных условиях наполнения, т/год Источники поступления Древесная растительность Биомасса, тыс. т (АСВ) Кд, т/кг Поступление, т/% Почвы лесные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Почвы луговые Почвы торфяные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Сточные воды, т/% Поверхностный сток, т (105,96 км3х 0,107 гN/м3) /% Общее количество аммонийного азота, поступающего в водоем, т Среднегодовая концентрация ммонийного азота в водоеме, мгN/дм3 Варианты наполнения Уровень 185 м Уровень 185-208 м 1 1852,1 2 416,5 1018,7 229,1 (7,9) (1,9) 45780 1 3801,1 0,55 2090,6 (14,7) 2 872,8 3 3418,5 480,0 (3,8) 81691 1880,2 (13,4) 742,6 (5,9) 4493 742,6 (5,2) 34,4 (0,3) 4491 34,4 (0,2) 416,1 (3,5) 9,09 742,6 (5,2) 22,2 (0,2) 7,66 34,4 (0,2) 11,3 (0,1) 27,91 (0,2) 11337 (88,4) 11,3 (0,1) 27,91 (0,2) 11337 (94,1) 5,74 25,8 (0,2) 27,91 (0,2) 11337 (79,5) 25,8 (0,2) 27,91 (0,2) 11337 (79,5) 25,8 (0,2) 27,91 (0,2) 11337 (80,8) 16138,6 (100) 0,121 12043,6 (100) 0,113 14258,3 (100) 0,134 12647,7 (100) 0,119 14047,9 (100) 0,133 416,1 (3,2) 2899 22,2 (0,2) 1964 111 Расчеты свидетельствуют, что средняя годовая концентрация аммонийного азота в воде р. Ангара и водохранилища в первые годы его существования на отметке 185 м будут мало различаться между собой. Ожидаемая средняя годовая концентрация аммонийного азота в воде Богучанского водохранилища при всех вариантах сведения леса в эти годы не превысит 0,13 мгN/дм3. На отметке 185-208 м среднегодовая концентрация аммонийного азота составит 0,134 мгN/дм3, т.е. также будет значительно ниже значения ПДК (0,39 мгN/дм3). Максимальный прирост концентрации аммонийного азота для отметки 185 м составит 0,014 мгN/дм3, а 208 м – 0,027 мгN/дм3, из которого на долю древесной растительности приходится 0,0096 и 0,0197 мгN/дм3. Подобная картина отмечалась при прогнозировании качества воды Бурейского водохранилища в первые годы заполнения, в котором максимальный прирост концентрации иона аммония составил 0,07 мг/дм 3 (Мордовин и др., 2006). В воде Богучанского водохранилища, также как и воде Бурейского, наибольшее содержание аммонийного азота будет наблюдаться в придонных горизонтах воды в период наполнения (до 0,65 мгN/дм3) (Шестеркин, Шестеркина, 2007). Аналогичная ситуация отмечалась в придонных слоях воды других водохранилищ в первые годы их эксплуатации: Вилюйского – до 3,37 мгN/дм3 (Лабутина, 1985), Колымского – до 3,18 мгN/дм3 (Сусекова, Оганесян, 1996) и Зейского – до 1,24 мгN/дм3 (Мордовин и др., 1997). Такое поведение аммонийного азота хорошо согласуются с материалами экспериментов Ю.Г. Майстренко и А.И. Денисовой (Майстренко, Денисова,1972), которые свидетельствуют о том, что основное количество органических и биогенных веществ из почв и растительности переходит в воду в первый месяц затопления. Поэтому среднегодовая концентрация аммонийного азота в это время будет максимальной. Выход Богучанского водохранилища на эксплуатационный режим изменит стратификацию, и наибольшее содержание аммонийного азота может наблюдаться как в поверхностных слоях летом, так и в придонных горизонтах зимой. Например, в Зейском водохранилище содержание аммонийного азота в поверхностном горизонте доходило до 0,88, а в придонном горизонте составляло 0,96 мгN/дм3. С выходом Богучанского водохранилища на эксплуатационный режим среднегодовая концентрация аммонийного азота, как и на Зейском водохранилище, начнет снижаться. Через 5–10 лет работы Богучанского водохранилища в эксплуатационном режиме аммонийный азот в нем будет распределяться по акватории и вертикальному разрезу хаотично (в Зейском водохранилище, например, в августе 1994 г. содержание аммонийного азота по акватории водохранилища варьировало от 0,20 до 1,06 мгN/дм3). В верхней части акватории 112 Богучанского водохранилища наибольшая концентрация этого вещества будет отмечаться в основном в поверхностных горизонтах воды. Такое поведение аммонийного азота будет обусловлено большим влиянием болот на эту часть водохранилища. Зарегулирование Ангары практически не вызовет больших изменений и в средней годовой концентрации нитратного азота (таблица 4.13). По сравнению с водой р. Ангара концентрация этого вещества при любых вариантах сведения леса и значений уровней водохранилища увеличится всего на 0,01 мг N/дм3, т.е. практически останется без изменений. В пять раз меньше будет и максимальный прирост концентрации нитратного азота от древесной растительности. Как в воде р. Ангара, так и в воде водохранилища концентрация этого вещества будет на порядок ниже значения ПДК. Таблица 4.13 - Прогноз поступления нитратного азота в Богучанское водохранилище при различных вариантах наполнения Источники поступления Древесная растительность Биомасса, тыс. т (АСВ) Кд, т/кг Поступление, т/% Почвы лесные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Почвы луговые Почвы торфяные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Сточные воды, т/% Поверхностный сток, т (105,96 км3х 0,183 гN/м3) /% Общее количество нитратного азота, поступающего в водоем, т Среднегодовая концентрация нитратного азота в водоеме, мгN/дм3 Варианты наполнения Уровень 185 м Уровень 185-208 м 1 1852,1 2 416,5 111,1 25,0 (0,5) (0,1) 45780 1 3801,1 0,06 228,1 (1,1) 2 872,8 3 3418,5 52,4 (0,3) 81691 205,1 (1,0) 30,2 (0,2) 4493 30,2 (0,1) 1,48 (0,0) 4491 1,48 (0,0) 16,9 (0,1) 0,37 30,2 (0,1) 0,96 (0,0) 0,33 1,48 (0,0) 4,36 (0,0) 814,9 (4,0) 19390,7 (95,4) 4,36 (0,0) 814,9 (4,0) 19390,7 (95,8) 2,22 9,97 (0,0) 814,9 (4,1) 19390,7 (94,7) 9,97 (0,0) 814,9 (4,0) 19390,7 (95,5) 9,97 (0,0) 814,9 (4,0) 19390,7 (80,8) 20338,2 (100) 0,191 20252,8 (100) 0,191 20475,4 (100) 0,193 20300 (100) 0,192 20452,4 (100) 0,193 16,9 (0,1) 2899 0,96 (0,0) 1964 В воде Богучанского водохранилища, аналогично Братскому, наиболее высокая концентрация нитратного азота будет наблюдаться в начале наполнения. В поверхностных слоях воды Братского водохранилища зимой 1964 г. она достигала 0,05 мг N/дм3, а летом 113 падала до аналитического нуля (Верблова, 1973). Учитывая низкую концентрацию NO3- в воде, можно предполагать хаотичное его распределение по вертикальному разрезу. В последующие годы среднегодовое содержание этого вещества в воде будет постепенно снижаться. В отличие от соединений азота содержание общего фосфора в воде будет сильнее зависеть от древесной растительности (таблица 4.14). Наиболее сильно ее влияние проявится на отметках 185-208 м. Несмотря на это, среднегодовая концентрация фосфора в воде до отметки 185 м не будет превышать 0,021мг/дм3, а при наполнении с отметки 185 до 208 м, - 0,024 мг/дм3, т.е. возрастет на 0,005 и 0,008 мг/дм3, соответственно. Максимальный прирост фосфора от древесной растительности на этих отметках составит 0,0033 и 0,0068 мг/дм3 соответственно. Поэтому лесоочистка на специальных участках значительных изменений в уровнях концентраций фосфора невызывает. Таблица 4.14 - Прогноз поступления фосфора в Богучанское водохранилище при различных вариантах наполнения Источники поступления Древесная растительность Биомасса, тыс. т (АСВ) Кд, т/кг Поступление, т/% Почвы лесные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Почвы луговые Почвы торфяные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Сточные воды, т/% Поверхностный сток, т (105,96 км3х 0,016 гР/м3) /% Общее количество фосфора, поступающего в водоем, т Среднегодовая концентрация фосфора в водоеме, мг/дм3 Варианты наполнения Уровень 185 м Уровень 185-208 м 1 1852,1 2 416,5 351,9 79,1 (16,6) (4,3) 45780 1 3801,1 0,19 722,2 (28,7) 2 872,8 3 3418,5 165,8 (8,6) 81691 649,5 (26,6) 49,8 (2,5) 4493 49,8 (2,0) 4,5 (0,2) 4491 4,5 (0,2) 27,9 (1,5) 0,61 49,8 (2,0) 2,9 (0,2) 1,00 4,5 (0,2) 0,47 (0,0) 45,1 (2,1) 1695,4 (79,9) 0,47 (0,0) 45,1 (2,4) 1695,4 (91,6) 0,24 1,08 (0,0) 45,1 (1,8) 1695,4 (67,3) 1,08 (0,0) 45,1 (2,3) 1695,4 (86,4) 1,08 (0,0) 45,1 (1,8) 1695,4 (69,4) 2123,7 (100) 0,021 1850,9 (100) 0,017 2518,1 (100) 0,024 1961,7 (100) 0,019 2445,4 (100) 0,023 27,9 (1,3) 2899 2,9 (0,1) 1964 114 В начале наполнения Богучанского водохранилища, так же как и в Зейском, наибольшее содержание фосфатов будет наблюдаться в придонных горизонтах зимой. В Зейском водохранилище во время наполнения содержание фосфора в придонных слоях воды находилось в пределах 0,006–0,017 мг/дм3, а в поверхностных – 0,006–0,008 мг/дм3 (Мордовин и др., 1997). Повышенной концентрации фосфатов в этот период способствовали и анаэробные условия, что обусловило их десорбцию из донных отложений в воду. Подобная ситуация отмечалась в марте 2006 г. и в воде Бурейского водохранилища, в поверхностных слоях которого содержание фосфора изменялось от 0,001 до 0,006 мг/дм3, а в придонных – от 0,020 до 0,032 мг/дм3 (Шестеркин, Шестеркина, 2007). Аналогичная стратификация фосфора была характерна и для воды Братского водохранилища (Верблова, 1973). С выходом водохранилища на эксплуатационный режим среднегодовое содержание фосфора постепенно будет снижаться, а его распределение по вертикальному разрезу станет хаотичным. Такое понижение концентрации фосфатов в воде будет связано с аккумуляцией их донными отложениями и потреблением фитопланктоном. В Зейском водохранилище концентрация фосфора в течение 1988 г. варьировала в небольших пределах – от 0,002 до 0,010 мг/дм3, а их распределение было хаотичным: в одних случаях концентррация фосфатов была выше в поверхностных слоях, в других – в придонных слоях. Не было отмечено и определенных закономерностей в распределении фосфатов в сезонном аспекте. Такое поведение фосфатных ионов говорит о том, что с выходом водохранилища на эксплуатационный режим основным источником поступления фосфатных ионов в водохранилище становится поверхностный сток. 4.3.2. Органическое вещество Большинство органических соединений находится в воде в ничтожных количествах. Из-за их многообразия и изменчивости определять компонентный состав с достаточной надежностью весьма трудно. Это приводит к необходимости часто пользоваться такими интегральными показателями содержания органических веществ, как химическое потребление кислорода (ХПК), БПК5 и цветность. Прогнозное содержание органического вещества в воде Богучанского водохранилища было рассчитано по величине ХПК. Как показывают расчеты, содержание органического вещества в воде, несмотря на большое количество затопленной растительности, будет таким же, как и в воде р. Ангара. Это обусловлено на два порядка большим, по сравнению с другими источниками, поступлением органического вещества с 115 поверхностным стоком (таблица 4.15). Подобное положение было отмечено и при прогнозировании качества воды водохранилищ Украины (Гидрология…, 1989), и Вилюйского водохранилища (Лабутина, 1985), в которых доля поверхностного стока составляла 74–80 и 64,9%, соответственно. Поэтому средняя годовая концентрация органического вещества в воде Богучанского водохранилища на отметке 185 м не превысит 8,2 мгО/дм3, а на отметке 185-208 м – 8,5 мгО/дм3, т.е. будет незначительно отличаться от среднегодового значения в воде р. Ангара (7,83 мгО/дм3). свидетельствуют расчеты, лесоочистка специальных участков на Как содержании органического вещества в воде практически не скажется. Максимальный прирост этого вещества от древесной растительности на отметке 185 м составит 0,257 мгО/дм3, а на отметке 185-208 м – 0,527 мгО/дм3. Таблица 4.15 - Прогноз поступления органического вещества (ХПК) в Богучанское водохранилище при различных вариантах наполнения Источники поступления Древесная растительность Биомасса, тыс. т (АСВ) Кд, т/кг Поступление, т/% Почвы лесные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Почвы луговые Почвы торфяные Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Площадь, га Кд, га/кг Поступление, т/% Поверхностный сток, т (105,96 км3х 7,83 гО/м3) /% Общее количество органического вещества, поступающего в водоем, т Среднегодовая концентрация органического вещества в водоеме, мгО/дм3 Варианты наполнения Уровень 185 м Уровень 185-208 м 1 1852,1 2 416,5 27226 6123 (3,1) (0,7) 45780 1 3801,1 14,7 55876 (6,2) 7627 (1,0) 166,6 13610 (1,5) 2,9 (0,0) 116,6 524 (0,0) 530 (0,0) 829667 (95,9) 530 (0,0) 829667 (98,3) 865388 (100) 8,2 843950 (100) 8,0 7627 (1,0) 12830 (1,5) 81691 50252 (5,6) 13610 (1,5) 524 (0,1) 4491 524 (0,1) 270,2 1213 (0,1) 829667 (92,2) 1213 (0,1) 829667 (96,7) 1213 (0,1) 829667 (92,7) 900890 (100) 8,5 857844 (100) 8,1 895365 (100) 8,5 1964 116 3 3418,5 13610 (1,6) 4493 2899 338 (0,0) 2 872,8 Наибольшее содержание органического вещества, как и всех других компонентов химического состава в Богучанском водохранилище, будет наблюдаться в период его наполнения. На Бурейском водохранилище в 2007 г. значение ХПК в поверхностных горизонтах зимой варьировало от 8,3 до 26,0 мг О/дм3, а в придонных – от 10,4 до 15,6 мг О/дм3. Его распределение по вертикальному разрезу было хаотичным: в одних случаях концентрация была выше в поверхностных, а в других – в придонных слоях. Подобная стратификация сохранялась и летом. В поверхностных горизонтах значение ХПК находилось в пределах 18,7–30,2 мгО/дм3, а в придонных – 18,7–38,0 мгО/дм3. С выходом водохранилища на эксплуатационный режим содержание органического вещества в его воде будет снижаться. Такая ситуация, наблюдаемая на большинстве водохранилищ России – Вилюйском (Лабутина, 1985), Братском (Верблова, 1973), Куйбышевском (Куйбышевское…, 1983) и др., – связана с тем, что доля органических веществ, поступающих из растительного и почвенного покровов, снижается. Немаловажное значение имеют и процессы седиментации, в результате которых взвешенное органическое вещество аккумулируется в донных отложениях. Например, в Зейском водохранилище среднегодовое значение ХПК находилось в пределах: зимой 30,6–38,8 мгО/дм3, а летом – 8,5-29,8 мгО/дм3. С установлением эксплуатационного режима на Богучанском водохранилище содержание органического вещества существенно уменьшится. Предельно допустимые концентрации фенольных соединений Санитарные правила и нормы для питьевой воды (СанПиН 2.1.4.1074-01, 1996), водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (СанПиН 4630-88, 1988), для рыбохозяйственных водоемов (Перечень…, 1999) регламентируют предельно допустимые концентрации для большого количества химических элементов и соединений, в том числе и фенольных. Существующие ГОСТы качества природных вод регламентируют лишь наличие летучих (одноатомных) фенолов антропогенного происхождения. При химическом анализе сточных вод присутствующие в сточных водах фенолы разделяют на две группы: летучие с паром, частично летучие и нелетучие. К группе летучих фенолов относят простой фенол С6Н5ОН, три крезола, шесть ксиленолов, гваякол (монометиловый эфир пирокатехина), тимол и многие их замещенные. К группе нелетучих фенолов относят гидрохинон, бета-нафтол, частично летучих - пирокатехин и альфа-нафтол. Летучие с паром фенолы более токсичны, обладают более интенсивным запахом, чем нелетучие, и поэтому допустимые концентрации их чрезвычайно малы. Особенно 117 жесткие требования в этом отношении предъявляют к воде, поступающей на водопроводные станции, где она подвергается обработке хлорированием, потому что хлорпроизводные простого фенола, о-крезола и м-крезола имеют неприятный запах даже в самых малых концентрациях. По этой причине при анализе вод в первую очередь определяют в них содержание группы летучих фенолов, а часто определением одних летучих фенолов и ограничиваются (Лурье, 1984). Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (СанПиН 4630-88, 1988) предельно допустимые концентрации (ПДКв) приводятся как для индивидуальных фенольных соединений, так и для суммы летучих фенолов. Для летучих фенолов приводятся две величины ПДК: 0,001 мг/л и 0,1 мг/л. Первая ПДК фенолов в природных водах оценивается величиной 0,001 мг/л для суммы летучих фенолов, придающих воде хлорфенольный запах при хлорировании (метод пробного хлорирования). Эта ПДК регламентирована только для водных объектов хозяйственнопитьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания воды в процессе ее очистки на водопроводных сооружениях, или при определении условий сброса сточных вод, подвергающихся обеззараживанию хлором, то есть для данной ПДК оговорена конкретная область применения. В иных случаях допускается содержание суммы летучих фенолов в воде водных объектов в концентрации 0,1 мг/л (СанПиН 463088, 1988). Как отмечено выше, в общий состав определяемых летучих с паром фенолов могут входить и частично летучие (пирокатехин и альфа-нафтол). Поскольку при определении суммы летучих фенолов не определяется их компонентный состав, то есть конкретные фенольные соединения, то нет основания приводить сумму фенольных соединений к какой-либо минимальной ПДК конкретного соединения. Это противоречит нормативным документам. В таблице 4.16 представлены ПДК конкретных фенольных соединений для питьевой воды (СанПиН 2.1.4.1074-01, 1996). Эти значения аналогичны и для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (СанПиН 4630-88, 1988). В этой же таблице представлена выборка ПДК фенольных соединений для рыбохозяйственных водоемов из источника (Перечень…, 1999). Видно, что ПДК для рыбохозяйственных водоемов имеют более низкие значения, чем для питьевой воды. Однако для ряда соединений, представленных в таблице 4.15, рыбохозяйственные ПДК отсутствуют. Для рыбохозяйственных водных объектов отсутствуют также ПДК для суммы летучих фенольных соединений и для суммы общих фенолов, или фенольный индекс. При сопоставлении различных ПДК для фенольных соединений в питьевой воде необходимо обращать внимание на их концентрационные показатели, которые существен118 но отличаются по степени токсичности, а также на совокупность или сумму фенольных соединений, которая в ней допускается. Так, согласно санитарным правилам и нормам (СанПиН 2.1.4.1074-01, 1996), сумма фенольных соединений, выраженная в ПДК (табл. 4.16), в питьевой воде не должна превышать 0,25 мг/л. Суммарное содержание различных фенольных соединений в воде определяется таким понятием, как фенольный индекс. Таблица 4.16 - Гигиенические нормативы содержания вредных веществ в питьевой воде (СанПиН 2.1.4.559-96). В скобках ПДКр для водоемов, имеющих рыбохозяйственное значение (Перечень…, 1999) Наименование вещества 3.1.1.2.2.1.1. Фенолы Фенол м- и n- Крезол Синонимы м- и n- Метилфенол, 1-Гидрокси-2(и 4)метилфенол 1-Гидрокси-2(и 4)пропилбензол o- и n- Пропилфенол Алкилфенол Диметилфенол Ксиленол 3.1.1.2.2.1.1.1. Галогенозамещенные Хлорфенол Дихлорфенол Трихлорфенол 3.1.1.2.2.2. Конденсированные Нафт-1-ол, альфа-Нафтол 1-нафтол Нафт-2-ол, бета-Нафтол 2-нафтол 3.1.3.2. Многоатомные фенолы 1,2-Бензолдиол, Пирокатехин 1,2-Диоксибензол Пирогаллол 1,2,3-Триоксибензол Гидрохинон 1,4-Диоксибензол 5-Метилрезорцин 5-Метил-1,3-бензолдиол Величина норматива, мг/дм3 Показатель вредности Класс опасности 0,001(0,001) орг. зап. 4 0,004(0,003) с.-т. 2 0,1 0,25 (0,01) орг. орг. зап. 3 0,001 0,002 (0,0001) 0,004 (0,0001) орг. орг. привк. орг. привк. 4 4 4 0,1 орг. зап. 3 0,4 (0,05) с.-т. 3 0,1 орг. окр. 4 0,1 0,2 (0,001) 1,0 орг. окр. орг. окр. орг. привк. 3 4 0,01 Необходимо отметить, что методически сумму летучих с паром фенолов, общее количество нелетучих фенолов или суммарное их содержание в воде принято выражать в пересчете на элементарный фенол С6Н5ОН, вне зависимости от того, определяются фенолы антропогенного или природного происхождения, летучие или нелетучие, одноатомные или многоатомные. Совокупность фенольных соединений, выраженных через фенольный эквивалент (простой фенол – карболовая кислота), в химии называют фенольным индексом. Эта методическая форма выражения летучих и нелетучих фенолов в других случаях при определении общей суммы фенольных соединений приводит к недо119 разумениям при интерпретации результатов, получаемых при мониторинге природных и сточных вод. Так, при мониторинге природных вод в лабораториях Гидрометеослужбы определяют содержание суммы летучих фенольных соединений. Результаты представляются в сравнении с ПДК летучих фенолов - 0,001 мг/л для условий хлорирования воды при водоподготовке. Органы по охране окружающей среды на приборе «Флюорат» определяют сумму фенольных соединений. Полученные данные также сравниваются с ПДК для монофенола - 0,001 мг/л, что является некорректной формой анализа результатов. Следует отметить, что в нормативных документах ПДК для суммы общих фенолов отсутствует, поэтому в данном случае речь должна идти не о превышении ПДК, а о фенольном индексе. Таким образом, следует говорить лишь о превышении природного фона конкретного водного объекта по содержанию общих фенольных соединений, либо требуется определение компонентного состава фенольных соединений для сопоставления с конкретными ПДК. К фоновому содержанию фенольных соединений в чистых и слабозагрязненных водных объектах относят концентрацию на уровне 0,02 мг/дм3. Пороговая концентрация по влиянию на санитарный режим водоемов 0,3, по органолептическому показателю 0,05 мг/дм3. Критерием экстремально высокого загрязнения поверхностных вод суши и морских вод является максимальное разовое содержание для нормируемых веществ 1-2 класса опасности в концентрациях, превышающих ПДК в 5 и более раз, для веществ 3-4 класса опасности - в 50 и более раз. Содержание веществ в поверхностных водах суши и морских водах сопоставляются с наиболее «жесткими» ПДК в ряду одноименных показателей (Временное положение…, 1996). Фенолы в водных объектах в естественных условиях образуются в процессе метаболизма водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических веществ, протекающих как в водной толще, так и в донных отложениях. В настоящее время установлено, что значительное количество фенольных соединений поступает в воду с листовым опадом, из затопленных трав, в меньшей степени – из затопленной древесины. Количество извлекаемых фенолов (в мг) из 1 кг сухой растительности (Ланчакова, Каплин, 1970; Черникова, Нарбут, 1981, 1983) составляет: ель – 10,6, кедр - 6,7, пихта – 10,6, ясень - 6,9, береза - 2,15, древесная кора – 40, смесь веток ивы с листьями – 120. Поэтому в сезонном отношении наибольшее количество фенольных соединений в поверхностных водах, как правило, наблюдается в осенний период, когда в речную сеть с водосбора поступает большое количество органического материала (листьев, хвои и т.д.). Способствуют этому увеличению фенолов и снижение интенсивности биохимических 120 процессов вследствие понижения температуры воды. Так, в воде высокогорных рек Эльбруса и Тебердинского заповедника, питающихся ледниками и снежниками, концентрация фенолов изменяется от 2 до 64 мкг/дм3 (Каплин и др., 1965), удаленных от населенных пунктов горных озерах БАМа - от 8 до 14 мкг/дм3 (Андруханов, 1981), оз. Байкал - от 3 до 4 мкг/дм3. В незагрязненных или слабозагрязненных речных водах концентрация фенолов обычно не превышает 20 мкг/дм3, а в загрязненных может достигать десятков и даже сотен мг/дм3 (Зенин, Белоусова, 1988). На основании литературных материалов (Ланчакова, Каплин, 1970; Черникова, Нарбут, 1981, 1983) и данных по запасу древесных пород (стволы, ветки, листва, пни) были сделаны расчеты по суммарному выходу фенолов из этих пород (таблица 4.17), которые позволили дать прогноз по среднегодовой концентрации фенолов в воде водохранилища. Как свидетельствуют расчеты, если не учитывать влияние затопленных почв, основным источником фенолов в водохранилище будет являться поверхностный сток (59-73,9%). Влияние сточных вод на содержание этих веществ в воде практически не проявляется (таблица 4.18). Среднегодовая концентрация фенолов на отметке 185 м составит 0,00136 мг/дм3, а на отметке 185-208 м – 0,00166-0,0017 мг/дм3, т.е. находится на уровне природных концентраций, хотя и несколько превысит значение ПДК (табл. 4.19). Максимальный прирост фенолов от древесной растительности составит соответственно 0,00034 и 0,00068 мг/дм3. Таблица 4.17 - Количество извлекаемых фенолов в древесных породах Богучанского водохранилища при различных вариантах заполнения Древесная порода Лиственница Сосна Ель+пихта Береза Осина Лиственница Сосна Ель+пихта Береза Осина Лиственница Сосна Запас фитомассы (стволы, ветки, листва или хвоя, Суммарный выход пни), тыс. т АСВ фенолов, кг При отсутствии лесоочистки (отметка 185 м) 423,1 803,9 513,8 20552 401,4 4254,8 401,7 863,7 76 9120 Итого: 35594,4 При отсутствии лесоочистки (отметка 185-208 м) 876 1664,4 1042,9 41716 808,1 8565,9 813,4 1748,8 152,4 18288 Итого: 71983,1 При лесоочистке на специальных участках (отметка 185-208 м) 804,3 1528,2 989,1 39564 121 Ель+пихта Береза Осина 756,2 687,9 143,4 8015,7 1479 17208 67795 Итого: Таблица 4.18 - Прогноз поступления фенолов из древесины в Богучанское водохранилище при различных вариантах лесосводки, т Источники поступления Поверхностный Сточные Древесная сток воды растительность отметка 185 м 106/73,9 1,81/1,3 35,6/24,8 НПУ 185-208 м 106/59,0 1,81/1,0 72,0/40,0 Условия Отсутствие лесосводки Отсутствие лесосводки После лесоочистки специальных участках на 106/60,4 1,81/1,0 67,8/38,6 ИТОГО 143,4/100 179,8/100 175,6/100 Таблица 4.19 - Концентрация фенолов в воде водохранилища Богучанской ГЭС при различных вариантах лесосводки Отсутствие лесосводки 106 Затопленная древесина т мг/дм3 отметка (185 м) 0,001 35,6 0,00034 1,81 0,00002 0,00136 Отсутствие лесосводки После лесоочистки на специальных участках 106 отметка (185-208 м) 0,001 72,0 0,00068 1,81 0,00002 0,0017 106 0,001 0,00002 0,00166 Условия Поверхностный сток т мг/дм3 67,8 0,00064 Сточные воды Концентрация т мг/дм3 мг/дм3 1,81 Фенольные соединения являются нестойкими и подвергаются биохимическому и химическому окислению. Интенсивность этих процессов зависит от температуры воды, значений рН, содержания кислорода, состава фенолов, их концентрации, химической структуры и др. Натурное моделирование (Матвеева и др., 1989) показывает, что при низких температурах (13-15оС) основная масса фенола в количестве 400 мкг/дм3 из привнесенных в природную воду 550 мкг/дм3 распадается за 8-12 часов, а исчезает полностью за 1,5 дня. При более высокой температуре (30оС) фенол с концентрацией 5 мг/дм3 разрушается полностью за 50 часов, а при более низкой (5оС) – за 450 часов (Каплин и др., 1965). Рассчитанная по формуле Г.В. Стритера (Стритер и др., 1937) примерная скорость самоочищения речных вод от фенолов составляет при температуре менее 10оС - 0,2 сут-1, между 10-15оС – 0,40 сут-1, более 15оС – 0,60 сут-1 (Кореновская и др., 1989). В природных условиях эти коэффициенты самоочищения могут достигать даже 21,8 сут-1 (Зенин и др., 1983). В соответствии с этим можно прогнозировать содержание 122 фенолов в речной воде. Так, содержание фенолов в речной воде уменьшается с 100 до 1 мкг/дм3 при самых худших для биохимического окисления условиях при температуре менее 10оС за 23 дня, при 10-15оС – за 11,5 дня, при более 15оС – за 7,7 дней. В Богучанском водохранилище, как и в других водохранилищах, максимальное количество фенолов будет отмечаться зимой – в период его заполнения (Гидрология.., 1989; Лабутина, 1985). В Зейском водохранилище в этот период максимальное содержание фенолов достигало 0,022 мг/дм3 (Мордовин и др., 1997), в Вилюйском – 0,045 мг/дм3 (Лабутина, 1985), в Колымском – 0,012 мг/дм3 (Сусекова, Оганесян, 1996). Даже через 35 лет после заполнения Новосибирского водохранилища содержание фенолов в его воде в большинстве случаев было в пределах 2-20 мкг/дм3 (Васильев и др., 1997). Наибольшая концентрация этих веществ в воде Зейского водохранилища отмечалась в период активизации процессов минерализации органических остатков в конце зимы, а наименьшая – весной и в начале лета (до 0,011 мг/дм3). Распределение по вертикальному разрезу воды было хаотичным – высокие уровни концентраций фенолов наблюдались как в верхних, так и в нижних слоях. С выходом водохранилища на эксплуатационный режим среднегодовое содержание этих веществ будет постепенно снижаться, а их количество будет больше определяться речным стоком. Наблюдения на Зейском водохранилище показывают, что в это время содержание фенолов в его воде варьировало в пределах 0,002–0,005 мг/дм3, а летом – 0,001–0,011 мг/дм3 (Мордовин и др., 1997). На Бурейском водохранилище содержание фенолов на 6 год наполнения остановилось на уровне 0,002-0,004 мг/дм3. Высокое содержание растворенного кислорода в воде Богучанского водохранилища предполагает более низкие уровни содержания фенолов в его воде. Максимальные значения БПК5 и цветности в Богучанском водохранилище будут отмечаться в начале его наполнения в придонных слоях воды. В Зейском водохранилище значения этих показателей достигали у дна 4,7 мг О/дм3 и 268, соответственно (Мордовин и др., 1997), а в Бурейском цветность воды достигала 158о. Дальнейшее увеличение объема водохранилища приведет к уменьшению содержания органического вещества в нем и его хаотичному распределению по вертикальному разрезу. Так, на Зейском водохранилище летом 1978 г. значения БПК5 и цветности в поверхностных горизонтах воды изменялись от 0,26 до 1,85 мг О/дм3 и 60–100, соответственно, а в придонных – от 0,22 до 1,98 мг О/дм3 и 110–130. C достижением НПУ произойдет еще большее снижение величины БПК5. Наиболее высокие значения показателей будут отмечаться в поверхностных горизонтах воды, а 123 наименьшие – в придонных. Такое изменение стратификации связано с уменьшением поступления легкоокисляемых веществ из затопленной древесины и торфяников и увеличением поступления с поверхностным стоком. Так, на Зейском водохранилище в 1988 г. величина БПК5 в поверхностных горизонтах находилась в пределах 0,42–2,40 мг О/дм3, а в придонных – 0,24–1,02 мг О/дм3. Небольшие колебания значений БПК5 наблюдались и летом: в верхних горизонтах водохранилища они были в пределах 0,40– 1,11 мг О/дм3, а в придонных – 0,38-1,38 мг О/дм3. Таким образом, результаты расчетов указывают на приоритетную роль в формировании содержания органических и биогенных веществ в воде Богучанского водохранилище стока р. Ангара. Лишь на отметках 185-208 м для аммонийного азота и фосфатов доминирующим будет являться напочвенная растительность. Остальные факторы незначительны и в порядке убывания их влияния распределяются следующим образом: древесная растительность - почвы. Учитывая высокую проточность Богучанского водохранилища, можно предполагать стабилизацию качества его воды в более короткие сроки, чем в Зейском и Бурейском водохранилищах. Результаты расчетов говорят о незначительных отличиях прогнозных средних годовых концентраций органического вещества, нитратного и аммонийного азота в Богучанском водохранилище от их содержания в воде р. Ангара (таблица 4.20). Расчетные среднегодовые уровни концентрации соединений азота и фосфора, величин ХПК в воде Богучанского водохранилища не превышают значения ПДКр. Таблица 4.20 – Средняя годовая концентрация растворенных веществ в воде р. Ангара (до зарегулирования) и Богучанском водохранилище (ожидаемая) Определяемые вещества Минерализация, мг/дм3 O2, мг/дм3 Аммонийный азот, мг N/дм3 Нитратный азот, мг N/дм3 Фосфаты, мг Р/дм3 ХПК, мг О/дм3 Фенолы, мг/дм3 Среднегодовая концентрация р. Ангара (до Богучанское водохранилище зарегулирования) (ожидаемая) Отметка 185 м Отметка 185-208 м 143 135,1 121,1 11,0 10,86 10,93 0,107 0,121 0,134 0,183 0,191 0,193 0,016 0,021 0,024 7,83 8,2 8,5 0,001 0,00136 0,00170 124 4.3.3. Верификация прогнозной и наблюденной информации в воде Бурейского водохранилища Мониторинг химического состава воды Бурейского водохранилища в 2003-2008 гг. дал возможность для периода наполнения провести сравнение наблюдаемых значений с прогнозными величинами. Для верификации прогноза были использованы материалы наблюдений за второй год наполнения, когда полный объем водохранилища составлял 6,8 км3, а коэффициент водного обмена – 4,5. В качестве прогнозных значений использовался вариант при полном отсутствии сведения древесной и кустарниковой растительности. Результаты верификации свидетельствуют о хорошей сходимости среднегодовой величины минерализации (таблица 4.21). Учитывая высокую водность р. Бурея в период наблюдений (приток воды в водохранилище в 2007 г. был выше среднемноголетнего значения в 1,09 раза), можно ожидать в дальнейшем сближения прогнозной и наблюдаемой величины минерализации. Так, средняя величина минерализации воды в 2007-2008 гг. составляла 32,9 мг/дм3, т.е. была близкой к ожидаемому значению. Таблица 4.21 - Прогноз средних годовых концентраций растворенных веществ в воде Бурейского водохранилища и его оправдываемость Определяемые вещества Минерализация O2, мг/дм3 N (NH4+ ), мг/дм3 N (NO3- ),мг/дм3 НРО42-, мг Р/дм3 ХПК, мг О/дм3 Средняя годовая концентрация До зарегулирования стока 38,6 10,5 0,53 0,11 0,017 31,3 Прогнозная Фактическая 36,5 9,9 0,60 0,12 0,043 32,3 29,6 8,1 0,39 0,10 0,010 20,8 Отклонение прогнозной концентрации от фактической, % + 18,9 +18,2 +35.0 +16,6 +76,7 +35,6 Среднегодовая концентрация кислорода в воде Бурейского водохранилища в наблюдаемый период мало отличалась от прогнозного значения. Этому в немалой степени способствовал промывной режим в первый-второй год заполнения, при котором продукты деструкции затопленного органического вещества древесины и почв удалялись через нижние затворы плотины. Со снижением водного обмена и прогреванием водной толщи среднегодовое содержание кислорода в воде Бурейского водохранилища было меньшим. В 2007-2008 гг. среднегодовая концентрация кислорода составляла 5,9 мг/дм3. 125 Более низким, по сравнению с прогнозным, была в воде водохранилища и среднегодовая концентрация биогенных и органических веществ, среди которых наибольшее отклонение было отмечено для фосфора, а наименьшее – для нитратного азота. Значительное несоответствие между наблюдаемой и ожидаемой концентрациями этих веществ в водохранилище, как уже отмечалось выше, могло быть связано с высокой приточностью водохранилища, незначительным поступлением биогенных и органических веществ с поверхности водосбора во время его наполнения, с одной стороны, и трансформацией этих веществ в результате протекания внутриводоемных процессов, - с другой. Большую роль в этих процессах играла также температура воды, которая в придонных горизонтах на глубине 77 м в июле 2004 г. достигала 12,4оС. Среди этих процессов видное место занимает коагуляция органических и биогенных веществ в водной толще. Как отмечено на примере формирования качества воды в водохранилище Бурейской ГЭС, снижение концентрации органических и биогенных веществ более чем в 2 раза отмечается в толще воды в зимний период. Вышеназванные расчеты свидетельствуют о хорошей оправдываемости прогноза и возможности использования данной методики на других проектируемых водохранилищах, в том числе и Богучанском, в котором в первые два года наполнения (до отметки 185 м) полный объем будет составлять 18,45 км3, а коэффициент водного обмена – 5,74 (табл. 1.11). Оценка качества воды нижнего бьефа Богучанского водохранилища. Создание водохранилищ оказывает существенное влияние на качество поверхностных вод. В Богучанском водохранилище и его нижнем бьефе оно будет определяться качеством воды Усть-Илимского водохранилища, поступлением веществ из затопленных почв и растительности, со сточными водами предприятий г. Усть-Илимск. Как свидетельствуют материалы Иркутского центра по мониторингу загрязнения окружающей среды за 2006-2008 гг., большого влияния этих сточных вод на содержание растворенных веществ, за исключением нефтепродуктов, при значительном стоке Ангары (105,96 км3) не окажет. Совокупное их воздействие на качество воды Богучанского водохранилища рассмотрено в разделах 2-3 настоящего отчета. Низкая численность населения (до 8 тыс. человек) и слабая развитость производства в зоне воздействия БоГЭС не дают оснований говорить о значимой их роли в экологических проблемах территории (Отчет оценки современного…, 2007). Отсутствие крупных промышленных предприятий ниже плотины позволяет предполагать, что качество воды в нижнем бьефе будет аналогичным качеству воды в водохранилище. За 126 счет боковой приточности можно будет ожидать постепенного снижения уровня загрязнения воды. Влияние боковой приточности скажется лишь на содержании минеральных веществ в воде р. Ангары на участке от Усть-Илимской до Богучанской ГЭС, до устья р. Ангары (Егорова, Стрижова, 1985). Величина минерализации воды в нижнем бьефе Усть-Илим-ской ГЭС равна 135 мг/дм3, в районе плотины БоГЭС 145 мг/дм3, к устью -154 мг/дм3. Исходя из косвенных характеристик (цветность, ХПК, БПК5), уровень загрязненности органическим веществом на участке реки между с. Кежма и пос. Богучаны является низким, а вода по этим показателям является чистой (Отчет ЛИН СО РАН …, 2007). Согласно прогнозу (Отчет оценки современного…, 2007) влияние водохранилища будет прослеживаться на протяжении 110-150 км вниз по течению (пос. Ангарский, с. Богучаны Богучанского района) и нивелируется только к устью Ангары (600 км.). Анализ и прогнозные данные показывают, что в нижнем бьефе Богучанского водохранилища, также как и в самом водохранилище, в первые годы формирования и последующие годы эксплуатации качество воды будет соответствовать гигиеническим нормативам, установленным для водоемов по таким показателям как БПК5, ХПК, фенолы и растворенный кислород. 5. РАЗРАБОТКА ПРОГНОЗА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО БОГУЧАНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА 5.1. Прогноз формирования фитопланктона Среди ангарских водохранилищ Усть-Илимское по своим характеристикам (основным морфологическим и гидродинамическим) наиболее подходит в качестве аналога для изучения процессов формирования фитопланктона при зарегулировании р. Ангара Богучанской ГЭС. Экологическая оценка состояния водных экосистем Приангарья, где фитопланктон - один из важнейших биологических компонентов, играющий решающую роль в структурно-функциональной организации, проводилась по материалам 1972-1974 гг. (до зарегулирования) и 1975-1987 гг., 2002 г. (после). В процессе становления экосистемы водохранилища фитопланктон проходит несколько этапов: разрушение существующих фитоценозов, формирование новых, относительная стабилизация. Сроки формирования фитопланктонного сообщества в водохранилище различны и зависят от почвенно-климати-ческих 127 условий, морфометрических, гидрологических и гидрохимических особенностей водоемов, времени его наполнения и скорости разложения органического вещества, поступившего при затоплении. Анализ видового состава, доминирующего комплекса, сезонной динамики и позволили выявить следующие изменения в сообществе. С зарегулированием стока реки произошло увеличение числа видов, повысился уровень количественного развития, произошла перестройка фитоценозов. В формировании фитопланктона выделено три этапа, для которых свойственны определенные характеристики. Первый характеризуется разрушением существующих фитоценозов и по времени совпадает с наполнением водохранилища. Для него характерно увеличение видового разнообразия планктонных видов и уменьшение бентосных. Доминирующий комплекс состоит из большого числа видов (до 43 таксонов). Значительное содержание биогенных элементов обусловливают высокий уровень количественного развития фитопланктона, особенно в теплый период. Отмечается «цветение» воды сине-зелеными водорослями. Межгодовые колебания численности и биомассы резко выражены. В развитии водорослей наблюдался один пик – летний. Второй этап – формирование фитопланктонного сообщества. Он связан с периодами становления гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов. Создаются устойчивые фитоценозы. По-прежнему высока интенсивность развития водорослей, обусловленная влиянием затопленного ложа. Главную роль в формировании биомассы планктона, как и в период наполнения, играют сине-зеленые водоросли в сопровождении диатомовых, криптофитовых и динофитовых. Отмечается рост весенней и осенней биомассы. Сезонная динамика количественных показателей характеризуется одним пиком – летним. Значительное содержание биогенных элементов, высокие температуры, малая проточность обусловливают интенсивное развитие фитопланктона. За счет сине-зеленых водорослей создается до 300 тыс. т. сырой массы. «Цветение» воды сине-зелеными водорослями отмечается с момента образования водохранилища (1975 г.). Интенсивность их развития меняется по годам. В 70-е годы она была слабее (3-53 г/м2 – средние за летний сезон), чем в 80-е (8-126 г/м2). Колебание индексов сапробности в разные сезоны и годы исследования на разных станциях водохранилища составляли 1,10-3,21 и соответствовали II-IV классу качества воды, т.е. от чистой до загрязненной. Высокие индексы сапробности были отмечены на Вихоревском участке, который подвержен значительному антропогенному воздействию. До зарегулирования реки влияние стоков БЛПК на фитопланктон выражалось в снижении численности и обеднения видового состава. После достижения НПУ и до настоящего 128 времени уровень развития фитопланктона остается высоким (0,8-12,2 млн.кл/л и 0,63,7 г/м3 – средние за период вегетации). В летний сезон отмечается интенсивное развитие водорослей до уровня «цветения» с максимальными биомассами до 245 г/м3, что ведет к вторичному загрязнению. Сезонный ход сукцессии фитопланктона здесь не имеет четкой закономерности, доминирующие группы водорослей и количественные показатели в течение ряда лет и в сезонном аспекте не остаются постоянными. Значительную роль в биомассе играют криптофитовые, сине-зеленые и мелкие жгутиковые из родов Monas, Bodo, Chlamydomonas, Carteria, Euglena, т.е. водоросли, являющиеся показателями повышенного содержания органического вещества в воде. В заливе, где происходит аккумуляция сточных вод, фитопланктон угнетен и характеризуется меньшими количественными показателями, чем по руслу водоема. Здесь отмечены высокие индексы сапробности и постоянно наблюдается низкое насыщение придонных слоев кислородом (10-30%), или он полностью отсутствует. Качество воды водохранилища зависит от морфологии водоема, его проточности, содержания биогенных элементов, антропогенной нагрузки. По уровню развития фитопланктона Усть-Илимское водохранилище в период стабилизации (1,1-2,2 г/м3 – средние за период вегетации) - это мезотрофный водоем с наличием эвтрофных участков. Таким образом, в период наполнения водоема интенсивность развития водорослей в большей степени зависит от неоднородности химического состава воды, который определяется характером затопленных почв. Наличие или отсутствие биофонда на затопляемой территории, мелководные или глубоководные участки с разным температурным режимом и содержанием биогенных элементов обусловят крайне неравномерное развитие и распределение фитопланктона, его состав и обилие. Выделится нижний район, который отличается морфолого-морфометрическим особенностям, присутствием торфяников. Он будет иметь большую мозаичность состава фитопланктона и разную интенсивность развития. Повышенные концентрации биогенных элементов могут вызвать «цветение» воды водорослями в теплый период на разных участках (до 1000 г/м3 и более – это локально, в пятнах «цветения»), что вызовет вторичное загрязнение. В придонном слое будет отмечаться дефицит кислорода или его полное отсутствие. Высокие концентрации биогенных элементов могут вызвать подавление интенсивности развития фитопланктона и биомасса не превысит 1 г/м3. Ранее в водохранилищах наблюдались районы с высоким содержанием гуминовых кислот, где отмечалось угнетение интенсивности развития водорослей. Выделится также верхний участок, он будет постоянно находиться под влиянием стока Усть-Илимского водохранилища, промышленных и бытовых сбросов. Видовой 129 состав фитопланктона, его развитие в большей степени будет определяться этими особенностями, поскольку качественные и количественные показатели в верхнем бъефе (0,5-5,4 млн.кл/л и 0,3-1,2 г/м3) изменяются по сезонам и годам. При отметке 185 м сохранятся значительные скорости течения, температурный режим будет отличаться от остальной акватории водоема, что определит меньшую интенсивность развития водорослей на этом участке. При НПУ 208 м с уменьшением скорости течения, увеличением температуры воды интенсивность развития возрастет и количественные показатели фитопланктона будут высокими (200 г/м3 и более – максимальные значения), что приведет к вторичному загрязнению и дефициту кислорода. Таким образом, в период наполнения водоема ожидается резкое возрастание количественных показателей фитопланктона в теплый период времени (на один-два порядка) и медленный рост их весной и осенью. Видовой состав водорослей увеличится более чем в два раза за счет видов (зеленых, сине-зеленых, эвгленовых) из районов затопления. Доминирующий комплекс будет состоять из большого числа таксонов, поскольку условия обитания на различных участках будут разные. В период зрелости водохранилища проходит второй этап – формирование фитопланктонного сообщества. Будут создаваться более устойчивые фитоценозы. Рост весенней, летней и осенней биомасс будет продолжаться, но уже замедленно. Резких колебаний количественных показателей фитопланктона в межгодовом аспекте, как это будет наблюдаться в период наполнения водоема, не ожидается. В сезонном развитии водорослей, как и в период наполнения водохранилища, будет наблюдаться один пик – летний. Ожидается «цветение» воды (виды родов Aphanizomenon, Anabaena, Microcystis). Влияние затопленного ложа, совместно с антропогенной нагрузкой будет продолжаться более длительное время, чем на Усть-Илимском водохранилище. Здесь будут сказываться более выраженная континентальность климата с длительным холодным периодом (270 дней), сроки заполнения водоема, скорости разложения органического вещества. В период стабилизации водохранилища фитопланктон вступит в третий этап – относительной стабилизации фитопланктонного сообщества. Видовое разнообразие уменьшится, поскольку некоторые виды выпадут из планктона (изменятся условия их обитания). Сформируется постоянный доминирующий комплекс (12-16 таксонов) и определяться он будет, в основном, стоком из Усть-Илимского водохранилища. Основная роль в формировании биомассы фитопланктона будет принадлежать диатомовым водорослям (виды родов Fragilaria, Stephanodiscus, Aulacoseira, Asterionella, Tabellaria), при значительном развитии синезеленых (виды родов Aphanizomenon, Anabaena, Microcystis), криптофитовых (виды родов Cryptomonas, Chroomonas, Rhodomonas) и 130 динофитовых (виды родов Ceratium, Peridinium, Gymnodinium). Интенсивность развития сине-зеленых водорослей в теплый период будет меняться по годам в зависимости от климатических условий, антропогенной нагрузки и по уровню их развития образовавшийся водоем будет близок к Усть-Илимскому. Будет отмечаться повторяемость сезонной динамики количественных показателей фитопланктона с годовым максимумом весной или летом. В первые годы стабилизации водохранилища возможно некоторое снижение биомассы водорослей, но в дальнейшем, за счет мощного развития весеннего фитопланктона (виды родов Stephanodiscus, Aulacoseira), биомасса превысит летнюю. Подобная картина наблюдалась в Братском и Усть-Илимском водохранилищах. Распределение фитопланктона по акватории водоема будет неравномерным. Богатым и своеобразным составом водорослей и значительными биомассами выделятся заливы, мелководья, районы с повышенной антропогенной нагрузкой. Встречаемость байкальских эндемиков будет низкая. После зарегулирования р. Ангара Богучанской ГЭС оставшийся участок реки будет испытывать влияние стока образовавшегося водохранилища и притоков реки. Наблюдения за фитопланктоном, проведенные на Ангаре, показывают, что верхние участки водоемов испытывают сильное влияние стока, на остальной акватории формирование и развитие фитопланктона определяется внутриводоемными процессами. По уровню развития фитопланктона Богучанское водохранилище будет близко к УстьИлимскому (к Ангарской ветви). Средняя биомасса фитопланктона за период вегетации во время стабилизации составит 1,0-2,2 г/м3, а в периоды наполнения и созревания водоема 0,3-1,1 г/м3. Это будет водоем мезотрофного типа с наличием эвтрофных участков. Таким образом, на формирование фитопланктона Богучанского водохранилища будут сказываться особенности затопляемой территории, сток Усть-Илимского водохранилища, промышленные и бытовые сбросы, а также климатические условия. При НПУ 208 м, по сравнению с отметкой 185 м, водообмен уменьшится почти в три раза, исчезнет речной участок, где идет мощная переработка стоков, увеличится затопляемая территория и площадь мелководий – все это приведет к увеличению биопродукционного потенциала и к снижению качества воды. 5.2. Прогноз формирования зоопланктонного сообщества Проведенные исследования зоопланктона реки от плотины Усть-Илимской ГЭС до устья Ангары и ее придаточной системы позволили сделать заключение, что при формировании планктофауна зоопланктона придаточной Богучанского системы. водохранилища Составляющие 131 ее биофондом водотоки и явиться водоемы характеризуются малыми глубинами (от 0,7 до 2 м), наличием высшей водной растительности, хорошей прогреваемостью 19-20ºС (наиболее теплой водой отличаются правобережные притоки Ката и Нижняя Кежма). В заводях и протоках Ангары вода летом прогревается до 20-23ºС. В некоторых притоках отмечены низкие скорости течения (0,30,4 м/сек). Все это создает благоприятные условия для развития в них зоопланктона. Судя по качественным пробам, коловратки и ветвистоусые в притоках представлены большим числом видов, чем в Ангаре. Наибольшая численность (35 тыс.экз/м3 и биомасса 300-400 мг/м3) отмечена в устьевых участках притоков Кода, Едарма, Кежма. Комплекс видов этих притоков Sida crystallina, Eurycercus lamellatus, Chydorus sphaericus, Alona affinis, виды pода Euchlanis, Macrocyclops albidus, Daphnia longiremis, Heterocope borealis найдет благоприятные условия в литоральной зоне и образованных заливах по руслу вышеперечисленных рек. Так, сравнительно крупными притоками р. Ангары в зоне формирования водохранилища являются Кова (452 км), Кода (283 км), Кежма (69 км). После достижения НПУ биофондом для пелагической части водохранилища будет служить сток лимнофилов (C. abyssorum, M. leuckarti, B. Crassicornis, D. galeata, D. cristata, E. Graciloides, K. longispina, A. herricki, A. priodonta) из Усть-Илимского водохранилища, поскольку зона выклинивания подпора будет отсутствовать. Формирование лимнофильного комплекса будет протекать в две фазы, минуя первую - разрушение реофильного комплекса, благодаря наличию уже сложившегося пелагического комплекса видов в придаточной системе и стока из УстьИлимского водохранилища. Тем не менее в первые годы наполнения водоема, особенно в его заливах, ожидается увеличение разнообразия - вспышка развития коловраток и ветвистоусых ракообразных (до 200-250 тыс. экз/м3), что отмечали на Братском и Усть-Илимском водохранилищах. По продольной оси от верхнего участка к приплотинной части доминирующий комплекс будет однороден, основу его численности в зимний, весенний и осенний периоды составят циклопы и каланиды, в летний период - коловратки и ветвистоусые. В заливах обильное развитие можно ожидать у коловраток и ветвистоусых даже в весенний и зимний периоды года. Процесс формирования зоопланктонного сообщества в будущем Богучанском водохранилище займет 4-5 лет, как было в УстьИлимском водохранилище. В последующие годы произойдет сокращение и относительная стабилизация видового состава. При этом уже в первые два-три года с момента начала наполнения водохранилища будет сформирован доминантный комплекс зоопланктона, в который войдут такие виды, как E. graciloides, H. borealis, D. galeata, D. cristata, B. сrassicornis, D. brachyurum, K. quadrata, A. priodonta, A. Herricki. Из циклопов будут 132 доминировать те же виды (Cyclops abyssorum, C. Kolensis, M. Leuckarti), что и в УстьИлимском водохранилище, их доля в биомассе будет также велика. В зимне-весенний период в планктоне будет относительно большая численность эндемичных коловраток N. intermedia, N. Grandis, S. Pachypoda. Не ясен вопрос о возможности натурализации в водохранилище выходца из Байкала Epischura baicalensis, хотя возможность попадания его сюда со стоком весьма вероятна. В заливах, образованных при затоплении русел рек фауна беспозвоночных будет весьма разнообразна, главным образом за счет ветвистоусых, здесь ожидается развитие таких ракообразных как Daphnia longiremis, Holopedium gibberum, Sida crystallina, виды pода Simocephalus, Eurycercus lamellatus, Diaphanosoma brachyurum, Ch. Sphaericus. По количественным показателям зоопланктон Богучанского водохранилища будет сравним с Усть-Илимским, несмотря на то, что водообмен в будущем водохранилище будет несколько выше. Следует также учесть, что в Богучанском водохранилище ожидаются меньшие максимальные и средние глубины и большая площадь зеркала. Поэтому биомассу зоопланктона в открытой части водохранилища можно ожидать на уровне 0,70,9 г/м3, в заливах этот показатель будет достигать до 1,5-2,0 г/м3. Надо полагать, что продуктивность зоопланктона в будущем водохранилище будет близка к мезотрофному уровню с чертами эвтрофии в отдельных мелководных участках. По-иному будет формироваться зоопланктон Богучанского водохранилища при отметке 185 м, здесь максимальные и средние глубины будут меньше, чем при НПУ 208 м, но при этом проточность увеличиться в 3 раза. Однако эти различия будут больше сказываться на количественных показателях зоопланктона, чем на его видовом составе и комплексе доминантов. Процесс формирования зоопланктона Богучанского водохранилища будет протекать в 3 этапа, т.е. с разрушением реофильного комплекса и формированием лимнофильного. Биофондом зоопланктона явится также планктофауна водотоков и водоемов, попадающих в зону затопления и сток лимнофилов из УстьИлимского водохранилища. Относительно высокая проточность будет сказываться на развитии дафний, поэтому лидирующее место по численности и биомассе среди ветвистоусых займут виды рода Bosmina, что характерно и для Иркутского водохранилища, дафнии будут обильны в заливах. Основное ядро численности и биомассы зоопланктона по продольному профилю составят ракообразные, среди которых во все сезоны года будут лидировать циклопы C. kolensis, C. abyssorum, C. scutifer, M. leuckarti, из каланид H. аppendiculata, Eu. Graciloides, из коловраток - K. longispina, K. quadrata, A. priodonta. Байкальские эндемичные коловратки также будут присутствовать и достигать максимальных количественных величин в зимне-весенний периоды. Также 133 здесь ожидается присутствие из эндемичных ракообразных H. inopinata и Alona setosocaudata. В этом случае по продольной части будущее Богучанском водохранилище будет делиться на три части - верхнюю речную, среднюю и приплотинную. На зоопланктон верхней речной части существенное влияние будут оказывать сточные воды. В первые годы наполнения водохранилища, как и при НПУ 208 м, в заливах ожидается вспышка тонких фильтраторов – коловраток и ветвистоусых, но количественные показатели будут ниже, на уровне 100-150 тыс. экз/м3. Созревание озерного зоопланктонного комплекса растянется на больший период. Продуктивность зоопланктона также будет близка к мезотрофному, но биомасса несколько снизится, средняя за вегетационный период биомасса в среднем и приплотинном участках водохранилища ожидается на уровне 0,5-0,6 г/м3, в заливах этот показатель будет в 2 раза выше. В верхнем участке биомасса зоопланктона вряд ли будет достигать 0,2-0,3 г/м3. Сроки формирования зоопланктонного комплекса при ПУ 185 м будут растянуты, и вряд ли они займут 6-8 лет. Процесс стабилизации зоопланктона при отметке185 м и НПУ 208 м будет продолжаться в течение 20-25 лет, что связано с биотическими (жизненными циклами гидробионтов, вспышка разнообразия и количества тонких фильтраторов в первые годы заполнения водохранилища) и абиотическими (процесс заполнения водохранилища, всплытие торфяников, разложение травянистой растительности, органического вещества почвы, длительностью процесса разрушения затопленных лесов, распад древесных остатков, становление биотопов, сброс сточных вод) факторами. Анализ материалов 60летних работ на Рыбинском водохранилище показал, что стабилизация зоопланктонного комплекса в озеровидной части, а особенно на территории с затопленным лесом, было растянуто более чем на 20 лет. Многолетние исследования зоопланктона самого северного в России Хантайского водохранилища также показали, что на 30-м году его существовании зоопланктонное сообщество не было стабильным. Доминирующее ядро, видовой состав и продуктивность резко изменялись во времени. Таким образом, при формировании зоопланктона Богучанского водохранилища биофондом явится планктофауна Ангары, придаточной системы и сток лимнофилов из Усть-Илимского водохранилища. Доминирующий комплекс составят Cyclops kolensis, C. Abyssorum, Eudiaptomus graciloides, Mesocyclohs leuckarti, Daphnia galeata, D. cristata, Bosminacrassocornis, Kellicottia longispina, K. Quadrata. По количественным показателям зоопланктон Богучанского водохранилища будет сравним с Усть-Илимским, поэтому биомассу зоопланктона можно ожидать на уровне 0,5-0,7 г/м3 (при НПУ 208 м). При отметке 185 м эти показатели будут немногим меньше (0,4-0,6 г/м3). Тем не менее, по 134 продуктивности зоопланктона будущее Богучанское водохранилище будет близко к мезотрофному уровню с чертами эвтрофии в отдельных мелководных участках. 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ВОДОХРАНИЛИЩ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАСС-БАЛАНСОВОЙ МОДЕЛИ Моделирование трофических связей и потоков энергии – необходимый инструмент для прогнозирования отклика водных экосистем на изменения внешних условий. Прогностические модели можно рассматривать как итог приведения в порядок накопленных знаний о трофических взаимоотношениях между организмами и влиянию абиотических факторов на скорость продукционных процессов. Такие модели незаменимы для проверки традиционных научных принципов и для построения новых концепций. Опыт имитации потоков энергии в водных экосистемах свидетельствует, что наиболее эффективные прогностические модели – «сжатые» модели, состоящие из ключевых групп водных организмов (Pace, 2001; Håkanson, Boulion, 2002). Эти группы объединяют функционально родственные организмы, которые с некоторой степенью условности можно разделить на первичных продуцентов, редуцентов и консументов разного порядка. Редуценты и консументы как гетеротрофные организмы используют для своего роста аллохтонное и автохтонное органическое вещество. Автохтонное органическое вещество синтезируется первичными продуцентами – автотрофными организмами. Продукция автотрофных организмов зависит от многих, порой слабо исследованных абиотических факторов. Тем не менее, среди них можно достаточно просто выделить ключевые факторы, которые прямо или через иерархическую систему связей влияют на биомассу и продукцию автотрофных организмов, а через них – на биомассу и продукцию гетеротрофных организмов (включая рыб), относящихся к разным трофическим уровням. В настоящем разделе представлена для обсуждения масс-балансовая модель, имитирующая потоки энергии между ключевыми группами организмов, для испытания ее на практике – в процессе прогнозирования биологической продуктивности Бурейского водохранилища. Модель управляется легко доступными входными параметрами и предназначена для прогнозирования биомассы и годовой продукции фитопланктона, макрофитов, эпифитов и фитобентоса (первичных продуцентов), бактериопланктона и бактериобентоса (редуцентов), «мирного» и хищного плантоноядных, бентосоядных и хищных рыб (консументов). 135 зоопланктона, зообентоса, Субмодель 1 Абиотические факторы, влияющие на продукционные процессы в водоемах, тесно связаны с географической зональностью, которая включает в себя широтную, меридиональную и высотную поясность. Географическую зональность можно рассматривать как интегрирующий фактор, суммирующий влияние климатических и эдафических условий на продуктивность водных экосистем. Важнейшим эдафическим фактором считается вынос фосфора с водосборной площади. Эффективность выноса фосфора зависит от первичной продукции наземных экосистем, которая контролируется внешними условиями – температурой, количеством осадков и испарением (Исаченко, 1953; Rosenzweig, 1968; Straskraba, 1980). Для исследования влияния географических факторов на продуктивность наземных и водных экосистем разработана прогностическая модель. В качестве входных параметров модели использованы следующие независимые переменные (рисунок 6.1): географическая широта (Lat, oN), долгота (Lon, oE), средняя высота водосборного бассейна над уровнем моря (Alt, м), удельный водосбор (Ad/Аo), средняя глубина водоема (Dmean, м), модуль стока (Мо, л/с км2), годовая сумма осадков (Pre, мм/год) и среднегодовая температура воздуха (Tem, oC). Mo Ad/Ao Feu Tw G Dmean E Ld La R LPP Lon TP in Out Sed Tem Alt TP Pt Eva Pre Lat Рисунок 6.1 - Схема субмодели 1 для прогнозирования первичной продукции суши, бюджета фосфора в водоеме и цветности воды (Lat, Lon, Alt, Pre, Ad/Ao, Mo и Dmean – независимые переменные) 136 Как подчеркивал Л.Л. Россолимо (1964), аккумуляция в водных экосистемах веществ, в том числе и гуминовых соединений, – функция водосборного бассейна и морфологии котловины. Россолимо предложил использовать в качестве лимнологического показателя соотношение между объемом озера и его водосборной площадью (V/Ad). Этот показатель тождественен соотношению между средней глубиной озера и удельным водосбором (V/Ad = Dmean /(Ad/Ao)) и отражает аккумулирующую емкость водоема. С уменьшением V/Ad усиливается влияние водосбора, что ведет к увеличению цветности воды Pt. С увеличением V/Ad возрастает роль автохтонных процессов, цветность воды снижается. Анализ литературных материалов для водоемов гумидной зоны (Харкевич, 1967; Жукова, 1987) показал, что цветность воды находится в прямой зависимости от удельного водосбора и в обратной зависимости от средней глубины водоема: Pt = IF(Ad/Ao)/Dmean < 48)THEN(23,2*((Ad/Ao)/Dmean)^0,62) ELSE(300). В этом логическом уравнении зафиксировано допущение, что максимальное значение Pt в природных водах не превышает 300 град. Баланс общего фосфора в любом сточно-приточном водоеме может быть описан дифференциальным уравнением: TPin (t) = TPin (t – t) + (La + Ld – Out – Sed) * t, (1) где TPin – содержание общего фосфора под единицей площади, г/м2. Концентрацию общего фосфора TP общепринято выражать в мкг/л. Следовательно, TP = TPin * 1000/Dmean Ниже представлены элементы балансового уравнения (1) и способы их расчета. La = 0,03*Pre/1000 – поступление фосфора в водоем с атмосферными осадками, г/м2 за год. Принято, что средняя концентрация общего фосфора в осадках составляет 0,03 г/м3. Годовая сумма осадков Pre, мм/год – независимая переменная. Ld = E * (Ad/Ao) – поступление фосфора в водоем с водосборной площади, г/м2 за год. Удельный водосбор Ad/Ao – независимая переменная. Out = TPin/Tw – потеря фосфора со стоком воды, г/м2 за год. 137 Sed = (Ld + La)*R – седиментация фосфора в донные отложения, г/м2 за год. E = LPP*0.1*0.002*0.02*Q10^((Tem – 9)/10) – коэффициент экспорта фосфора с водосборной площади, г/м2 за год, как функция первичной продукции наземных экосистем и среднегодовой температуры воздуха. Коэффициенты: 0.1 – отношение массы органического углерода к ее калорийности, г/ккал; 0.002 – соотношение P:C в растительном материале, 0.02 – средняя для планеты доля выноса фосфора в водоемы из наземных экосистем (Коплан-Дикс и др., 1985). Интенсивность выноса фосфора зависит от скорости разложения наземной растительности, следовательно, от температуры среды. Принято, что температурный коэффициент Вант-Гоффа Q10 равен 2, а средняя для Северного полушария температура близка к 9оС (World Lake Database). Tw = Dmean/(0.0315 * Mo * (Ad/Ao)) – время пребывания воды, годы, как функция средней глубины водоема, его удельного водосбора и модуля стока. Параметры Ad/Ao и Mo – независимые переменные. R = 5/(5 + G) – коэффициент седиментации фосфора, безразмерная величина (Häkanson, Boulion, 2002). G = Dmean/Tw – гидравлическая нагрузка, м/год LPP = IF(Pre < Eva)THEN(13500*(1-EXP(-0.00064*Pre))ELSE(13500/(1+EXP(1.3150.119*Tem))) – продукция наземной растительности, ккал/м2 за год, как функция Pre или Tem в зависимости от того, какой фактор является лимитирующим – влага или тепло. Показателем соотношения тепла и влаги служит отношение Pre к потенциальному испарению Eva (Исаченко, 1953). Принято, что если Pre < Eva, то LPP зависит от Pre, в противном случае LPP зависит от Tem. Tem = 37.2 – 0.534*Lat – 0.0435*Lon – 0.00327*Alt – C1 – среднегодовая температура воздуха в пределах Евразийского континента (по данным World Lake Database) с поправкой на муссонный характер климата, С1 = 6.2 Eva = 37*(Tem + 10) – потенциальное испарение (или испарение с водной поверхности), мм/год, как функция температуры воздуха. В модель введен также фактор эвтрофирования водоема Feu, который при отсутствии антропогенного загрязнения равен 1. При антропогенной нагрузке этот фактор больше 1 и показывает, во сколько раз эмпирически установленный коэффициент экспорта фосфора превышает его расчетную величину. Все рассмотренные выше зависимости легли в основу прогностической модели (рисунок 6.1). Изменяя входные параметры, мы можем проследить, как изменяются годовая продукция наземной растительности, содержание в воде общего фосфора, цветность воды и ряд гидрологических показателей. 138 Субмодель 2 Первичные продуценты. Годовая продукция фитопланктона в водохранилище оценивалась с помощью эмпирических регрессионных уравнений, описывающих связи между содержанием общего фосфора, концентрацией хлорофилла «а», скоростью фотосинтеза, прозрачностью воды и длительностью вегетационного сезона. Эти связи были установлены в результате регрессионного анализа большого массива данных для водоемов, расположенных в разных точках планеты и различающихся по трофическому статусу (Бульон, 1994; Håkanson, Boulion, 2002). Из литературных источников были использованы материалы по продукции макрофитов, сопровождающиеся сведениями о местоположении водоемов, их морфометрии, прозрачности воды и относительной площади акваторий, заселенных растительностью, Mcov, % (Бульон, 2004). Была выявлена зависимость Mcov от соотношения между Sec и Dmean, т.е. оптической глубины водоема. Выяснено, что географическая широта Lat также заметно влияет на величину Mcov. Результат пошагового регрессионного анализа позволил заключить, что совместное влияние оптической глубины и Lat определяет 70% изменчивости величины Mcov в водоемах. Величина чистой продукции макрофитов Pmac тесно связана с Mcov. Географическая широта также влияет на величину Pmac. Как показал пошаговый регрессионный анализ, Pmac в 80% случаев зависит от Mcov и Lat . Макрофиты служат субстратом для водрослей-обрастателей, следовательно, биомасса эпифитов Bepi находится в прямой зависимости от степени развития высшей водной растительности. Не обнаружено какой-либо зависимости степени обрастания макрофитов эпифитами от вида растения-субстрата и его архитектуры (Бульон, 2004). По объединенным данным (для макрофитов в целом и для отдельных их видов), отношение Bepi/Bmac составляет в среднем 1,5%. Как показал анализ опубликованных данных, продукция фитобентоса Pphb на 1 м2 литоральной зоны составляет в среднем 32% продукции фитопланктона в пелагиали. Продукция фитопланктона на 1 м2 литоральной зоны близка к 66% продукции фитопланктона в пелагиали. Следовательно, суммарная первичная продукция в литоральной зоне практически равна продукции фитопланктона в пелагиали (98%). Чтобы оценить относительный вклад продукции фитобентоса, фитопланктона и суммарной первичной продукции литоральной зоны в первичную продукцию озера в целом, необходимо знать отношение площади литорали к площади водоема. Внешняя граница 139 литоральной зоны, где продукция фитобентоса практически равна нулю, соответствует приблизительно изобате 1.6 Sec. Редуценты. Анализ литературных и собственных данных показал, что в пресных и морских водах с разным уровнем продуктивности в бактериальную фракцию взвешенного органического вещества включается от 7 до 48%, в среднем 20% продукции фитопланктона (Бульон, 1988, 1994; Boulion, Häkanson, 2003). Часть продукции фитопланктона, ассимилированной планктонными бактериями, подвергается минерализации до СО2. По данным ряда авторов, эффективность роста бактериопланктона Ebcp варьирует от 23 до 50% (Baines, Pace, 1991; Jahnke, Craven, 1995; Weiss, Simon, 1999). Специальные исследования, выполненные Г.А. Инкиной (1979), показали, что коэффициент Ebcp составляет в среднем 33%, т.е. траты на дыхание бактериопланктона почти в два раза превышают его продукцию. Наиболее ценная информация по продукции бактериобентоса содержится в работах В.И. Романенко (1972), Ю.И. Сорокина с соавторами (1975) и В.Г. Драбковой (1981). По их данным, продукция бактериобентоса варьирует от 10 до 60% суммы продукций бактериобентоса и бактериопланктона. Четко прослеживается увеличение отношения Pbcb/(Pbcb+Pbcp) с уменьшением Dmean. Эта зависимость учитывалась при тестировании модели. Консументы. Из биотических параметров в модель включены известные из литературных источников скорость оборота биомассы V, сут. -1, и эффективность использования потребленной энергии на рост E для каждой функциональной группы животных (Алимов, 1982; Винберг, 1985; Иванова, 1985; Руденко, 1985; Håkanson, Boulion, 2002). Значения V за вегетационный сезон рассчитывались как произведение их суточных значений и длительности вегетационного сезона GS, сут. Согласно концепции А.Ф. Алимова (1982), сообщество зообентоса рассматривается в модели как единая система, без разделения на «мирных» и хищных животных. На входе системы – энергия, потребленная «мирными» животными, на выходе – продукция сообщества в целом, т.е. сумма продукций «мирных» и хищных животных за вычетом рациона хищных животных. По определению А.Ф. Алимова, продукция зообентоса Pzbe в такой форме составляет «полезную» продукцию, доступную рыбам-бентофагам. Значения параметров V и E для первичных продуцентов, редуцентов и консументов, используемые по умолчанию, представлены в таблице 6.1. При моделировании ощущается недостаток сведений о распределении продукции макрофитов, эпифитов и фитобентоса между бактериобентосом и зообентосом, продукции «мирного» зоопланктона между хищным зоопланктоном и планктоноядными рыбами, продукции 140 планктоноядных и бентосоядных рыб между хищными рыбами и прочими консументами, фигурирующими в модели под термином «вылов рыб». Для снятия этой проблемы в модель были введены в качестве х-переменных коэффициенты распределения потоков энергии DC (табл. 6.2), что делает возможной их корректировку. Таблица 6.1 - Входные биотические параметры модели (х-переменные), заданные по умолчанию Скорость оборота биомассы, сут -1 Фитопланктон Vphp 0.30 Макрофиты Vmac 0.0070 Эпифиты Vepi 0.15 Фитобентос Vphb 0.075 Бактериопланктон Vbcp 0.25 Бактериобентос Vbcb 0.25 «Мирный» зоопланктон Vhzo 0.08 Хищный зоопланктон Vpzo 0.06 Зообентос Vzbe 0.04 Планктоноядные рыбы Vplf 0.0025 Бентосоядные рыбы Vbef 0.0020 Хищные рыбы Vpsf 0.0016 Примечание. Прочерк – отсутствие данных. Трофическое звено Эффективность использования потребленной энергии на рост Ephp 0.80 Ebcp 0.33 Ebcb 0.33 Ehzo 0.16 Epzo 0.32 Ezbe 0.12 Eplf 0.08 Ebef 0.08 Epsf 0.16 Субмодель 2 состоит из систем уравнений, которые описывают изменение биомассы функциональных групп организмов, обусловленное поступлением энергии от предшествующего трофического уровня, ее трансформацией на следующий трофический уровень и потерями энергии на дыхание и с неусвоенной пищей (рис. 6.2). Таблица 6.2 - Коэффициенты распределения (DC) продукции макрофитов, эпифитов, фитобентоса, «мирного» зоопланктона, планктоноядных и бентосоядных рыб между трофическими звеньями. Величины DC заданы как х-переменные Трофические цепи Макрофиты: бактериобентос зообентос донные отложения Эпифиты: бактериобентос зообентос Фитобентос: бактериобентос зообентос «Мирный» зоопланктон: хищный зоопланктон планктоноядные рыбы Планктоноядные рыбы: хищные рыбы Коэффициенты распределения DCmac_bcb DCmac_zbe 1 – DCmac_bcb – DCmac_zbe 0.3 0.5 0.2 DCepi_bcb 1 – DCepi_bcb 0.4 0.6 DCphb_bcb 1 – DCphb_bcb 0.4 0.6 DChzo_pzo 1 – DChzo_pzo 0.75 0.25 DCplf_psf 0.5 141 вылов Бентосоядные рыбы: хищные рыбы вылов 1 – DCplf_psf 0.5 DCbef_psf 1 – DCbef_psf 0.5 0.5 Ppsf (R+F)psf Bpsf Ybef Yplf (R+F)bef Bbef Bplf (R+F)plf (R+F)zbe (R+F)hzo Bzbe Bpzo Bhzo (R+F)pzo Rbcb Bbcb Bbcp Rbcp Mall_bcp Pmac_sed Bmac Bepi Bphb Bphp Rphp Pmac Pepi Pphb GPphp GS Mcov FF Lit Sec Chl Dmean Dmax Pt TP Lat Lat Рисунок 6.2 - Схема субмодели 2 для прогонозирования биомассы и потоков энергии для ключевых групп автотрофных и гетеротрофных организмов (Dmean, Dmax, Pt, TP и Lat – независимые переменные) Для прогностических целей принципиально важно использовать легко доступные и (или) легко измеряемые входные параметры (x-переменные). В качестве ключевых параметров были выбраны Lat, TP, Pt, Dmean и Dmax. Как обсуждалось выше, значения TP и Pt могут быть определены с помощью субмодели I, если известны элементарные географические факторы и морфометрия водохранилища. Наряду с потоками энергии от первичных продуцентов к гетеротрофным организмам, в модели учитываются: 1) седиментация фитопланктона, 2) ассимиляция аллохтонного органического вещества бактериопланктоном, 3) захоронение макрофитного материала в донных отложениях и 4) потери рыб в результате их вылова и/или естественной смертности. В модели используются эмпирические регрессионные уравнения, описывающие зависимость длительности вегетационного 142 сезона от географической широты, концентрации хлорофилла «а» от общего фосфора, прозрачности воды от содержания общего фосфора и цветности воды. Соотношение между Dmean и Dmax рассматривается как фактор формы котловины водохранилища FF. Этот фактор и прозрачность воды определяют относительную площадь литоральной зоны, от величины которой зависит продукция фитобентоса. Параметры Dmean, Sec и Lat влияют на площадь зарастания макрофитами и, в конечном итоге, на продукцию макрофитов, что также описано уравнениями регрессий. Ниже перечислены системы уравнений, положенные в основу модели. Фитопланктон Bphp(t) = Bphp(t- t) + (GPphp – Pphp_hzo – Pphp_bcp – Pphp_zbe – Rphp)* t = Ephp*GPphp/(Vphp*GS) – биомасса фитопланктона, ккал/м2. Коэффициенты Ephp и Vphp по умолчанию (табл. 6.3). GPphp = 40*Chl*Sec*GS/100 – валовая продукция фитопланктона, ккал/м2 за сезон (Бульон, 1994). Chl = 0.073*TP^1.451 – концентрация хлорофилла «а», мг/м3 (Dillon, Rigler, 1974). Sec = 10^(1.26 – 0.31*LOG10(Pt) – 0.36*LOG10(TP)) – прозрачность воды по диску Секки, м (Nürnberg, Shaw, 1998). GS = -0.058*Lat^2 + 0.549*Lat + 365 – длительность вегетационного сезона, дни (Håkanson, Boulion, 2001). Pphp_bcp = (0.2/Ebcp)*Ephp*GPphp – продукция фитопланктона, ассимилированная бактериопланктоном, ккал/м2 за сезон. Принято, что 20% чистой продукции фитопланктона включается в бактериальную продукцию (Бульон, 1994). Pphp_zbe = Bphp*0.1*GS/Dmean – потребление фитопланктона зообентосом, ккал/м2 за сезон. Коэффициент 0.1 – линейная скорость седиментации фитопланктона, м/сут (Михеева и др., 2000). Pphp_hzo = Ephp *GPphp – Pphp_bcp – Pphp_zbe – продукция фитопланктона, потребленная «мирным» зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. Rphp = (1 – Ephp)*GPphp – потери энергии фитопланктоном при дыхании, ккал/м2 за сезон. Макрофиты Bmac(t) = Bmac(t – t)+(Pmac – Pmac_bcb – Pmac_zbe – Pmac_sed)* t = Pmac/(Vmac*GS) – биомасса макрофитов, ккал/м2. Коэффициент Vmac по умолчанию (табл. 6.3). Pmac = 10^(2.21 + 1.08*LOG(Mcov) – 0.49*(90/(90 – Lat))) – чистая продукция макрофитов, ккал/м2 за сезон (Бульон, 2004). Pmac_bcb = DCmac_bac*Pmac – продукция макрофитов, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон. Коэффициент распределения DCmac_bcb = 0.3 (по умолчанию). 143 Pmac_zbe = DCmac_zbe*Pmac – продукция макрофитов, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Коэффициент распределения DCmac_zbe=0.5 (по умолчанию). Pmac_sed = (1 – DCmac_bcb – DCmac_zbe)*Pmac – остаток продукции макрофитов, захороненный в донных отложениях, ккал/м2 за сезон. Mcov = 48.5 + 32.9*(Sec/Dmean) – 16.2*(90/(90 – Lat)) – C2 – степень зарастания водоема макрофитами, % (Бульон, 2004). В уравнение введена поправка на смещение к северу «метеорологической» широты Бурейского водохранилища относительно географической широты, С2 = 13.8. Эпифиты Bepi(t) = Bepi(t – epi – Pepi_bcb – Pepi_zbe mac(t) – биомасса эпифитов, ккал/м2. Принято, что биомасса эпифитов составляет 1.5% от биомассы макрофитов (Бульон, 2004). Pepi = Bepi*Vepi*GS – чистая продукция эпифитов, ккал/м2 за сезон. Коэффициент Vepi по умолчанию (табл. 6.3). Pepi_bcb = DCepi_bcb*Pepi – продукция эпифитов, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон; коэффициент распределения DCepi_bcb = 0.4 (по умолчанию). Pepi_zbe = (1 – DCepi_bcb)*Pepi – продукция эпифитов, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Фитобентос Bphb(t) = Bphb(t – phb – Pphb_bcb – Pphb_zbe phb/(Vphb*GS) – биомасса фитобентоса, ккал/м2. Коэффициент Vphb по умолчанию (табл. 6.3). Pphb = Ephp*GPphp*0.32*Lit – чистая продукция фитобентоса как функция продукции фитопланктона и относительной площади литоральной зоны, ккал/м 2 за сезон (Бульон, 2004). Pphb_bcb = DCphb_bcb*Pphb – продукция фитобентоса, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон; коэффициент распределения DCphb_bcb = 0.4 (по умолчанию). Pphb_zbe = (1 – DCphb_bcb)*Pphb – продукция фитобентоса, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Lit = 1 – ((Dmax – 1.6*Sec)/(Dmax + 1.6*Sec*EXP(3 – FF^1.5)))^(0.5/FF) – отношение площади литоральной зоны к площади водоема (Håkanson, 1999). FF = 3*Dmean/Dmax – фактор формы котловины водоема. Бактериопланктон Bbcp(t) = Bbcp(t – t) + (Pphp_bcp + Mall_bcp – Pbcp_hzo – Rbcp)* t = Ebcp*(Pphp_bcp + Mall_bcp)/(Vbcp*GS) – биомасса бактериопланктона, ккал/м2. Коэффициенты Ebcp и Vbcp в табл. 6.3. 144 Pphp_bcp = (0.2/Ebcp)*Ephp*GPphp – продукция фитопланктона, ассимилированная бактериопланктоном, ккал/м2 за сезон. Mall_bcp = 0.0025*(Pt/3)*2*Sec*GS*10 – аллохтонное органическое вещество, ассимилированное бактериопланктоном, ккал/м2 за сезон. Принято, что константа скорости потребления бактериопланктоном гуминовых соединений составляет 0.0025 сут.-1 (Bano et al., 1997) Концентрация в воде гуминовых веществ, мг С/л, оценивалась по цветности воды, Mall нцев, Бакулина, 1966). Pbcp_hzo = 1*Bbcp*Vbcp*GS – продукция бактериопланктона, потребленная «мирным» зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. Rbcp = (1-Ebcp)*(Pphp_bcp + Mall_bcp) – потери энергии бактериопланктоном при дыхании, ккал/м2 за сезон. Бактериобентос Bbcb(t) = Bbcb(t – – Pbcb_zbe – Ebcb*(Pmac_bcb+Pepi_bcb+Pphb_bcb)/(Vbcb*GS) – биомасса бактериобентоса, ккал/м2. Коэффициенты Ebcb и Vbcb по умолчанию (табл. 6.3). Pmac_bcb = DCmac_bcb*Pmac – продукция макрофитов, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон. Pepi_bcb = DCepi_bcb*Pepi – продукция эпифитов, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон. Pphb_bcb = DCphb_bcb*Pphb – продукция фитобентоса, ассимилированная бактериобентосом, ккал/м2 за сезон. Pbcb_zbe = 1*Bbcb*Vbcb*GS – продукция бактериобентоса, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Rbcb = (1 – Ebcb)*(Pmac_bcb + Pepi_bcb + Pphb_bcb) – потери энергии бактериобентосом при дыхании, ккал/м2 за сезон. «Мирный» зоопланктон Bhzo(t) = Bhzo(t – t) + (Pphp_hzo + Pbcp_hzo – Phzo_pzo – Phzo_plf – (R + F)hzo)* dt = Ehzo*(Pphp_hzo + Pbcp_hzo)/(Vhzo*GS) – биомасса «мирного» зоопланктона, ккал/м2. Коэффициенты Ehzo и Vhzo в табл. 6.3. Pphp_hzo = Ephp*GPphp – Pphp_bcp – Pphp_zbe – продукция фитопланктона, потребленная «мирным» зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. Pbcp_hzo = 1*Bbcp*Vbcp*GS – продукция бактериопланктона, потребленная «мирным» зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. 145 Phzo_pzo = DChzo_pzo*Bhzo*Vhzo*GS – продукция «мирного» зоопланктона, потребленная хищным зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. Коэффициент распределения DChzo_pzo = 0.75 (по умолчанию). Phzo_plf = (1 – DChzo_pzo)*Bhzo*Vhzo*GS – продукция «мирного» зоопланктона, потребленная планктоноядными рыбами, ккал/м2 за сезон. (R + F)hzo = (1 – Ehzo)*(Pphp_hzo + Pbcp_hzo) – потери энергии «мирным» зоопланктоном при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м2 за сезон. Хищный зоопланктон Bpzo(t) = Bpzo(t – t) + (Phzo_pzo – Ppzo_plf – (R+F)pzo)* t = Epzo*Phzo_pzo/(Vpzo*GS) – биомасса хищного зоопланктона, ккал/м2. Коэффициенты Epzo и Vpzo в табл. 6.3. Phzo_pzo = DChzo_pzo*Bhzo*Vhzo*GS – продукция «мирного» зоопланктона, потребленная хищным зоопланктоном, ккал/м2 за сезон. Ppzo_plf = 1*Bpzo*Vpzo*GS – продукция хищного зоопланктона, потребленная планктоноядными рыбами, ккал/м2 за сезон. (R+F)pzo = (1 – Epzo)*Phzo_pzo – потери энергии хищным зоопланктоном при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м2 за сезон. Зообентос Bzbe(t) = Bzbe(t – t) + (Pmac_zbe + Pepi_zbe + Pphb_zbe + Pphp_zbe + Pbcb_zbe – Pzbe_bef – (R + F)zbe)* t = Ezbe*(Pmac_zbe + Pepi_zbe + Pphb_zbe + Pphp_zbe + Pbcb_zbe)/(Vzbe*GS) – биомасса зообентоса, ккал/м2. Коэффициенты Ebze и Vbze в табл. 6.3. Pmac_zbe = DCmac_zbe*Pmac – продукция макрофитов, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Pepi_zbe = (1 – DCepi_bcb)*Pepi – продукция эпифитов, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Pphb_zbe = (1 – DCphb_bcb)*Pphb – продукция фитобентоса, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Pphp_zbe = Bphp*0.1*GS/Dmean – потребление седиментированного фитопланктона зообентосом, ккал/м2 за сезон. Pbcb_zbe = 1*Bbcb*Vbcb*GS – продукция бактериобентоса, потребленная зообентосом, ккал/м2 за сезон. Pzbe_bef = 1*Bzbe*Vzbe*GS – продукция зообентоса, потребленная бентосоядными рыбами, ккал/м2 за сезон. (R+F)zbe = (1 – Ezbe)*(Pmac_zbe + Pepi_zbe + Pphb_zbe + Pphp_zbe + Pbcb_zbe) – потери энергии зообентосом при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м2 за сезон. 146 Планктоноядные рыбы Bplf (t) = Bplf (t – t) + (Phzo_plf + Ppzo_plf – Pplf_psf – Yplf – (R + F)plf)* t = Eplf*(Phzo_plf + Ppzo_plf)/(Vplf*GS) – биомасса планктоноядных рыб, ккал/м2. Коэффициенты Eplf и Vplf в табл. 6.3. Phzo_plf = (1 – DChzo_pzo)*Bhzo*Vhzo*GS – продукция «мирного» зоопланктона, потребленная планктоноядными рыбами, ккал/м2 за сезон. Ppzo_plf = 1*Bpzo*Vpzo*GS – продукция хищного зоопланктона, потребленная планктоноядными рыбами, ккал/м2 за сезон. Pplf_psf = DCplf_psf*Bplf*Vplf*GS – продукция планктоноядных рыб, потребленная хищными рыбами, ккал/м2 за сезон. Коэффициент распределения DCplf_psf = 0.5 (по умолчанию). Yplf = (1 – DCplf_psf)*Bplf*Vplf*GS – вылов планктоноядных рыб человеком, животными и птицами, ккал/м2 за сезон. При отсутствии вылова – естественная смертность рыб. (R+F)plf = IF(Eplf = 0)THEN(0)ELSE((1 – Eplf)*(Phzo_plf + Ppzo_plf)) – потери энергии планктоноядными рыбами при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м 2 за сезон. Принято, если эффективность использования потребленной энергии на рост (Eplf) равна нулю, тогда (R + F)plf = 0. Так как биомасса и продукция планктоноядных рыб при Eplf = 0 имеют нулевые значения, эти рыбы исключаются из модели. Бентосоядные рыбы Bbef (t) = Bbef (t – t) + (Pzbe_bef – Pbef_psf – Ybef – (R + F)bef)* t = Ebef*Pzbe_bef/(Vbef*GS) – биомасса бентосоядных рыб, ккал/м2. Коэффициенты Ebef и Vbef в табл. 6.3. Pzbe_bef = 1*Bzbe*Vzbe*GS – продукция зообентоса, потребленная бентосоядными рыбами, ккал/м2 за сезон. Pbef_psf = DCbef_psf*Bbef*Vbef*GS – продукция бентосоядных рыб, потребленная хищными рыбами, ккал/м2 за сезон. Коэффициент распределения DCbef_psf = 0.5 (по умолчанию). Ybef = (1 – DCbef_psf)*Bbef*Vbef*GS – вылов бентосоядных рыб человеком, животными, птицами и/или естественная смертность рыб, ккал/м2 за сезон. (R + F)bef = IF(Ebef = 0)THEN(0)ELSE((1 – Ebef)*Pzbe_bef) – потери энергии бентосоядными рыбами при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м2 за сезон. Принято, если Ebef = 0, тогда (R + F)bef = 0. Бентосоядные рыбы исключаются из модели. Хищные рыбы Bpsf(t) = Bpsf(t – t) + (Pplf_psf + Pbef_psf – Ppsf-(R + F)psf)* t = Epsf*(Pplf_psf + Pbef_psf)/(Vpsf*GS) – биомасса хищных рыб, ккал/м2. Коэффициенты Epsf и Vpsf по умолчанию в табл. 6.3. Pplf_psf = DCplf_psf*Bplf*Vplf*GS – продукция планктоноядных рыб, потребленная хищными рыбами, ккал/м2 за сезон. 147 Pbef_psf = DCbef_psf*Bbef*Vbef*GS – продукция бентосоядных рыб, потребленная хищными рыбами, ккал/м2 за сезон. Ppsf = 1*Bpsf*Vpsf*GS – продукция хищных рыб, ккал/м2 за сезон. Принято, что вся продукция хищных рыб используется человеком, животными и птицами. При отсутствии потребителей – естественная смертность рыб. (R+F)psf = IF(Epsf = 0)THEN(0)ELSE((1 – Epsf)*(Pplf_psf + Pbef_psf)) – потери энергии хищными рыбами при дыхании и с неусвоенной пищей, ккал/м2 за сезон. Принято, если Epsf=0, тогда (R+F)psf=0. Хищные рыбы исключаются из модели. Следует подчеркнуть, что параметры V, сут –1 , и E заданы как x-переменные. Их значения выведены на связанную с моделью панель (табл. 6.3). Намеренно уменьшая или увеличивая значения V и E, можно регулировать биомассу организмов и скорость потока энергии на любом трофическом уровне. Если ввести нулевые значения E для планктоноядных, бентосоядных и/или хищных рыб, эти блоки автоматически исключаются из моделируемой экосистемы. E = 0 для хищных рыб означает их отсутствие, исчезновение пресса на планктоноядных и бентосоядных рыб и, как следствие, возрастание «полезной» продукции всего рыбного сообщества. Точность прогноза, выполненного с помощью модели, зависит от качества вводимых в нее параметров, т.е. от достоверности основных характеристик водохранилища и его водосборного бассейна. 6.1. Прогноз биологической продуктивности проектируемого Богучанского водохранилища Для оценки потока энергии в экосистеме проектируемого Богучанского водохранилища применена масс-балансовая модель. Дан прогноз среднегодовой биомассы и годовой продукции фитопланктона, макрофитов, эпифитов и фитобентоса (первичных продуцентов), бактериопланктона и бактериобентоса (редуцентов), «мирного» и хищного зоопланктона, зообентоса, планктоноядных, бентосоядных и хищных рыб (консументов). Системы уравнений, на базе которых построена модель, представлены в ранее опубликованной работе (Бульон, 2007). Входные (движущиеся) абиотические параметры – географическая широта, средняя и максимальная глубины водохранилищ, содержание общего фосфора и цветность воды. Входные биотические параметры – скорость оборота биомассы ключевых групп гидробионтов и эффективность использования потребленной энергии на рост организмов (табл. 6.3). 148 Первыми реагируют на изменение внешних условий первичные продуценты (планктонные водоросли) в силу быстрого оборота их биомассы. Консументы разного порядка (от «мирного» зоопланктона до хищных рыб) откликаются на изменения первичной продукции с задержкой во времени, продолжительность которой определяется их положением в трофической цепи. Развитие фитопланктона лимитируется биогенными элементами, в первую очередь, фосфором. Следовательно, в целях прогноза биологической продуктивности водохранилища, необходимо знать содержание в воде общего фосфора (TP) и его биологически доступной фракции. Таблица 6.3 - Входные биотические параметры модели (х-переменные), использованные для оценки потока энергии в экосистеме проектируемого Богучанского водохранилища. Прочерк – отсутствие данных Скорость оборота биомассы, сут.-1 Трофическое звено Фитопланктон Макрофиты Эпифиты Фитобентос Бактериопланктон Бактериобентос «Мирный» зоопланктон Хищный зоопланктон Зообентос Планктоноядные рыбы Бентосоядные рыбы Хищные рыбы Vphp Vmac Vepi Vphb Vbcp Vbcb Vhzo Vpzo Vzbe Vplf Vbef Vpsf 0.30 0.0070 0.15 0.075 0.40 0.40 0.08 0.06 0.015 0.0025 0.0020 0.0016 Эффективность использования потребленной энергии на рост Ephp 0.80 Ebcp 0.33 Ebcb 0.33 Ehzo 0.16 Epzo 0.32 Ezbe 0.12 Eplf 0.08 Ebef 0.08 Epsf 0.16 Предполагается, что площадь зеркала Богучанского водохранилища составит 1159 км2 (отметка185 м) при площади водосборного бассейна 209000 км2. По проектным данным, водохранилище будет иметь среднюю глубину 16 м, максимальную – 48 м. (Отчет …, 2003, 2007). Модуль стока принят равным 16 л/км2 сек. Исходя из этих данных, удельный водосбор очень большой, около 180. Обмен воды ускоренный – теоретическое время пребывания воды 0,172 года. Ситуация изменится при НПУ 208 м. Средняя глубина увеличится до 25 м, максимальная глубина – 74 м. Удельный водосбор уменьшится до 89,8. В результате время пребывания воды в водохранилище увеличится до 0,543 года. Расчет содержащегося в водохранилище фосфора производился по его концентрации в р. Ангаре и ее притоках в зоне предполагаемого затопления. Для этой 149 цели была применена масс-балансовая модель для фосфора (Håkanson, Boulion, 2002), учитывающая гидрологические и морфометрические особенности водоема (рис. 6.3). Было принято, что концентрация общего фосфора в р. Ангаре (Cin) варьирует в границах 16-30, составляя в среднем за вегетационный сезон 23 мкг/л (Отчет …, 2003). Area Dm Vol Tw Ctp M Out In Sed Q Rsed Ad:Ao Cin v Mo Рисунок 6.3 - Масс-балансовая модель для прогнозирования концентрации TP в воде водохранилища (Ctp, мкг/л) Анализ модели показывает, что при отметке 185 м и Cin = 23 мкг/л концентрация TP в водохранилище (Ctp) в виду быстрого обмена воды практически не будет отличаться от концентрации в притоках и составит в среднем 22 мкг/л. Учитывая пределы, в которых может варьировать Cin, значение Ctp будет изменяться от 15 до 28 мкг/л. При НПУ 208 м концентрация TP в водохранилище практически сохранится на том же уровне, как и при НПУ=185 м – 21 мкг/л с разбросом от 14 до 27 мкг/л. M(t) = M(t-dt) + (In – Sed – Out) dt – содержание TP во всем объеме воды водохранилища, мг. In = Q*Cin – приток TP, мг/год. Q = (Ad/Ao)*Ao*Mo*60*60*24*365 – приток воды, м3/год. Sed = M*Rsed – седиментация TP, мг/год. Out = M/Tw – сток TP, мг/год. Rsed = v/Dm – скорость седиментации, 1/год. Tw = Vol/Q – время водообмена, годы. 150 Vol = Dm* Area*1000000 – объем воды, м3. Ctp = M/Vol – концентрация TP в воде (целевой параметр), мг/м3. dt = 1 год – шаг времени. Cin =23 мг/м3 – концентрация TP в притоках Ad/Ao = 180 – удельный водосбор. Mo = 0.016 – модуль стока, м3/км2 сек. v = 5 м/год (по умолчанию) – линейная скорость седиментации TP. Dm = 16 м – средняя глубина водохранилища, м. Area = 1159 – площадь зеркала водохранилища, км2. Масс-балансовая модель для предсказания цветности воды (Pt) аналогична модели для прогнозирования концентрация TP. Различие заключается лишь в том, что скорость седиментации окрашенных веществ (v) принята равной 1.6 м/год, тогда как для фосфора v = 5 м/год. По результатам модели, при цветности воды в притоках, которая по имеющимся материалам (Отчет …, 2003) может изменяться от 20 до 40о, значения Pt для водохранилища как при отметке 185 м, так и при НПУ 208м будут варьировать практически в тех же в пределах – 19-39о, составляя в среднем 29о. Предполагаемая концентрация хлорофилла «а» в Богучанском водохранилище рассчитывалась с учетом TP по уравнению (Dillon, Rigler, 1974): Chl = 0.073 TP 1.451 Так как прогнозируемая величина TP = 22 ± 7 мкг/л, в среднем за вегетационный сезон Chl = 6.5 мкг/л, пределы колебаний от 3.7 до 9.2 мкг/л. Эти средние величины достаточно близки к эмпирическим данным для вышерасположенного Усть-Илимского водохранилища, полученным в 1976-1979 г.г. (Изместьева, 1983). Цветность воды и содержание ТР определяют прозрачность воды (Sec). Анализ модели, схема которой представлена на рис. 6.4, показал, что в среднем за сезон Sec ~ 2.1 м, предполагаемое варьирование – от 1.7 до 2.7 м. Валовая продукция фитопланктона, ккал/м2 за год, рассчитывалась по формуле: GPphp = 40 Chl * Sec* GS/100, где Chl – концентрация хлорофилла «а», мкг/л, Sec – прозрачность воды, м, GS =145 дней – длительность вегетационного сезона, 40 – среднее за сезон суточное ассимиляционное число, мкг С/мкг хлорофилла «а». 151 0,27 (R+F)psf 1,4 Ppsf Bpsf Ybef 0,44 1,14 1,22 Yplf Bbef (R+F)bef Bplf 10,0 3,0 (R+F)plf 28 6,7 (R+F)zbe 80 Bzbe Bpzo 1,88 Bhzo 1,72 (R+F)hzo 327 5,4 (R+F)pzo 32 Rbcb 28 Bbcb Bbcp 0,38 Bmac 9,7 Pmac_sed 58,5 Lat Bepi 48 Rbcp 375 4,3 Bphb Bphp 4,7 14,4 0,72 Mall_bcp 151 156 Rphp NPmac 49 NPepi Mcov 6,5 FF Dmean 16 16 NPphb 1,00 51 GPphp 0,25 Lit 48 Dmax 30 Pt 782 145 GS 2,1 Sec 6,5 Chl 58,5 Lat 22 TP Рисунок 6.4 - Схема модели для прогнозирования биомассы (ккал/м2 в среднем за вегетационный сезон) и потока энергии (ккал/м2 за вегетационный сезон) для ключевых групп автотрофных и гетеротрофных организмов. ПУ=185 м Скорости потока энергии через биотические компоненты экосистемы проектируемого Богучанского водохранилища (отметка 185 м), предсказанные массбалансовой моделью (рис. 6.4, описание см. Бульон, 2007), представлены в таблице 6.4. По результатам прогноза, средняя за сезон биомасса фитопланктона будет близка к 14.5 (1316) ккал/м2, или 0.9 мг сырой массы/л. Большая часть первичной продукции (85%) будет создаваться фитопланктоном. Валовая продукция фитопланктона составит ~ 780, чистая продукция ~ 625 (575-710) ккал/м2 за сезон. На основании этих величин можно предсказать, что Богучанское водохранилище станет типично мезотрофным водоемом. Около13% суммарной первичной продукции будет создаваться макрофитами и микрофитобентосом. Их вклад станет практически одинаковым. Вклад эпифитов – незначителен. Площадь зарастания макрофитами 152 составит ~ 6.5% площади водохранилища. По результатам прогноза НИИ ЭРВНБ (Отчет …, 2003), площадь мелководий (до 2 м), удобных для зарастаний макрофитами, будет близка к 9%. Как видно, прогнозируемые независимыми экспертами площади акватории, которые могут быть заселены высшей водной растительностью, очень близки. Таблица 6.4 - Прогнозируемые значения биомассы (В), продукции (Р) и отношения продукции к суммарной первичной продукции (P/PP) для организмов разных трофических групп в экосистеме проектируемого Богучанского водохранилища при отметке 185 м. Прочерк – отсутствие данных Трофическое звено Фитопланктон Макрофиты Эпифиты Фитобентос Первичные продуценты Бактериопланктон Бактериобентос “Мирный” зоопланктон Хищный зоопланктон Зообентос Планктоноядные рыбы Бентосоядные рыбы Хищные рыбы Сообщество рыб Модель предсказывает, B, ккал/м2 13-16 45-53 0.68-0.79 4.0-5.8 4.2-4.5 0.34-0.44 5.0-5.9 1.6-1.9 1.7-2.2 6.3-7.4 2.7-3.5 1.1-1.3 - Р, ккал/м2 за сезон 575-710 46-53 15-17 44-63 677-845 151-165 12-16 58-69 14-16 9.9-13.0 2.3-2.7 0.79-1.0 0.25-0.36 1.8-2.2 что литорали, площадь как P/PP, % 85 6.5 2.0 6.5 100 21 1.8 8.4 2.0 1.5 0.33 0.12 0.035 0.25 зона обитания микрофитобентоса, близка к 25%. Было принято, что литораль распространяется до глубины, равной по значению удвоенной прозрачности воды. В Богучанском водохранилище литоральная зона будет охватывать прибрежный пояс от уреза воды до глубин 4-5 м. Несколько большая площадь литоральной зоны предсказана в отчете НИИ ЭРВНБ (Отчет …, 2003) – 39 %. Бактериопланктон будет ассимилировать за вегетационный сезон ориентировочно 530 ккал/м2. При этом 65% энергии станет поступать в бактериальное звено от органических веществ, синтезируемых фитопланктоном, и 33% от аллохтонных органических веществ. Прогнозируемая продукция бактериопланктона – около 155 ккал/м2 за вегетационный сезон. Независимые переменные: D mean и D max – средняя и максимальная глубины, м; Pt – цветность воды, градусы; TP – общий фосфор, мкг/л; Lat – географическая широта, о с.ш. 153 Зависимые переменные: Mcov – площадь зарастания макрофитами, %; FF –фактор формы котловины водохранилища; Lit – площадь литорали, относительные единицы; Sec – прозрачность воды, м; Chl – концентрация хлорофилла, мкг/л; NPmac, NPepi, NPphb – чистая продукция макрофитов, эпифитов и фитобентоса; GPphp – валовая продукция фитопланктона; Bmac, Bepi, B phb, Bphp – биомасса макрофитов, эпифитов, фитобентоса и фитопланктона; Bbcb, Bbcp – биомасса бактериобентоса и бактериопланктона; Bzbe, Bhzo, Bpzo – биомасса зообентоса, «мирного» и хищного зоопланктона; Bbef, Bplf, Bpsf – биомасса бентосоядных, планктоноядных и хищных рыб; Pmac_sed – продукция макрофитов, захороненная в донных отложениях; Mall_bcp – аллохтонное органическое вещество, ассимилированное бактериопланктоном. Rphp, Rbcp, Rbcb – потери энергии при дыхании фитопланктона, бактериопланктона и бактериобентоса; (R+F)hzo, (R+F)pzo, (R+F)zbe, (R+F)plf, (R+F)bef, (R+F)psf – потери энергии «мирным» и хищным зоопланктоном, зообентосом, планктоноядными, бентосоядными и хищными рыбами при дыхании и с неусвоенной пищей; Yplf, Ybef – вылов планктоноядных и бентосоядных рыб человеком, животными и птицами; Ppsf – продукция хищных рыб; По результатам прогноза, продукция «мирного» зоопланктона будет равна в среднем 62 ккал/м2, или 124 г сырой массы/м2, продукция хищного зоопланктона – 15 ккал/м2. Рацион хищного зоопланктона только за счет продукции «мирного» зоопланктона – 47 ккал/м2. Отсюда продукция сообщества зоопланктона, как сумма продукций «мирного» и хищного зоопланктона за вычетом рациона хищного зоопланктона, составит 62+15-47 = 30 ккал/м2 или ~ 60 г/м2. Эта расчетная величина совпадает с прогнозом продукции зоопланктона, представленным НИИ ЭРВНБ (Отчет …, 2003). В расчете на всю площадь водохранилища продукция донных беспозвоночных ~ 11 ккал/м2, что также хорошо согласуется с результатом прогноза, представленного в том же отчете. В соответствии с кормовой базой продукция рыб будет близка к 1.9 ккал/м 2 или 19 кг/га. Предполагаемый вылов рыбы – 6-7 кг/га, что хорошо согласуется с результатом прогноза, составленного НИИ ЭРВНБ (Отчет …, 2003). При НПУ 208 м продукция фитопланктона, бактериопланктона, «мирного» и хищного зоопланктона и планктоноядных рыб будет такая же, как и при отметке 185 м. В то же время при НПУ 208 м заметно снизится площадь зарастания макрофитами (до 4.7154 5.3 %) и площадь литоральной зоны, заселяемая микрофитобентосом (до 16-19 %). Соответственно, понизится продукция макрофитов и фитомикробентоса (табл. 6.5). Также ожидается снижение продукции зообентоса и бентосоядных рыб. Продукция всего рыбного сообщества практически не изменится, оставаясь на уровне 18 кг/га. Таблица 6.5 - Прогнозируемые значения биомассы (В), продукции (Р) и отношения продукции к суммарной первичной продукции (P/PP) для организмов разных трофических групп в экосистеме проектируемого Богучанского водохранилища при НПУ=208 м Трофическое звено Фитопланктон Макрофиты Эпифиты Фитобентос Первичные продуценты Бактериопланктон Бактериобентос “Мирный” зоопланктон Хищный зоопланктон Зообентос Планктоноядные рыбы Бентосоядные рыбы Хищные рыбы Сообщество рыб B, ккал/м2 Р, ккал/м2 за сезон P/PP, % 13-16 34-39 0.51-0.58 2.7-3.9 4.2-4.5 0.24-0.31 5.1-6.0 1.6-1.9 1.7-2.2 6.3-7.4 2.7-3.5 1.1-1.3 - 575-710 35-39 11-13 29-43 647-805 151-165 9-11 59-70 14-17 6.9-8.8 2.3-2.7 0.55-0.71 0.23-0.27 1.7-2.0 88 5.1 1.6 4.8 100 21 1.3 8.8 2.0 1.5 0.33 0.12 0.035 0.25 155 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Водохранилище Богучанской ГЭС не является экологически опасным объектом. Внутриводоемные процессы после заполнения чаши водохранилища идентичны естественным внутриводоемным процессам, происходящим в природе без прямого антропогенного воздействия, как например, при продолжительных затоплениях речной поймы и надпойменных террас, покрытых растительностью и большей частью заболоченных. Основным нормативным документом, устанавливающим общие требования к проектированию, строительству и эксплуатации водохранилищ и нижних бъефов с целью соблюдения водно-санитарного законодательства, являются «Санитарные правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ» (СанПиН 3907-85). Этим документом регламентируются также и условия выполнения работ по лесосводке и лесоочистке в ложе водохранилища. Рассматривая общие положения СанПиН 3907-85, необходимо отметить, что они обязательны при проектировании и строительстве водохранилищ, намечаемых к использованию в качестве источников хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения. Требования к санитарным аспектам проектирования и строительства водохранилищ изложены в разделе 3 СанПиН 3907-85. Среди мероприятий по подготовке ложа водохранилища к затоплению весьма ответственными являются мероприятия по санитарной подготовке территории затопления, требования к которым изложены в пункте 3.3 СанПиН 3907-85. В руководящем подпункте 3.3.2, раскрывающем состав комплекса мероприятий по санитарной подготовке территории затопления, СанПиН имеет основополагающее примечание, в котором устанавливается: «Невыполнение каких-либо элементов мероприятий должно быть обосновано расчетами прогноза, подтверждающими, что их воздействие на качество воды в водохранилище будет в пределах нормативных требований». Мероприятия по лесосводке и лесоочистке водохранилища входят в комплекс мероприятий по санитарной подготовке территории затопления подпункта 3.3.2. СанПиН. Следовательно, к лесосводке и лесоочистке, учитывая их масштабность, большую трудоёмкость и капиталоёмкость, в полной мере применимо приведенное выше примечание. 156 Поэтому при проектировании водохранилища Богучанской ГЭС большое значение придается разработке прогноза качества воды водохранилища с учётом различных вариантов уборки древесно-кустарниковой растительности. В действительности же, кроме древесно-кустарниковой растительности, в ложе водохранилища имеется большое количество других потенциальных источников поступления органических веществ в водохранилище, а именно: лесная подстилка, опад и дернина, живой напочвенный покров, почвенный гумус, органические вещества почвенных растворов, органические вещества болотных вод, органические вещества торфа и сапропелей, подземная растительная масса (корни), пнёвые запасы, остающиеся после лесосводки и лесоочистки, органические вещества не гумусовой природы. Органические ресурсы перечисленных источников во много раз превышают общую массу древесно-кустарниковых пород в зоне затопления. А лесосводка и лесоочистка с требующимися для их осуществления громадными финансовыми и производственными ресурсами, способствуют уменьшению поступления в водохранилище органических веществ всего лишь на несколько процентов - от 2,4 до 7,6% при разных сценариях осуществляемых мероприятий. Каждая из указанных выше органических частей имеет свой способ поступления в воду водохранилища: - путем разбавления почвенных растворов и болотных вод; - путем растворения органических веществ, в основном гуминовых и фульвокислот почвы и торфа; - путем экстрагирования из органических материалов (древесины, коры, корней, листьев, хвои, трав, мхов, опада и подстилки). Органические материалы в воды водохранилища поступают в растворенном, взвешенном, плавающем или прикрепленном к поверхности ложа состоянии. Экологические требования к лесосводке и лесоочистке при подготовке ложа водохранилища к затоплению в общих чертах определяются положениями «Санитарных правил проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ» - СанПиН 3907-85. По СанПиН лесосводка и лесоочистка осуществляются с целью надежного удовлетворительного формирования биохимической обстановки в системе будущего водохранилища, то есть неявно предполагается, что надземная фитомасса деревьев и кустарников является основным источником поступления в воды водохранилища загрязняющих органических веществ – водорастворимых соединений, взвешенных частиц, которые повышают трофность водоемов, снижая качество воды. Кроме того, вероятно, считается, что только из древесины, коры, хвои, листьев в воду экстрагируются 157 экологически вредные фенольные соединений, что, как показали расчёты, совершенно не соответствует внутриводоёмным процессам, происходящим при заполнении и постоянной эксплуатации водохранилища. При этом, исходя из положений СанПиН, из рассмотрения упускается влияние на качество воды водохранилища многих других указанных выше источников органических веществ, сосредоточенных на затапливаемой территории. При разработке прогноза качества воды водохранилища в обязательном порядке необходимо учитывать весь спектр и значение каждого вида затапливаемых органических ресурсов. При этом следует соотносить финансовые затраты на проведение мероприятий по обеспечению экологического благополучия водохранилища с их последствиями, т.е. результативностью. Объективное рассмотрение баланса всех источников органических веществ в зоне водохранилища позволяет определить место надземной фитомассы древесно-кустарниковой растительности в этом балансе и ее значение в формировании качества воды водохранилища. Этим самым в соответствии с примечанием к подпункту 3.3.2. СанПиН после проведения соответствующих расчётов качества воды решается вопрос о необходимости проведения и объемы лесосводки и лесоочистки ложа водохранилища Богучанской ГЭС. В таблице 6.6 представлены расчетные данные, выраженные в процентном отношении к общему содержанию органических веществ в различных источниках при подготовке ложа водохранилища Богучанской ГЭС для отметки НПУ 208 м и водохранилища Бурейской ГЭС для отметки НПУ 256 м по варианту полной лесосводки. Из представленных материалов следует, что при осуществлении мероприятий по полной лесосводке и лесоочистке в зоне затопления водохранилищ на долю древесной растительности приходится менее 8% от общей органики. Основными поставщиками водорастворимых органических веществ в воды водохранилищ являются торфяные отложения, лесная подстилка, гумус почв. Нельзя не учитывать и такой экологически значимый момент, что само производство лесосводки и лесоочистки имеет множество отрицательных последствий. Техника, используемая на работах, в основном тяжелая гусеничная. В процессе лесосводки и лесоочистки, окучивания древесины и ее остатков вся поверхность почвенного слоя – опад, подстилка, живой напочвенный покров перемешиваются, нарушается их целостность, что при последующем затоплении интенсифицирует поверхностные преобразования ложа, значительно облегчает размыв, всплывание оторфованной дернины, торфяных горизонтов почвы и ведет к «залповости» изменения качества воды. При затоплении же нетронутых антропогенным воздействием залесенных 158 площадей зоны водохранилища процессы поверхностного преобразования ложа идут постепенно с плавным изменением показателей качества воды. Таблица 6.6 - Динамика ресурсов органики в зоне затопления при подготовке ложа водохранилища Богучанской ГЭС для отметки НПУ 208 м и водохранилища Бурейской ГЭС для отметки НПУ 256 м (I) запасы до лесосводки (I) запасы до лесосводки (II) остающиеся запасы после (II) остающиеся запасы после полной полной лесосводки в лесосводки и лесоочистки в водохранилище Богучанской водохранилище Бурейской ГЭС ГЭС тыс. тонн АСВ % Тыс. тонн АСВ % (I) (II) (I) (II) (I) (II) (I) (II) Наименование Древесина и кустарники (надземная масса) Порубочные остатки Валеж Корни Пни до 0,5м Живой напочвенный покров Лесная подстилка Гумус почвы 0-50 см Торф Сапропель Итого %% остающейся органики Очистка зоны 4077,9 0 8,3 0,0 3044,2 0,0 8,5 0,0 0 0,5 1278,7 0 241,7 7366 19672 16300 48936,8 28,8 0,5 1278,7 538,1 241,7 7366 19672 16300 45425,8 0,0 0,0 2,6 0,0 0,5 15,1 40,2 33,3 100 100 0,1 0,0 2,8 1,2 0,5 16,2 43,3 35,9 100 92,8 0,0 745,7 10,6 75,5 10351,1 5323,6 16185,8 101,0 35837,5 20,5 745,7 421,1 75,5 10351,1 5323,6 16185,8 101,0 33224,3 0,0 0,1 2,2 1,3 0,2 31,2 16,0 48,7 0,3 100 92,7 водохранилища от древесно-кустарниковой 2,1 0,0 0,2 28,9 14,9 45,2 0,3 100 100 растительности предполагает рубку и вывозку товарной древесины и лесоочистку территорий, которая включает рубку, окучивание, вывозку нетоварной древесины за пределы зоны затопления или сжигание её на месте без недожогов. Согласно техническим условиям на проведение лесоуборочных работ вырубка древесно-кустарниковой растительности производится с оставлением пней до 50 см. Оставление пней вызывается техническими возможностями применяемой лесозаготовительной техники и спецификой работы в лесу в зимний период при значительном по мощности снежным покрове. Также следует учитывать, что при лесоочистке подлежит уборке главным образом молодняк и мелколесье, основная масса ствола которого сосредоточена в комлевой части (на 0,5 м от корневой шейки сосредоточено 0,52% массы ствола). При этом в зоне водохранилища после лесоочистки остается до 50% биомассы в пневой форме. Рассматривая возможные результаты лесосводки и лесоочистки с точки зрения экологических задач, а именно, удаления древесины для предотвращения органического загрязнения, приходится отметить недостижимость этих задач, техническим уровнем исполнения даже в части надземной фитомассы. 159 обусловленную Таким образом, на основании изучения процесса уборки надземной древеснокустарниковой растительности при лесосводке и лесоочистке можно отметить следующее: 1. Лесосводка товарной древесины не вызывается экологической необходимостью и оправдана, начиная с рубки деревьев диаметром 16-20 см или более, при которых она экономически целесообразна. 2. Самое тщательное выполнение лесоочистки не приводит к ожидаемому экологическому результату, так как объем надземной древесно-кустарниковой массы, остающийся в зоне затопления, превышает объем, подлежащий удалению. 3. Само проведение лесоочистки сопровождается нарушением поверхности почвеннорастительного слоя на всей площади лесоочистки, что при затоплении способствует быстрому размыву и «залповому» внесению в водную среду органических веществ почвенного покрова. 4. СанПиН 3907-85 при подготовке ложа водохранилища рассматривает только надземную древесную биомассу и не учитывает влияние на качество воды корней и других источников органического загрязнения, но позволяет на основании примечания к подпункту 3.3.2 при положительных результатах прогноза качества воды водохранилища отказаться от широкомасштабных и дорогостоящих мероприятий по уборке древесно-кустарниковой растительности в зоне водохранилища. Качество воды в водохранилище зависит от количества органических веществ в зоне затопления и способности органических источников экстрагироваться. Следовательно, экологические задачи, связанные с максимальным уменьшением органического загрязнения Богучанского водохранилища, при любых объемах лесосводки и лесоочистки со всей очевидностью не могут быть разрешены. В связи разнообразны, с тем, что источники т.к. они обладают загрязнения индивидуальными органическими веществами физическими, химическими свойствами и составом компонентов, роль каждого из них в загрязнении различна. Сведения о количестве растворимой органики, попадающей в воды водохранилища Богучанской ГЭС, представлены выше. Богучанское водохранилище – четвертое в каскаде водохранилищ на р. Ангара, поэтому основное влияние на качество его воды будет оказывать вследствие низкой боковой приточности качество воды Усть-Илимского водохранилища, которое в нижнем бьефе по пригодности для отдельных видов водопользования по качеству относится к IIIIV классу - «грязная» по питьевым нормам ПДК или «очень грязная» по рыбохозяйственным значениям ПДК. По микробиологическим показателям за 2006-2007 гг. по сравнению с предыдущими годами (70-80-е гг.) ухудшения качества воды не 160 отмечено, численные показатели исследованных групп микроорганизмов остались на прежнем уровне. Сохранилась тенденция снижения количественных показателей всех групп бактерий вниз по течению реки от плотины Усть-Илимской ГЭС к устью. В разные годы, сезоны и на отдельных участках реки индексы сапробности варьировали в больших пределах (1,46-3,11). По составу водорослей чистота воды соответствовала II-IV классам качества (вода чистая, умеренно загрязненная, загрязненная). Прогноз качества воды Богучанского водохранилища, сделанный на основе материалов организаций Иркутской области и Красноярского края по качеству воды р. Ангара, растительных ресурсов и почв ложа будущего водохранилища свидетельствует: 1. Расчетная величина минерализации воды Богучанского водохранилища при отметке 185 будет изменяться от 100,8 до 169,4 мг/дм3 при среднем значении 135 мг/дм3, и НПУ 208 м от 97,8 до 144,3 мг/дм3, при среднем значении 121,1 мг/дм3, т.е. мало отличаться от минерализации воды Усть-Илимского водохранилища. Наибольшее ее значение будет отмечаться зимой в придонных слоях воды в период наполнения. В последующие годы снижение поступления солей из затопленных растительности и почв вызовет постепенное снижение среднегодовой величины минерализации, ее амплитуды колебаний. Более высокая, чем расчетная, величина минерализации, может наблюдаться в заливах, питание которых осуществляется водами рек с повышенным содержанием солей. Не произойдет существенных изменений и в химическом составе воды. Как в воде р. Ангара, так и Богучанском водохранилище, вода по химическому составу будет относиться к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу (Алекин, 1970). В заливах при пониженной водности, как и в питающих их реках, могут преобладать хлоридные ионы и ионы натрия, и как следствие обусловливать временное изменение состава вод. Учитывая небольшой сток этих рек, заметного влияния на химический состав воды в транзитной части водохранилища они не окажут. По аналогии с другими водохранилищами Сибири в первые годы заполнения Богучанского водохранилища в воде увеличится содержание взвешенных веществ в результате разрушении и переформировании берегов. Величина рН будет изменяться в широких пределах (6,5-9,0). В районах инфильтрации подземных сульфатно-щелочных вод (долина р. Кода), а также над затопленными болотами возможно появление вод с более низкой величиной рН. 2. Основным потребителем растворенного в воде кислорода при различных уровнях и отсутствии лесосводки будет являться древесная растительность, а после лесосводки – лесные и луговые почвы. Поэтому при самых жестких вариантах (отсутствии лесосводки) среднегодовая концентрация кислорода в воде Богучанского 161 водохранилища при отметке 185 м, и НПУ 208 м составит 10,42, и 10,21 мг/дм3 соответственно, т.е. будет мало отличаться от содержания в воде р. Ангара. При поэтапном наполнении водохранилища в первый год его существования при отсутствии лесосводки среднегодовая концентрация кислорода в воде составит 10,86 мг/дм3, а на второй год в вариантах с отсутствием лесосводки и после лесосводки специальных участков - 10,93 мг/дм3. В первые годы заполнения в придонных слоях воды водохранилища будет отмечаться дефицит растворенного кислорода, возможно появление сероводорода. С выходом водохранилища на эксплуатационный режим дефицит кислорода и максимальное содержание углекислого газа будут наблюдаться лишь в придонных горизонтах в конце ледостава. Высокая проточность Богучанского водохранилища позволяет предполагать стабилизацию кислородного режима в более короткие сроки, чем на вышерасположенных водохранилищах. 3. Результаты расчетов указывают на приоритетную роль в формировании содержания органических и биогенных веществ в воде Богучанского водохранилище стока р. Ангара. Остальные факторы незначительны и в порядке убывания их влияния распределяются следующим образом: древесная растительность, лесные и луговые почвы или сточные воды. Расчеты свидетельствуют, что средняя годовая концентрация аммонийного азота в воде р. Ангара и водохранилища в первые годы его существования на отметке 185 м будут мало различаться между собой. Ожидаемая средняя годовая концентрация аммонийного азота в воде Богучанского водохранилища при всех вариантах сведения леса в эти годы не превысит 0,13 мгN/дм3. На отметке 185-208 м среднегодовая концентрация аммонийного азота составит 0,134 мгN/дм3, т.е. также будет значительно ниже значения ПДК (0,39 мгN/дм3). Максимальный прирост концентрации аммонийного азота для отметки 185 м составит 0,014 мгN/дм3, а 208 м – 0,027 мгN/дм3, из которого на долю древесной растительности приходится 0,0096 и 0,0197 мгN/дм3 Зарегулирование Ангары практически не вызовет больших изменений и в средней годовой концентрации нитратного азота (таблица 4.7). По сравнению с водой р. Ангара концентрация этого вещества при любых вариантах сведения леса и значений рассматриваемых отметок уровня водохранилища увеличится всего на 0,01 мг N/дм3, т.е. практически останется без изменений. В пять раз меньше будет и максимальный прирост концентрации нитратного азота от древесной растительности. Как в воде р. Ангара, так и в воде водохранилища концентрация этого вещества будет на порядок ниже значения ПДК. В отличие от соединений азота содержание общего фосфора в воде будет сильнее зависеть от древесной растительности (таблица 4.8). Наиболее сильно ее влияние проявится на отметках 185-208 м. Несмотря на это, среднегодовая концентрация фосфора 162 в воде до отметки 185 м не будет превышать 0,021мг/дм3, а при наполнении с отметки 185 до 208 м, - 0,024 мг/дм3, т.е. возрастет на 0,005 и 0,008 мг/дм3, соответственно. Максимальный прирост фосфора от древесной растительности на этих отметках составит 0,0033 и 0,0068 мг/дм3 соответственно. Поэтому лесоочистка на специальных участках значительных изменений в уровнях концентраций фосфора невызывает. Прогнозное содержание органического вещества в воде Богучанского водохранилища было рассчитано по величине ХПК. Как показывают расчеты, содержание органического вещества в воде, несмотря на большое количество затопленной растительности, будет таким же, как и в воде р. Ангара. Это обусловлено на два порядка большим, по сравнению с другими источниками, поступлением органического вещества с поверхностным стоком (таблица 4.9). Подобное положение было отмечено и при прогнозировании качества воды водохранилищ Украины (Гидрология…, 1989), и Вилюйского водохранилища (Лабутина, 1985), в которых доля поверхностного стока составляла 74–80 и 64,9%, соответственно. Поэтому средняя годовая концентрация органического вещества в воде Богучанского водохранилища на отметке 185 м не превысит 8,2 мгО/дм3, а на отметке 185-208 м – 8,5 мгО/дм3, т.е. будет незначительно отличаться от среднегодового значения в воде р. Ангара (7,83 мгО/дм3). свидетельствуют расчеты, лесоочистка специальных участков на Как содержании органического вещества в воде практически не скажется. Максимальный прирост этого вещества от древесной растительности на отметке 185 м составит 0,257 мгО/дм3, а на отметке 185-208 м – 0,527 мгО/дм3. Определяемые вещества Минерализация, мг/дм3 O2, мг/дм3 Аммонийный азот, мг N/дм3 Нитратный азот, мг N/дм3 Фосфаты, мг Р/дм3 ХПК, мг О/дм3 Фенолы, мг/дм3 Среднегодовая концентрация р. Ангара (до Богучанское водохранилище зарегулирования) (ожидаемая) Отметка 185 м Отметка НПУ 208 м 143 135,1 121,1 11,0 10,86 10,93 0,107 0,121 0,134 0,183 0,191 0,193 0,016 0,021 0,024 7,83 8,2 8,5 0,001 0,00136 0,00170 Значительное преобладание в формировании качества воды Богучанского водохранилища стока р. Ангара свидетельствует о незначительном влиянии на него лесосводки. Основная доля органических веществ с затопляемой территории будет поступать в воду водохранилища из почвы и торфяников (90%). Проведение лесосводки и 163 лесоочистки принципиально не влияет на общие запасы поступающей органики в воду (10%). Поэтому лесосводку целесообразно проводить на специальных участках. Биологическая продуктивность водохранилища будет соответствовать физикохимическим свойствам водоема. При формировании зоопланктона Богучанского водохранилища биофондом явится планктофауна Ангары, придаточной системы и сток лимнофилов из Усть-Илимского водохранилища. Доминирующий комплекс составят Cyclops kolensis, C. abyssorum, Eudiaptomus graciloides, Mesocyclohs leuckarti, Daphnia galeata, D. cristata, Bosmina crassocornis, Kellicottia longispina, K. quadrata. По количественным показателям зоопланктон Богучанского водохранилища будет сравним с Усть-Илимским, поэтому биомассу зоопланктона можно ожидать на уровне 0,5-0,7 г/м3 (при НПУ 208 м) и (0,4-0,6 г/м3) при отметке 185 м. Тем не менее, по продуктивности зоопланктона будущее Богучанское водохранилище будет близко к мезотрофному уровню с чертами эвтрофии в отдельных мелководных участках. В формировании фитопланктона, как и для сообщества зоопланктона Богучанского водохранилища, будут участвовать собственная планктофауна Ангары, ее притоков и сток лимнофилов из Усть-Илимского водохранилища. По количественным показателям средняя биомасса водорослей фитопланктона планируется на уровне 0,9 мг/дм3. Содержание хлорофилла «а» в диапазоне величин от 3,7 до 9,2 мкг/дм3 , что характерно для типично мезотрофных водных объектов. В целом, при НПУ 208 м продукция фитопланктона, бактериопланктона, «мирного» и хищного зоопланктона и планктоноядных рыб будет такая же, как и при отметке 185 м. В то же время при НПУ 208 м заметно снизится площадь зарастания макрофитами (до 4,75,3%) и площадь литоральной зоны, заселяемая микрофитобентосом (до 16-19%). Соответственно, понизится продукция макрофитов и фитомикробентоса. Также ожидается снижение продукции зообентоса и бентосоядных рыб. Продукция всего рыбного сообщества практически не изменится, оставаясь на уровне 18 кг/га. 164 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 413 с. 2. Алимов А.Ф. Продуктивность сообществ беспозвоночных макробентоса в континентальных водоемах СССР: обзор // Гидробиол. журн. Т. 18, № 2, 1982. С. 7-18. 3. Андруханов В.Я. Содержание фенолов и нефтепродуктов в некоторых озерах и водотоках Западного участка трассы БАМ // Озера Прибайкальского участка зоны БАМ. Новосибирск: Наука. 1981. 4. Белов А.В., Лямкин В.Ф., Соколова Л.П. Картографическое изучение биоты. – Иркутск, 2002. – 160 с. 5. Богучанская ГЭС на реке Ангаре. Технический проект // Водохранилище и охрана окружающей среды / Отчет НИИ «Гидропроект» имени С.Я. Жука. М., 1977. Т.III. - 94 с. 6. Бульон В.В. Вклад основных групп автотрофных организмов в первичную продукцию водоемов // Водные ресурсы. Т. 31, № 1, 2004. С. 1-11. 7. Бульон В.В. Внеклеточная продукция фитопланктона и методы ее исследования // Гидробиол. журн. Т. 24, № 3, 1988. С. 64-73. 8. Бульон В.В. Закономерности первичной продукции в лимнических экосистемах. СПб.: Наука, 1994. 222 с. 9. Бульон В.В. Прогнозирование биологической продуктивности Бурейского водохранилища // Гидроэкологический мониторинг зоны влияния Бурейского гидроузла. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН, 2007. С. 223-251. 10. Васильев О.Ф., Савкин В.М., Двуреченская С.Я., Попов П.А. Водохозяйственные и экологические проблемы Новосибирского водохранилища // Водные ресурсы. 1997. Т. 24. № 5, с. 581-589. 11. Верблова Н.В. Гидрохимический режим Братского водохранилища // Формирование планктона и гидрохимия Братского водохранилища. Новосибирск: Наука, 1973. С. 78–118. 12. Винберг Г.Г. Общие особенности продукционного процесса в Нарочанских озерах // Экологическая система Нарочанских озер. Минск: Университет. Изд-во, 1985. С. 269284. 13. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН CCCP, 1957. 238 с. 14. Воробьева С.С. Фитопланктон // Биология Усть-Илимского водохранилища. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1987. – С. 8-82. 165 15. Воробьева С.С. Фитопланктон водоемов Ангары. – Наука. Сиб. изд. фирма РАН, 1995. – 126 с. 16. Воробьева С.С, Стрижова Т.А., Земская Т.И. Современное состояние и прогноз формирования ангарских водохранилищ // Прогнозирование экологических процессов. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1986. - С. 159-164. 17. Временное положение о порядке взаимодействия федеральных органов исполнительной власти при аварийных выбросах и сбросах загрязняющих веществ и экстремально высоком загрязнении окружающей природной среды. М., 1995. Зарегистрировано Министерством юстиции РФ 11 сентября 1995 г. N 946 // Рыбоохрана. Сборник нормативных актов. М.: Изд-во «Экспедитор», 1996. С. 451-463. 18. Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ. / А.И. Денисова и др. – Киев: Наук. думка, 1989. – 216 с. 19. Гидрохимические и гидробиологические исследования Хантайского водохранилища. / В.В. Дрюкер и др. – Новосибирск: Наука, 1986. –120 с. 20. Горбачев В.Н. География лесных почв Приангарья // География и картография лесных почв. – М.: Наука, 1982. – С. 88-110. 21. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 1997-1998 гг.». Государственный комитет РФ по охране окружающей среды Иркутской области, Иркутск, 1999. 22. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2007 году». Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Иркутской области. Администрация Иркутской области. Иркутск, 2008. 23. Денисова А.И. Формирование гидрохимического режима водохранилищ Днепра и методы его прогнозирования. Киев: Наукова Думка. 1979. С. 246-256. 24. Драбкова В.Г. Зональное изменение интенсивности микробиологических процессов в озерах. Л.: Наука, 1981. 212 с. 25. Егорова Л.И., Стрижова Т.А. Современная гидрохимическая характеристика р. Ангара в зоне создания Богучанского водохранилища // Круговорот вещества и энергии в водоемах: Материалы к YI Всесоюзному лимнологическому совещанию (4-6 сентября, 1985 г., Лиственничное на Байкале). Иркутск: ЛИН АН СССР, 1985. Вып. VII. - С. 33. 26. Ершов Ю.И. Закономерности почвообразования в пределах Средне-Сибирского плоскогорья // Почвоведение. – 1995. – №7. – С. 805-810. 166 27. Ершов Ю.И. Почвенно-географическое районирование Красноярского края // География и природные ресурсы. – №2.– 1998. – С. 110-118. 28. Ершов Ю.И. Почвенно-земельные ресурсы Красноярского края // География и природные ресурсы. – №1 – 2001. – С. 89-97. 29. Жукова Т.В. Роль биогенных веществ в биотическом круговороте и эвтрофировании Нарочанских озер: автореф. дис. … канд. биол. наук. Киев, 1987. 23 с. 30. Земская Т.И. Бактериопланктон Братского и Усть-Илимского водохранилищ // Динамика гидробиологических показателей толщи вод Братского и Усть-Илимского водохранилищ. Отчет за 1976-1980 гг., рук. А.Г. Скрябин. – Фонды Лимнологического института СО РАН. – Иркутск, 1980. – С. 40-64. 31. Земская Т.И. Количественное распределение, видовой состав микроорганизмов в водохранилищах на р. Ангаре // Автореф. дис. канд. биол. наук. – Алма-Ата, 1983. – 20 с. 32. Земская Т.И. Микробиологическая характеристика Ангары в зоне будущего Богучанского водохранилища. // Структура и функционирование сообществ водных микроорганизмов: Сб. ст./ СО АН СССР. - Лимнол. ин-т, 1986. – С. 23-28. 33. Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. Л.: Гидрометеоиздат. 1988. 238 с. 34. Зенин А.А., Сергеева О.В., Демченко Г.Н. Обзор литературы по коэффициентам превращения загрязняющих веществ в воде. Обнинск: Изд.: ВНИИГМИ-МЦД. 1983. 60 с. 35. Иванова М.Б. Продукция планктонных ракообразных. Л.: ЗИН АН СССР, 1985. 222 с. 36. Изместьева Л.Р. Содержание хлорофилла «а» в водоемах Байкальского региона. Автореферат канд. дис. Киев,1983.- 25 с. 37. Инкина Г.А. Скорость потребления кислорода бактериопланктоном // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. Л.: ЗИН АН СССР, 1979. С. 103-120. 38. Информация о состоянии загрязнения окружающей среды на территории деятельности Иркутского УГМС. http://ecologyserver.icc.ru/doklad/. 39. Исаченко А.Г. Основные вопросы физической географии. Л.: ЛГУ, 1953.- 391 с. 40. Каплин В.Т., Матвеев А.А., Фесенко Н.Г. Летучие фенолы некоторых высокогорных рек Кавказа // Гидрохим. материалы. Т. 40. 1965. С. 79-82. 41. Каплин В.Т., Панченко С.Е., Фесенко Н.Г. О скорости самоочищения природных вод, содержащих одноатомные фенолы в больших концентрациях, в зависимости от температуры // Гидрохим. материалы. Т. 40. 1965. С. 134-140. 167 42. Капустина Л.А., Макарцева Е.С., Трифонова И.С. Исследование состояния планктонных организмов водохранилищ верхнего и нижнего бьефов ГЭС, расположенных на Вуоксе // Водные ресурсы, 1994. Т. № 21, № 1, С. 51-58. 43. Коплан-Дикс И.С., Назаров Г.В., Кузнецов В.К. Роль минеральных удобрений в эвтрофировании вод суши. Л.: Наука, 1985. 182 с. 44. Кореновская И.М., Тарасов М.Н., Фадеев В.В., Клименко О.А., Сверкунова Т.А. Коэффициенты скорости самоочищения речных вод от некоторых загрязняющих веществ // Гидрохим. материалы. 1989. Т. 95. С. 134-141. 45. Краткая версия Государственного доклада о состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 1997 году. Государственный комитет по охране окружающей среды Иркутской области. Иркутск, 1998. 46. Куйбышевское водохранилище. – М.: Наука, 1983. – 216 с. 47. Лабутина Т.М. Формирование и прогнозирование гидрохимического режима водохранилищ Северо-Востока СССР. – Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1985. – 144 с. 48. Ланчикова О.Е., Каплин В.Т. О режиме биогенных и органических веществ в некоторых водохранилищах Краснодарского края // Гидрохим. материалы, 1970. т. 54. С. 129-134. 49. Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. 448 с. 50. Лесные экосистемы Енисейского меридиана, Изд-во СО РАН, Новосибирск, 2002, 358 с. 51. Майстренко Ю.Г., Денисова А.И. К методике прогнозирования органических и биогенных веществ в существующих и прогнозируемых водоемах // Гидрохимические материалы, 1972. Т. 53. С. 86–115. 52. Матвеева Н.П., Клименко О.А., Пятница Р.С. Лабораторное моделирование процессов самоочищения природных вод, загрязненных органическими веществами // Гидрохим. материалы, 1989. Т. 106. С. 114-124. 53. Михеева Т.М., Деренговская Р.А., Лукьянова Е.В. Скорости седиментации фитопланктона в крупнейшем мезотрофном озере Беларуси // Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды. Минск: БГУ, 2000. С. 275-282. 54. Мордовин А.М., Петров Е.С., Шестеркин В.П. Гидроклиматология и гидрохимия Зейского водохранилища. Владивосток; Хабаровск: Дальнаука, 1997. – 137 с. 55. Мордовин А.М., Шестеркин В.П., Антонов А.Л. Река Бурея: гидрология, гидрохимия, ихтиофауна. Хабаровск: ИВЭП ДВО РАН. 2006. 149 с. 168 56. Орлов Д.С., Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 2002. – 334 с. 57. Отчет ЛИН СО РАН по теме «Гидробиологический режим и качество воды Ангарских водохранилищ в условиях антропогенного воздействия», 1984 г. 58. Отчет ЛИН СО РАН по теме «Гидробиологический режим и качество воды Ангарских водохранилищ в условиях антропогенного воздействия», 1985 г. 59. Отчет ЛИН СО РАН по теме «Динамика биологических процессов толщи вод Братского и Усть-Илимского водохранилищ и оценка роли анторопогенного фактора», 1979 г. 60. Отчет ЛИН СО РАН по теме «Динамика биологических процессов толщи вод Братского и Усть-Илимского водохранилищ и оценка роли анторопогенного фактора», 1980 г. 61. Отчет ЛИН СО РАН: Оценка качества воды р. Ангары в районе затопления и прогноз изменения качества воды в водохранилище и нижнем бьефе после пуска БоГЭС, 2007. 62. Отчет о научно-исследовательской работе по теме «Рыбоводно-биологические обоснования строительства Богучанской ГЭС с отметкой НПУ водохранилища 185.0 м». Отв. исп. Ф.С. Шишикин. Красноярск, 2007. 179 с. 63. Отчет о предварительной оценке воздействия Богучанской ГЭС на окружающую природную среду. Рук. П.М. Долгих. Красноярск: НИИ ЭРВНБ, 2003. 180 с. 64. Отчет оценки современного состояния компонентов окружающей среды КНИИГиМС, Книга 1. Красноярск, 2007. 179 с. Отчет по результатам полевых работ, КНИИГиМС и ИЛ СО РАН, Красноярск, 65. 2007. 66. в Отчет по НИР ограниченной «Разработка части зоны мероприятий по водохранилища лесосводке и лесоочистке Богучанского гидроузла на реке Ангара», Международный Институт леса, Красноярск, 2007. 67. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. – М.: ВНИРО, 1999 г. 68. Попова Э.П. Восстановительная способность подстилок в различных типах сосняков Приангарья // Почвы Сибири и их рациональное использование. Генезис, классификация и современные процессы. – Красноярск. – 1975. – С. 58-60. 169 69. Путятина Т.Н., Трямкина Н.Ф. Микробиологические исследования среднего течения р. Ангары // Вопросы прогнозирования биологического режима УстьИлимского водохранилища. - Изд-во Иркутского ун-та. – Иркутск, 1975 а. – С. 92-98. 70. Путятина Т.Н., Трямкина Н.Ф. Микробиологические показатели загрязнения воды в районе будущего Усть-Илимского водохранилища // Биология микроорганизмов и их использование в народном хозяйстве. – Изд-во Иркутского ун-та. В. 2. – Иркутск, 1975 б. – С. 245-249. 71. Романенко В.И. Микрофлора Рыбинского водохранилища // Рыбинское водохранилище. Л.: Наука, 1972. С. 129-152. 72. Россолимо Л.Л. Основы типизации озер и лимнологического районирования // Накопление веществ в озерах. М.: Наука, 1964. С. 5-46. 73. Рекомендации по оценке влияния затапливаемых древесной растительности и почв ложа проектируемых водохранилищ на качество воды. П-856-87. - М.: Гидропроект. 1987. - 134 с. 74. Руденко Г.П. 1985. Методы определения ихтиомассы, прироста рыб и рыбопродукции // Продукция популяций и сообществ водных организмов и методы ее изучения. Свердловск: УНЦ АН СССР. С. 111-138. 75. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. 76. СанПиН 3907-85. Санитарные нормы и правила проектирования, строительства и эксплуатации водохранилищ. М.1987. 77. СанПиН 4630-88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения. М. 1988. 78. Семечкин И.В., Поликарпов Н.П., Ирошников А.И. и др. Кедровые леса Сибири. Новосибирск: Наука, 1985. 255 с. 79. Скопинцев Б.А., Бакулина Ф.Г. Органическое вещество в водах Рыбинского водохранилища в 1964 // Продуцирование и круговорот органического вещества во внутренних водоемах. М.;Л.: Наука, 1966. С. 3-32. 80. Сорокин Ю.И., Павельева Е.Б., Васильева М.И. Роль микрофлоры в продуктивности лососевого озера // Журн. общей биол. Т. 36, № 1, 1975. С. 126-134. 81. Стрижова Т.А. «Условия и особенности формирования гидрохимического режима, состава и качества вод искусственных водоемов Восточной Сибири (на примере УстьИлимского водохранилища), Дисс. … кандидата географических наук. Иркутск, 1985 г. 82. Стрижова Т.А., Егорова Л.И. Гидрохимическая характеристика р. Ангара и ее притоков в зоне Богучанского водохранилища в период 170 летне-осенней межени // Водные ресурсы Байкала и Ангары. Предсказание, рациональное использование и охрана.- Иркутск, 1983.- С. 97-99. 83. Стритер Г.В., Мар Н., Терью Е.Д. Вопросы загрязнения и самоочищения водоемов. М.: Изд. Ин-та коммунальной гигиены, 1937. С. 115-158. 84. Сусекова Н.Г., Оганесян А.Ш. Гидрохимический режим Колымского водохранилища на различных этапах заполнения // Водные ресурсы, 1996. Т. 23, № 3. С. 351–360. 85. Углерод в экосистемах лесов и болот России / Под редакцией В.А. Алексеева и Р.А. Бердси. – Красноярск: ВЦ СО РАН, 1994. - 224 с. 86. Усольцев В.А. Фитомасса лесов Северной Евразии: нормативы и элементы географии. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 762 с. 87. Харкевич Н.С. Характеристика органических веществ вод Южной Карелии // Тр. Карельск. отд. ГосНИОРХ. Вып. 1, 1967. С. 59-65. 88. Центр по экологической оценке «Эколайн» (Москва). Богучанская ГЭС мощность 3000 Мвт. Социальная и экологическая оценка в рамках банковского ТЭО. 2007. 89. Чайкина М.В. Гидрохимический режим Новосибирского водохранилища Новосибирск: Наука, 1975. 130 с 90. Черникова Э.Н., Нарбут Н.А. Биологическое воздействие фенолов и методы их определения в речных и сточных водах // Формирование природных вод Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1983. С. 145-156. 91. Черникова Э.Н., Нарбут Н.А. Задачи и методы изучения загрязнения сточных вод фенолами // Рациональное природопользование в условиях Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 85-94. 92. Шестеркин В.П., Шестеркина Н.М. Гидрохимия Бурейского водохранилища в период заполнения (2005-2006 гг.) // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Т. II. Пермь: ПГУ. 2007. С. 100-104. 93. Широков В.М. Формирование берегов и ложа крупных водохранилищ Сибири. – Новосибирск, 1974. 94. Экологическая безопасность р. Ангара. Технические, экологические, социально- экономические оценки строительства Богучанской ГЭС. – Отчет о научноисследовательской работе СО РАН - Красноярск, 1993. – 138 с. 95. Baines S.B., Pace M.L. The production of dissolved organic matter by phytoplankton and its importance to bacteria: Patterns across marine and freshwater systems // Limnol. Oceanogr. Vol. 36, N 6, 1991. P. 1078-1090. 96. Bano N., Moran M.A., Hodson R.E. Bacterial utilization of dissolved humic substances 171 from a freshwater swamp //Aquat. Microb. Ecol. Vol. 12, N 3, 1997. P. 233-238. 97. Boulion V.V., Häkanson L. A new general dynamic model to predict biomass and production of bacterioplankton in lakes // Ecol. Model. Vol. 160, N ½, 2003. P. 91-114. 98. Dillon P.J., Rigler F.H. The phosphorus-chlorophyll relationship in lakes // Limnol. Oceanogr. 1974. Vol.19. № 5. P. 767-773. Häkanson L. Water pollution – methods and criteria to rank, model and remediate 99. chemical threats to aquatic ecosystems. Leiden: Backhuys Publ, 1999. - 299 p. 100. Häkanson L., Boulion V.V. A practical approach to predict the duration of the growing season for European lakes // Ecol. Model. 2001. V. 140, 2001. P. 235-245. 101. Häkanson L., Boulion V.V. The lake foodweb – modelling predation and abiotic/biotic interactions. Leiden: Backhuys Publ, 2002. 344 p. 102. Jahnke R.A., Craven D.B. Quantifying the role of heterotrophic bacteria in the carbon cycle // Limnol. Oceanogr. Vol. 40, N 2, 1995. P. 436-441. 103. Nürnberg G.K., Shaw H. Productivity of clear and humic lakes: nutrients, phytoplankton, bacteria // Hydrobiologia. 1998. V. 382, № 1-3. P. 97-112. 104. Pace L.P. Prediction and the aquatic sciences // Can. J. Fish. Aquat. Sci. Vol. 58, N 1, 2001. P. 63-72. 105. Rosenzweig M.L. Net primary production of terrestrial communities, prediction from climatological data // Amer. Nat. Vol. 102, 1968. P. 67-74. 106. Straškraba M. The effects of physical variables on freshwater production: analyses based on models // The functioning of freshwater ecosystems. Cambridge: Univ. Press, 1980. P. 13-84. 107. Weiss M., Simon M. Consumption of labile dissolved organic matter by limnetic bacterioplankton: the relative significance of amino acids and carbohydrates // Aquat. Microb. Ecol. Vol. 17, N 1, 1999. P. 1-12. Дополнительный список литературы Информация, необходимая для разработки раздела «Охрана окружающей среды» проекта строительства Богучанской ГЭС по запросу администрации Иркутской области УХ! 02-04-3676/7 от 13.12.2007г. по Филиалу ОАО «Группа «Илим» в г.УстьИлимске. 172 Отчёты о выполнении целевых программ природоохранных мероприятий за 20052007г. Статотчёты 2-ТП вода за 2000-2006г. Среднемесячные аналитические данные по качеству сбрасываемых сточных_вод_в_водоём_р. Ангара за 2007г. Информация о сбросах в пределах ПДС/ВСС Гидрохимическая характеристика р.Ангары 2004-2007г. Приложение 28 Среднегодовые результаты анализов проб воды за 2005-2006г.БЦГМС Приложение 29 Программа регулярных наблюдений за водными объектами и их водоохранной зоной Приложение 30 Письмо ГУГГР М 5\09-4355 от 23.08.2004г.о согласовании ПНООЛР Приложение 31 Письмо Иркутского управления РТН М 814-2 от 24.05 .200’7г. о согласовании Г[}{ООЛР для Филиала ОАО «Группа «Илим» в г.Усть-Илимске Приложение 32 Лимит на размещение отходов на 2008г. Приложение 33 Статотчёты 2-ТП отходы за 2000-2006г. Приложение 34 Инвентаризация объектбв размещения отходов-полигон промоподов Приложение 35 Инвентаризация объектов размещения отходов- илошламонакопитель Приложение 36 Отчет о выполнении мероприятий, направленных на снижение влияния 173 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица 1. Запасы микроэлементов в почвах, т/га Почвенные горизонты Cu Zn Pb 17 4 подстилка гумусовые минеральные всего 0,00005 0,01881 0,03796 0,05682 0,00040 0,18453 0,14819 0,33312 0,000027 0,02079 0,0365 0,05731 подстилка гумусовые минеральные всего 0,00017 0,049005 0,22043 0,26961 0,00192 0,14424 0,31188 0,45804 0,000089 0,02336 0,07571 0,09916 подстилка гумусовые минеральные всего 0,00008 0,00891 0,03634 0,04534 0,00041 0,06534 0,19396 0,25971 0,000166 0,02455 0,09145 0,11617 подстилка гумусовые минеральные всего 0,00008 0,01029 0,06083 0,07121 0,00059 0,0396 0,12750 0,16769 0,000064 0,012474 0,04453 0,057068 подстилка гумусовые минеральные всего 0,00009 0,01584 0,06643 0,08236 0,00045 0,05920 0,14308 0,20273 0,00008 0,0152 0,0310 0,04635 Микроэлементы Cd Со Аллювиальные 0,000001 0,00001 0,000396 0,00653 0,00073 0,02701 0,001127 0,03355 Серые 0,000007 0,000031 0,000198 0,018414 0,00067 0,07303 0,000875 0,091475 Дерновые 0,000002 0,000012 0,000198 0,00495 0,00067 0,01373 0,000870 0,01869 Дерново-подзолистые 0,000002 0,000012 0,000198 0,00693 0,00073 0,02774 0,00093 0,034682 Подзолистые 0,000001 0,000012 0,000198 0,004554 0,00073 0,027375 0,00092 0,03194 Ni Cr Mn Fe 0,000019 0,01841 0,0985 0,11698 0,000025 0,018018 0,08687 0,10491 0,004 3,09 1,04 4,13 0,013 11,97 64,53 76,52 0,000089 0,04385 0,18157 0,225516 0,000084 0,040887 0,17018 0,2111 0,007 1,61 2,74 4,36 0,019 37,26 178,22 215,50 0,0000325 0,007524 0,023785 0,0313415 0,00005 0,01425 0,04371 0,05803 0,005 0,59 2,63 3,22 0,041 21,68 58,60 80,33 0,000036 0,021978 0,1241 0,146114 0,00003 0,02296 0,086 0,10900 0,004 0,50 1,21 1,72 0,023 17,22 70,32 87,57 0,000043 0,011286 0,08249 0,093819 0,000047 0,017424 0,092345 0,109816 0,006 1,30 2,80 4,11 0,021 10,03 67,74 77,80 17 5 Таблица 2. Объемы поступления микроэлементов из почв по зонам затопления Запасы микроэлементов по зонам затопления, в т Почвы Cu Zn Pb Cd Со Ni Cr Глубоководная часть Аллювиальные 5257,95 30824,6 5303,74 104,28 3104,9 10824,8 9707,93 Дерновые и серые лесные 6788,87 15471,1 4641,59 37,62 2374,78 5536,57 5802,2 Дерново-подзолистые 3167,14 7457,85 2538,04 41,36 1542,47 6498,31 4847,69 Подзолистые почвы 673,49 1657,72 379,01 7,59 261,186 767,15 897,96 Мелководная часть Аллювиальные 428,66 2513,06 432,402 8,50 253,13 882,51 791,46 Дерновые и серые лесные 927,54 2113,77 634,168 5,14 324,46 756,44 792,73 Дерново-подзолистые 452,20 1064,83 362,382 5,90 220,23 927,82 692,15 Подзолистые почвы 98,59 242,668 55,4819 1,11 38,23 112,30 131,45 Подпор Аллювиальные 158,36 928,405 159,743 3,14 93,51 326,03 292,39 Дерновые и серые лесные 392,43 894,317 268,31 2,17 137,27 320,04 335,4 Дерново-подзолистые 188,50 443,875 151,059 2,46 91,80 386,76 288,52 Подзолистые почвы 52,30 128,734 29,4328 0,58 20,28 59,57 69,73 Всего Аллювиальные 5844,98 34266,1 5895,89 115,93 3451,55 12033,3 10791,8 Дерновые и серые лесные 8108,85 18479,2 5544,07 44,93 2836,52 6613,06 6930,34 Дерново-подзолистые 3807,84 8966,55 3051,49 49,73 1854,51 7812,9 5828,37 Подзолистые почвы 824,38 2029,12 463,925 9,29 319,703 939,03 1099,15 Mn Fe 382968 163773 76880,5 33642,5 7080997 6376698 3894729 636203 31222,5 22375,8 10977 4924,8 577297 871231 556090 93131,4 11534,6 9466,97 4575,77 2612,57 213272 368609 231806 49405,6 425726 195615 92433,3 41179,9 7871567 7616538 4682625 778740 Таблица 3. Валовые концентрации микроэлементов в почвах зоны затопления, в мг/кг Тип почвы 17 6 Аллювиальные Номер разреза 1НКО-07 Аллювиальные 1НК-07 Дерново-подзолистые 9НК-07 Дерновые 3K-07 Серые 2Пр-07 Серые 1Ч-07 Подзолистые 1Кд-07 Горизонт О А1 ВС Аv С1 C2 C3 C4 O A1 B1 B2 BC O A1 A1B1 B1 B2 BC O AO A1 A1B B O A1 A1B B BC O A1 B BC Cu 5 9,5 5,2 9,4 9,2 13,6 8,7 6,1 8 5,2 10 7,6 7,4 8,2 4,5 5,2 5,6 5,7 5,2 16,9 24 25,5 29,9 35,9 11,2 12,9 15,1 22,7 24 9 8 4,9 13,3 Zn 38,5 93,2 20,3 24,4 19,9 37,6 10,2 35,8 56,3 20 23,5 15,1 13,8 39,9 33 36,1 28 26,2 25,5 183 89,2 56,5 43,2 49,9 41,4 32,8 33,1 45 39,2 43,8 29,9 10,9 28,3 Pb 2,6 10,5 5 10,8 6,6 7,8 4,1 6,7 6,1 6,3 7,7 6,1 4,5 15,9 12,4 13,3 13,4 13,4 14,5 8,5 11,7 11,9 11,1 11,5 8,3 11,7 12 15 12,5 7,6 7,7 3,7 4,8 Cd 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,7 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Валовое содержание, мг/кг Со Ni 1 1,8 3,3 9,3 3,7 13,5 4,2 16,6 4 16,3 5,8 21,1 3,2 15,5 3,3 11,5 1,2 3,5 3,5 11,1 4,9 20,6 3,3 15,4 3,2 15 1,2 3,1 2,5 3,8 2,8 3,7 2,1 3,1 1,6 4,2 1,7 3,2 3 8,5 8 21,6 10,6 22,7 9,8 20,9 12 33,3 3,5 8,4 8,3 17,2 9,2 20,3 9,7 31 9,4 31 1,2 4,1 2,3 5,7 3 6,5 4,5 16,1 Cr 2,4 9,1 11,9 10,5 8,9 17,1 8,6 11,7 3,1 11,6 18,5 9,3 7,7 5,4 7,2 9,3 6,8 5,5 4,5 8 18,6 22,7 22,4 28,4 10,2 19 24,2 35,9 32,3 4,5 8,8 7,8 17,5 Mn 385 1561 143 170 170 304 108 543 444 255 173 162 166 547 299 122 127 558 764 704 885 749 373 446 563 485 439 341 355 626 657 381 388 Fe 1240 6050 8840 9710 9410 14850 7420 7230 2270 8700 13880 7690 7330 3950 10950 12210 8970 7850 5960 1860 15120 22520 22150 31050 6810 16820 25250 29460 26850 2040 5070 4710 13850 17 7 Таблица 4. Физико-химические свойства торфа пойменных болот (д. Недокура, о-в «Тургеневский») Гидрол. Обмен. Глуб. Обмен. Подвижный Степ. ЗольВлажкислоткальотбора рН магний фосфор Вид торфа разл., ность, ность, ность ций образца, сол. % % % см мг-экв/100 г Д. Недокура, о-ов «Тургеневский», низинное осоково-вейниковое болото, т. № 1 0-25 Осоковый 20,0 30,0 68,0 5,6 13,0 84,0 23,0 30,0 25-50 Осоковый 29,0 40,0 60,0 5,7 12,0 85,0 20,0 50,0 50-75 Илистая – 73,0 43,0 5,9 8,0 72,0 16,0 71,0 смесь Д. Недокура, о-ов «Тургеневский», низинное осоково-вейниковое болото, т. № 3 0-22 Древесно28,0 32,0 52,0 Не опр. Не опр. 78,0 16,0 Не опр. осоковый Д. Недокура, о-ов «Тургеневский», низинное осоково-вейниковое болото, т. № 5 0-25 Осоковый 30,0 36,0 54,0 5,3 12,0 80,0 18,0 32,0 25-50 Осоковый 45,0 49,0 60,0 5,8 12,0 74,0 20,0 60,0 25-75 Илистая – 69,0 38,0 6,0 7,0 72,0 16,0 67,0 смесь Подвижный калий Нитратный азот мг/100 г 16,0 6,0 0,6 0,6 9,0 0,6 14,0 Не опр. 18,0 21,0 0,6 0,7 9,0 0,5 17 8 Таблица 5. Физико-химические свойства торфа долинно-балочных болот (д. Недокура, ручей Безымянный) Гидрол. Глубина Обмен. Обмен. Подвижный Степень ЗольВлажкислототбора рН кальций магний фосфор Вид торфа разложения, ность, ность, ность образца, сол. % % % см мг-экв/100 г Древесное травяно-моховое болото, т. № 1 0-5 Гипновый – 11,0 80,0 6,5 6,0 57,0 13,0 39,0 5-10 Илистая – 58,0 74,0 6,7 6,0 41,0 12,0 48,0 смесь 10-25 Илистая – 74,0 47,0 6,7 6,0 4,0 6,0 42,0 смесь Древесное травяно-моховое болото, т. № 2 0-10 Гипновый – 14,0 68,0 6,1 6,0 78,0 8,0 16,0 10-25 Илистая – 58,0 44,0 6,8 6,0 21,0 6,0 32,0 смесь 25-40 Илистая – 69,0 40,0 6,7 7,0 1,0 6,0 44,0 смесь Осоково-гипновое низинное болото (гипновая мочажина), т. № 3 0-25 Осоковый 15,0 8,0 84,0 6,7 6,0 82,0 13,0 98,0 25-50 Илистая – 51,0 68,0 6,6 7,0 70,0 13,0 45,0 смесь 50-75 -«– 63,0 58,0 7,0 7,0 61,0 11,0 46,0 75-100 -«– 75,0 47,0 6,7 7,0 52,0 10,0 76,0 100-125 -«– 81,0 41,0 6,7 6,0 49,0 9,0 85,0 125-150 -«– 87,0 34,0 6,7 6,0 45,0 8,0 93,0 150-175 -«– 79,0 44,0 6,7 7,0 45,0 7,0 113,0 Подвижный Нитратный калий азот мг/100 г 43,0 0,5 0 0,4 0 0,3 27,0 1,2 0 0,4 0 0,4 50,0 0,9 18,0 0,8 19,0 20,0 20,0 20,0 18,0 0,8 0,9 1,1 1,2 0,9 17 9 Таблица 6. Физико-химические свойства илистых образований долинно-балочных болот (д. Проспихино, долина ручья, впадающего в р. Ангару) Гидрол. Обмен. НитраАммиГлуб. Обмен. Подвиж. Подвиж. Степ. ЗольВлажкислоткальтный ачный отбора рН магний фосфор калий Вид торфа разл., ность, ность, ность ций азот азот образца, сол. % % % см мг-экв/100 г мг/100 г Древесное болото (ельник осоковый) 0-25 Илистая – 63,0 38,0 6,2 8,0 14,0 0,4 79 7,0 36,0 2,0 смесь 25-50 Илистая – 70,0 60,0 6,2 9,0 8,0 1,1 74 9,0 41,0 0,9 смесь 50-75 Илистая – 72,0 61,0 6,2 10,0 9,0 1,2 68 8,0 45,0 0,4 смесь Древесное болото (ельник осоково-вейниковый) 0-25 Илистая – 71,0 57,0 6,2 10,0 80,0 11,0 93 16,0 0,6 2,0 смесь 25-50 Илистая – 65,0 63,0 6,3 11,0 84,0 9,0 92 9,0 1,0 2,0 смесь 50-75 Илистая – 75,0 43,0 6,2 10,0 72,0 8,5 69 6,0 0,5 – смесь 18 0 Таблица 7. Физико-химические свойства торфа болот первых надпойменных террас (долина р. Ковы, правый берег) Гидрол. Обмен. Глуб. Обмен. Подвиж. Подвиж. Нитратный Степ. ЗольВлажкислоткальотбора рН магний фосфор калий азот Вид торфа разл., ность, ность, ность ций образца, сол. % % % см мг-экв/100 г мг/100 г Кустарничково-сфагновое переходное болото, т. №1 0-25 Сфагновый – – 89,0 3,2 59,0 15,0 5,0 15,0 13,0 0,08 очес 25-50 Осоково15,0 5,0 89,0 3,7 31,0 65,0 8,0 11,0 9,0 0,08 сфагновый 50-75 Осоково20,0 4,0 90,0 4,2 25,0 60,0 8,0 11,0 9,0 0,08 сфагновый 75-100 Осоково35,0 5,0 87,0 4,2 27,0 65,0 6,0 9,0 9,0 1,32 сфагновый 100-125 Осоковый 40,0 13,0 84,0 4,6 34,0 70,0 5,0 20,0 6,0 1,15 125-150 Осоковый 45,0 20,0 85,0 5,2 28,0 60,0 4,0 14,0 7,0 0,9 Бугорково-мочажинный комплекс, т. №4 0-10 Сфагновый – – 85,0 4,0 38,0 15,0 4,0 12,0 48,0 – очес 10-25 Осоково20,0 5,0 79,0 4,2 30,0 8,0 6,0 16,0 14,0 0,8 сфагновый 25-50 Осоково20,0 11,0 82,0 4,5 27,0 24,0 4,0 8,0 7,0 1,4 сфагновый Аммиачный азот 2,0 3,0 3,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 18 1 Таблица 8. Физико-химические свойства торфа болот первых надпойменных террас (долина р. Ковы, левый берег) Гидрол. Обмен. Глуб. Обмен. Подвиж. Подвиж. Нитратный Аммиачный Степ. Влажкислот- кальотбора Зольность, рН магний фосфор калий азот азот Вид торфа разл., ность, ность ций образца, % сол. % % см мг-экв/100 г мг/100 г Кустарничково-травяно-моховое переходное болото, т. №1 0-15 Очес – 2,0 88,0 3,7 44,0 42,0 8,0 24,0 45,0 1,8 10,0 15-25 Осоково15,0 3,0 92,0 3,8 35,0 60,0 10,0 23,0 68,0 1,1 4,0 гипновый 25-50 Осоково15,0 3,0 90,0 4,0 37,0 45,0 6,0 15,0 26,0 1,5 – гипновый 50-75 Древесно25,0 7,0 91,0 4,4 29,0 36,0 5,0 12,0 9,0 1,0 – осоковый 75-100 Осоковый 30,0 10,0 85,0 4,6 26,0 58,0 6,0 8,0 2,0 0,8 – 100-125 Древесно40,0 7,0 84,0 4,8 25,0 55,0 6,0 5,0 – 0,8 – осоковый 125-150 Древесный 45,0 8,0 82,0 4,7 32,0 65,0 10,0 9,0 – 0,9 – Древесно-кустарничково-моховое переходное болото т. №4 0-25 Древесно10,0 10,0 70,0 3,7 40,0 30,0 4,0 14,0 60,0 1,1 – осоковый 25-50 Осоково10,0 12,0 75,0 4,2 32,0 28,0 8,0 12,0 12,0 1,5 – гипновый 50-75 Осоковый 25,0 14,0 71,0 4,5 26,0 31,0 12,0 18,0 12,0 1,1 – Таблица 9. Физико-химические свойства торфа низинных болот первых надпойменных террас р. Ангары (д. Болтурино, левый берег Ангары) Гидрол. Обмен. Глуб. Обмен. Подвиж. Подвиж. Нитратный Аммиачный Степ. Влажкислот- кальотбора Зольность, рН магний фосфор калий азот азот Вид торфа разл., ность, ность ций образца, % сол. % % см мг-экв/100 г мг/100 г Вейниково-осоковое низинное болото 0-50 Водная прослойка 50-75 Осоковый 15,0 11,0 85,0 6,4 12,0 82,0 16,0 50,0 128,0 0,7 10,0 Заболоченный березняк разнотравно-осоковый 0-25 Осоковый 30,0 43,0 71,0 7,0 6,0 90,0 12,0 20,0 16,0 0,6 2,0 25-50 Мерзлая почва 18 2 Таблица 10. Физико-химические свойства торфов долинно-балочных болот Гигроскопическая N P K Местонахождение Влажность влага №№ болота, его №, точка п/п отбора, глубина в см 4 4* 1 5 2 18 3 3 Д. Недокура, ручей безымянный, №2, точка 2, 0-10 Там же, 10-25 Там же, точка 2, 25-40 Д. Проспихино, №7, точка 2, 0-25 Там же, точка 2, 2550 Там же, точка 2, 5075 90,2 1,3 1,84 76,2 0,54 89,7 1,2 1,65 67,7 1,02 70,1 70,1 0,44 0,08 Зольность Органическое CH2O* CNaOH* вещество Cгк* Сфк* % 26,6 73,4 - 42,8 57,2 - 4,20 0,68 3,52 0,33 0,05 30,8 69,2 - 2,46 0 2,46 1,80 0,18 0,05 20,8 79,2 - 6,09 2,42 3,67 1,68 1,88 0,26 0,24 33,3 66,7 - 5,25 1,52 3,73 0,47 1,78 0,11 0,32 10,8 89,2 - 3,15 0 3,15 Таблица 11. Валовое содержание микроэлементов в торфяных почвах долины р. Ангары (мг/кг) и их профильное распределение Пункт отбора образцов Тип болота, № разреза 18 4 Кларк в почвах, мг/кг. По А.П. Виноградову, 1957 Пойменное низинное болото, 1 Пойменное низинное Д. Недокуболото, 2 ра, Долиннобалочное низинное болото, 3 Р. Кова, правый берег Надпойменное переходное болото, 4 Глубина образца, см 0-25 50-75 50-75 0-10 10-25 25-40 0-25 25-50 50-75 75-100 100-125 0-25 25-50 50-75 75-100 100-125 Cu Zn Pb Со Cd Ni Cr Mn Sr 20 50 10 0,5 80 40 200 850 300 19,0 20,0 37,0 30,0 22,0 30,0 14,0 23,0 41,0 35,0 40,0 5,9 6,5 6,6 7,5 11,0 20,0 20,0 63,0 41,0 37,0 86,0 20,0 33,0 70,0 92,0 80,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 5,4 5,7 17,0 10,0 6,5 12,0 4,4 6,8 15,0 17,0 16,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5,0 5,0 6,0 7,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 8,7 10,0 39,0 21,0 11,0 18,0 4,3 18,0 45,0 28,0 43,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 22,0 23,0 70,0 47,0 27,0 42,0 10,0 37,0 81,0 71,0 84,0 < 1,0 1,2 2,4 3,0 8,0 22,0 33,0 160,0 54,0 22,0 55,0 5,0 41,0 110,0 100,0 120,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 690,0 640,0 480,0 1300,0 2400,0 1400,0 1300,0 620,0 700,0 450,0 510,0 180,0 580,0 640,0 490,0 910,0 2000 1700 950,0 – – – 3800,0 1700,0 1100,0 < 100,0 4600,0 <100,0 350,0 340,0 590,0 1100,0 Окончание таблицы 11 Р. Кова, Надпойменное левый переходное берег болото, 5 Д. Болтурино 18 5 Надпойменное низинное болото, 6 Д. Проспи- Долиннохино балочное низинное болото, 7 Долиннобалочное низинное болото, 8 0-15 15-25 25-50 50-75 75-100 100-125 125-150 0-50 9,1 7,1 11,0 15,0 6,2 6,9 11,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 2,0 2,0 2,7 2,0 2,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 8,6 14,0 1,6 2,0 3,9 3,1 8,5 6,5 Водная прослойка 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 5,0 910,0 250,0 320,0 830,0 780,0 1600,0 3300,0 <100,0 <100,0 340,0 490,0 340,0 590,0 1400,0 50-75 18,0 20,0 6,8 5,0 12,0 29,0 17,0 3100,0 1200,0 0-25 30,0 40,0 9,6 8,0 19,0 42,0 39,0 1200,0 – 0-25 25-50 54,0 23,0 100,0 67,0 20,0 6,6 5,0 5,0 51,0 20,0 90,0 32,0 140,0 26,0 2300,0 4000,0 880,0 2100,0 50-75 28,0 58,0 11,0 5,0 23,0 43,0 60,0 1700,0 1100,0 18 6 Таблица 12. Запасы микроэлементов в торфах зоны затопления по периодам, в тоннах на прогнозируемый к всплыванию объем торфа Средневзвешенное содержание валовых Cu Zn Pb Cd Со Ni Cr Mn Sr форм микроэлементов в торфяных 22 37 8 5 15 33 48 1480 1224 залежах зоны затопления, мг/кг Периоды всплывания Объем торфа, тыс.м3 В период наполнения 1063 2,33 3,93 0,85 0,53 1,60 3,51 5,10 157,30 130,10 водохранилища В первое пятилетие В первое пятилетие 2065 4,54 7,64 1,65 1,03 3,10 6,81 9,91 305,62 252,76 общие По годам В первый год 1279 2,81 4,73 1,02 0,64 1,92 4,22 6,14 189,23 156,55 Через 2-4 года 551 1,21 2,04 0,44 0,27 0,82 1,81 2,64 81,54 67,44 Через 4-5 лет 235 0,51 0,86 0,18 0,11 0,35 0,77 1,12 34,78 28,76 По пятилетиям Во второе пятилетие 596 1,31 2,20 0,48 0,30 0,89 1,97 2,86 88,21 72,95 В третье пятилетие 459 1,00 1,69 0,37 0,22 0,68 1,51 2,20 67,93 56,18 В четвертое пятилетие 273 0,60 1,01 0,22 0,13 0,40 0,90 1,31 40,40 33,40 Всего Всего по 4461 9,81 16,51 3,57 2,23 6,69 14,72 21,41 660,23 546,03 водохранилищу 18 7 Таблица 12(окончание) Средневзвешенное содержание валовых форм микроэлементов в торфяных залежах зоны затопления, мг/кг Периоды всплывания Объем торфа, тыс.м3 В период наполнения 1063 водохранилища В первое пятилетие 2065 общие В первый год 1279 Через 2-4 года 551 Через 4-5 лет 235 Во второе пятилетие 596 В третье пятилетие 459 В четвертое пятилетие 273 Всего по 4461 водохранилищу Cu Zn Pb Cd Со Ni Cr Mn Sr 22 37 8 5 15 33 48 1480 1224 2,33 3,93 0,85 0,53 1,60 3,51 5,10 157,30 130,10 4,54 7,64 1,65 1,03 3,10 6,81 9,91 305,62 252,76 2,81 1,21 0,51 1,31 1,00 0,60 4,73 2,04 0,86 2,20 1,69 1,01 1,02 0,44 0,18 0,48 0,37 0,22 0,64 0,27 0,11 0,30 0,22 0,13 1,92 0,82 0,35 0,89 0,68 0,40 4,22 1,81 0,77 1,97 1,51 0,90 6,14 2,64 1,12 2,86 2,20 1,31 189,23 81,54 34,78 88,21 67,93 40,40 156,55 67,44 28,76 72,95 56,18 33,40 9,81 16,51 3,57 2,23 6,69 14,72 21,41 660,23 546,03