«Экологическая проблема р. Ржавки и пути ее решения» Разгулов А., Прудниченкова А., Ваганов Д., Ваганов И., Рознер А., Розов Ю., Петухов Д., Половков А., Ципилева С., Новожилов А. 1

Работа посвящена решению проблемы улучшения качества воды одной из малых рек Вологодской области - реки Ржавки. В судьбе Ржавки, как в зеркале, отразилась судьба многих малых рек России. Отрицательно повлияли на реку вырубка леса, торфоразработки в бассейне реки в гг., мелиоративные работы в е годы, вырубка кустарников в пойме и использование ее под огороды и пастбища в е годы, прямой сброс в реку сточных бытовых и ливневых вод города Грязовца. Следствие всего этого – обмеление и загрязнение реки. А ведь река является частью культурного ландшафта, местом отдыха горожан и их волнует вопрос о дальнейшей судьбе этой реки. Работа посвящена решению проблемы улучшения качества воды одной из малых рек Вологодской области - реки Ржавки. В судьбе Ржавки, как в зеркале, отразилась судьба многих малых рек России. Отрицательно повлияли на реку вырубка леса, торфоразработки в бассейне реки в гг., мелиоративные работы в е годы, вырубка кустарников в пойме и использование ее под огороды и пастбища в е годы, прямой сброс в реку сточных бытовых и ливневых вод города Грязовца. Следствие всего этого – обмеление и загрязнение реки. А ведь река является частью культурного ландшафта, местом отдыха горожан и их волнует вопрос о дальнейшей судьбе этой реки. 2

Объект исследования - река Ржавка на всем ее протяжении от истока до устья Объект исследования - река Ржавка на всем ее протяжении от истока до устья Фото с вертолета 3

)Цель работы: разработка и практическое внедрение способа очистки загрязненных промышленно-бытовыми стоками реки Ржавки, основанном на использовании полупроточных прудов. )Цель работы: разработка и практическое внедрение способа очистки загрязненных промышленно-бытовыми стоками реки Ржавки, основанном на использовании полупроточных прудов. Задачи исследования: Задачи исследования: 1) дать оценку уровня антропогенной нагрузки на отдельные участки реки и ее экологического состояния по химическим и гидробиологическим критериям; 1) дать оценку уровня антропогенной нагрузки на отдельные участки реки и ее экологического состояния по химическим и гидробиологическим критериям; 2) разработать проект улучшения качества вод реки с использование традиционных методов, адаптированных к данному водотоку; 2) разработать проект улучшения качества вод реки с использование традиционных методов, адаптированных к данному водотоку; 3) построить экспериментальную плотину и произвести оценку эффективности химико- биологической очистки вод с использованием полупроточного пруда. 3) построить экспериментальную плотину и произвести оценку эффективности химико- биологической очистки вод с использованием полупроточного пруда. 4

Для определения качества воды использованы два взаимодополняющих метода – гидробиологический и гидрохимический. Метод биологического анализа уровня загрязнения малых рек по гидробионтам (метод Майера) дает информацию о продолжительном состоянии качества среды, зависящем от всей совокупности факторов, воздействующих на нее. Результаты химического анализа дают объективные данные кратковременного характера. Выполнены химические анализы проб воды в разные гидрологические фазы на 11 станциях по 12 ингредиентам, проб донных отложений реки. Химический анализ вод и донных отложений проведен при помощи ранцевой полевой лаборатории «НКВ-Р» ЗАО «Крисмас+» в лаборатории ООО «Севергазпром» ЛПУ МГ КС-17 (рег. РОС.RU.001). Санитарно-бактериологический анализ вод произведен в Центре санитарно- эпидемиологического надзора г.Грязовец. Для определения качества воды использованы два взаимодополняющих метода – гидробиологический и гидрохимический. Метод биологического анализа уровня загрязнения малых рек по гидробионтам (метод Майера) дает информацию о продолжительном состоянии качества среды, зависящем от всей совокупности факторов, воздействующих на нее. Результаты химического анализа дают объективные данные кратковременного характера. Выполнены химические анализы проб воды в разные гидрологические фазы на 11 станциях по 12 ингредиентам, проб донных отложений реки. Химический анализ вод и донных отложений проведен при помощи ранцевой полевой лаборатории «НКВ-Р» ЗАО «Крисмас+» в лаборатории ООО «Севергазпром» ЛПУ МГ КС-17 (рег. РОС.RU.001). Санитарно-бактериологический анализ вод произведен в Центре санитарно- эпидемиологического надзора г.Грязовец. 5

Проведение химического анализа воды 6

Карта-схема точек отбора проб на р. Ржавка Карта-схема точек отбора проб на р. Ржавка Размещение обследуемых участков и точек отбора проб имеют привязку к источникам загрязнения. 7

ЗАГРЯЗНЕНИЯ Р. РЖАВКА 8

ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ РЖАВКИ 9-отличное. Средний балл реки Ржавки 5,75

Результатом исследования реки является гидрологическая характеристика оценки ее экологического состояния. Выделены три участка реки: верхнее, среднее и нижнее течения. Визуальная оценка вод реки, химический анализ и гидробиологическая оценка качества речных вод показали, что лучшее состояние реки в среднем течении на выходе из болота. Болото площадью 2500 м2, расположенное в среднем течении реки, играет, на наш взгляд, роль естественного фильтра – эффективно очищает воду. Загрязняющие вещества активно сорбируются и осаждаются аморфными оксидами железа, поступающими из болотных вод. Показатели качества вод (взвешенные вещества, нитриты, нитраты, аммоний, БПК5) меняются в лучшую сторону, начиная соответствовать природному фону или приближаясь к санитарным нормам. Результатом исследования реки является гидрологическая характеристика оценки ее экологического состояния. Выделены три участка реки: верхнее, среднее и нижнее течения. Визуальная оценка вод реки, химический анализ и гидробиологическая оценка качества речных вод показали, что лучшее состояние реки в среднем течении на выходе из болота. Болото площадью 2500 м2, расположенное в среднем течении реки, играет, на наш взгляд, роль естественного фильтра – эффективно очищает воду. Загрязняющие вещества активно сорбируются и осаждаются аморфными оксидами железа, поступающими из болотных вод. Показатели качества вод (взвешенные вещества, нитриты, нитраты, аммоний, БПК5) меняются в лучшую сторону, начиная соответствовать природному фону или приближаясь к санитарным нормам. 10

Июль 11

Январь 12

Состав водных организмов в индикаторных группах по Майеру. Верхнее течение реки Ржавка: Итого 2 балла- что соответствует 4-7 классу качества воды ( грязный водоём ) 13

Среднее течение реки Ржавка на участке ( 6,14,15 ) выхода реки из болота: Итого 18 баллов - что соответствует 2 классу качества воды 14

В верхнем и нижнем течении река испытывает сильную антропогенную нагрузку и отличается низким качеством воды, несоответствующим условиям обитания водных организмов и ограниченно годным для хозяйственных и рекреационных целей. Решение проблемы, на наш взгляд, может быть связано с активизацией функции самоочищения реки. Полученные результаты обследования, обобщение исторических материалов и анализ литературы подсказал практические шаги к решению поставленных задач – создать систему плотин и полупроточных прудов на реке Ржавке. Известно, что такие пруды отличаются особыми биологическими условиями, ведущими к улучшению качества воды [1, 3]. Поэтому создание системы полупроточных прудов на реке Ржавке, не нарушающей экологического равновесия в водотоке, может стать важной составляющей решения проблемы улучшения качества воды в ней. Будут одновременно работать механическая очистка (седиментация), фильтрация (с помощью живых организмов: растений и животных), физико-химический (окисление, коагуляция, сорбция) и биологический методы (биохимическое самоочищение). В верхнем и нижнем течении река испытывает сильную антропогенную нагрузку и отличается низким качеством воды, несоответствующим условиям обитания водных организмов и ограниченно годным для хозяйственных и рекреационных целей. Решение проблемы, на наш взгляд, может быть связано с активизацией функции самоочищения реки. Полученные результаты обследования, обобщение исторических материалов и анализ литературы подсказал практические шаги к решению поставленных задач – создать систему плотин и полупроточных прудов на реке Ржавке. Известно, что такие пруды отличаются особыми биологическими условиями, ведущими к улучшению качества воды [1, 3]. Поэтому создание системы полупроточных прудов на реке Ржавке, не нарушающей экологического равновесия в водотоке, может стать важной составляющей решения проблемы улучшения качества воды в ней. Будут одновременно работать механическая очистка (седиментация), фильтрация (с помощью живых организмов: растений и животных), физико-химический (окисление, коагуляция, сорбция) и биологический методы (биохимическое самоочищение). Площади водоемов должны быть небольшими, а глубина затопляемой зоны - до 1 м. Это будет способствовать формированию в мелководной зоне зарослей макрофитов. Зарастание повлечет за собой появление широкого спектра водных организмов, выполняющих в водоеме функции фильтраторов и деструкторов и участвующих в его самоочищении. Ощутимый результат улучшения качества воды предполагалось получить уже в первый год. Площади водоемов должны быть небольшими, а глубина затопляемой зоны - до 1 м. Это будет способствовать формированию в мелководной зоне зарослей макрофитов. Зарастание повлечет за собой появление широкого спектра водных организмов, выполняющих в водоеме функции фильтраторов и деструкторов и участвующих в его самоочищении. Ощутимый результат улучшения качества воды предполагалось получить уже в первый год. 15

Создание полупроточных прудов – решение проблемы реки Ржавка 16

Для определения мест строительства плотин мы провели обследование долины реки, в результате которого было выделено три наиболее подходящих участка для строительства плотин и создания прудов - это относительно узкие участки реки с перепадом высот до 0.7 м, глинистым трудноразмываемым дном и берегами. Подъем уровня воды в пруде предусматривается не более чем на один метр и определяется высотой гребня плотины (водослива). Это соответствует уровню воды весеннего половодья в естественных условиях. Для определения мест строительства плотин мы провели обследование долины реки, в результате которого было выделено три наиболее подходящих участка для строительства плотин и создания прудов - это относительно узкие участки реки с перепадом высот до 0.7 м, глинистым трудноразмываемым дном и берегами. Подъем уровня воды в пруде предусматривается не более чем на один метр и определяется высотой гребня плотины (водослива). Это соответствует уровню воды весеннего половодья в естественных условиях. 17

Результаты гидрохимического анализа, проведенного , подтвердили эффективность работы полупроточного пруда: 18

В мае 2007 г. проведена повторная оценка качества вод по органолептическим, гидрохимическим, а также дополнительно по бактериологическим показателям. Как и в осенне-зимний период, при прохождении пруда наблюдается существенное улучшение качества вод Ржавки по химическим показателям, предотвращающее тем самым загрязнение реки Нурмы. Резко (на 98-99%) падает за счет жизнедеятельности гидробионтов содержание в воде нитратных и нитритных форм азота, на 30% - содержание легкоокисляемых органических веществ (по БПК). Плотина способствует насыщению воды кислородом: его концентрации в нижнем бьефе возрастают в 3 раза. 19

Результаты химических и микробиологических анализов подтвердили высокую эффективность процессов самоочищения уже в первый год существования водоема. По отдельным ингредиентам до 99%. Результаты химических и микробиологических анализов подтвердили высокую эффективность процессов самоочищения уже в первый год существования водоема. По отдельным ингредиентам до 99%. 20

ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ: 1. Проведенные химико-биологические исследования бассейна реки Ржавки показали, что ее экосистема находится в сильно угнетенном состоянии под влиянием сбросов промышленных и коммунальных сточных вод, объем которых превышает природные расходы воды в реке. Река осуществляет транзит загрязняющих веществ в притоки более высокого порядка. 1. Проведенные химико-биологические исследования бассейна реки Ржавки показали, что ее экосистема находится в сильно угнетенном состоянии под влиянием сбросов промышленных и коммунальных сточных вод, объем которых превышает природные расходы воды в реке. Река осуществляет транзит загрязняющих веществ в притоки более высокого порядка. 2. Анализ литературы и визуальное обследование указывают, что до 60-х гг. ХХ в. на реке существовала сеть плотин, способствующих ее естественной очистке. 2. Анализ литературы и визуальное обследование указывают, что до 60-х гг. ХХ в. на реке существовала сеть плотин, способствующих ее естественной очистке. 3. На основании собственных исследований разработан оригинальный проект и осуществлено строительство плотины полупроточного пруда в нижнем течении реки. Высокая эффективность процессов самоочищения от загрязняющих веществ (по отдельным ингредиентам до 99%) уже в первый год существования водоема подтверждена результатами химического и микробиологического анализов. 3. На основании собственных исследований разработан оригинальный проект и осуществлено строительство плотины полупроточного пруда в нижнем течении реки. Высокая эффективность процессов самоочищения от загрязняющих веществ (по отдельным ингредиентам до 99%) уже в первый год существования водоема подтверждена результатами химического и микробиологического анализов. 4. Кроме кардинального улучшения качества вод, зарегулированный сток по сезонам года направлен на обеспечение запасов воды для хозяйственных целей (полив и т.д.). Небольшой подъем грунтовых вод может оказать благоприятное воздействие на состояние пойменных лугов и формирование разнотравья. 4. Кроме кардинального улучшения качества вод, зарегулированный сток по сезонам года направлен на обеспечение запасов воды для хозяйственных целей (полив и т.д.). Небольшой подъем грунтовых вод может оказать благоприятное воздействие на состояние пойменных лугов и формирование разнотравья. 5. Проведенная практическая работа имела положительный отклик и поддержку среди населения города. 5. Проведенная практическая работа имела положительный отклик и поддержку среди населения города. 21

Для предупреждения негативных последствий при строительстве и эксплуатации прудов считаем необходимым выполнение следующих технологических условий: Для предупреждения негативных последствий при строительстве и эксплуатации прудов считаем необходимым выполнение следующих технологических условий: 1. Во избежание значительного затопления местности при высоком уровне воды во время паводков формировать искусственные «карманы-затоны». Такие «карманы» были созданы в русле реки у места бывшей плотины в XIX веке с целью избежания подтопления деревни. Рыба использовала их для нереста. Бобры около своей плотины устраивали канавы-отводы. 1. Во избежание значительного затопления местности при высоком уровне воды во время паводков формировать искусственные «карманы-затоны». Такие «карманы» были созданы в русле реки у места бывшей плотины в XIX веке с целью избежания подтопления деревни. Рыба использовала их для нереста. Бобры около своей плотины устраивали канавы-отводы. 2. Сооружать разборные плотины для пропуска ледохода, чтобы избежать их разрушений, учитывая реально возможную ситуацию замерзания реки как в былые времена. В 1936 г. в результате ледохода был разрушен мост через реку Ржавку в черте города. Разборные плотины или специальные водопропускные отверстия должны обеспечить пропуск рыбы к местам нерестилищ. 2. Сооружать разборные плотины для пропуска ледохода, чтобы избежать их разрушений, учитывая реально возможную ситуацию замерзания реки как в былые времена. В 1936 г. в результате ледохода был разрушен мост через реку Ржавку в черте города. Разборные плотины или специальные водопропускные отверстия должны обеспечить пропуск рыбы к местам нерестилищ. 3. Наиболее разумный путь восстановления и сохранения реки связан также с умелым и правильным использованием площади водосбора и водотока. Необходимо сокращать объемы сбросов сточных вод и повышать степень их очистки, ликвидировать свалки на берегу и очистить русло реки (мы с группой ребят расчистили русло на участке верхнего течения в городской черте), проводить лесовосстановительные работы в бассейне реки и информировать население, используя средства массовой информации. 3. Наиболее разумный путь восстановления и сохранения реки связан также с умелым и правильным использованием площади водосбора и водотока. Необходимо сокращать объемы сбросов сточных вод и повышать степень их очистки, ликвидировать свалки на берегу и очистить русло реки (мы с группой ребят расчистили русло на участке верхнего течения в городской черте), проводить лесовосстановительные работы в бассейне реки и информировать население, используя средства массовой информации. 22