Анализируя соотношение температуры воды и воздуха на реках, Е. М. Соколова установила семь характерных типов рек по термическому режиму:
Тип I. Температура воды в реках в течение всего теплого период выше температуры воздуха. К этому типу принадлежат реки западных районов Европейской части РФ, до бассейна Днепра включительно (кроме бассейнов Припяти, Десны и Сожа). Более высокая температура воды рек по сравнению с температурой воздуха в этом районе объясняется частым вторжением холодных воздушных масс.
Северо-запад и запад Европейской части бывшего СССР находятся под воздействием холодных масс морского полярного воздуха (мПВ) и морского арктического воздуха (мАВ), приходящих сюда с более низкими температурами, чем местный воздух. При достижении данной территории морской полярный воздух еще не успевает прогреться. Поэтому температура воды примерно до 40° в. д. часто бывает выше температуры приходящего более холодного воздуха.
Тип II. Вода в периоды весеннего половодья холоднее, а в остальную часть теплого времени года теплее воздуха. К этому типу относится подавляющее большинство рек, охватывающее около 3/4 территории РФ, включая зону тундры, лесную зону и часть лесостепной зоны Западной Сибири. По существу, это все реки с ярко выраженным снеговым питанием. Следует отметить, что период, когда реки имеют более высокую температуру воды но сравнению с температурой воздуха, постепенно увеличивается в направлении с запада на восток.
Тип III. Для рек этого типа характерно превышение температуры воздуха над температурой воды в начале и конце теплого периода, в то время как в середине теплого периода вода обычно теплее воздуха. Этот тип рек имеет ограниченное распространение - он встречается только на Кольском полуострове. Превышение температуры воздуха над температурой воды в осенний период объясняется здесь вхождением более теплых масс морского арктического воздуха (мАВ).
Тип IV. В начале и середине теплого периода наблюдаются небольшие различия между температурой воды в реках и воздуха. В конце периода температура воды обычно значительно превышает температуру воздуха.
Реки этого типа распространены в степной области Европейской части РФ.
На больших реках, например на Северном Донце, после очищения их от льда температура воды в течение одного месяца ниже температуры воздуха, а в последующие 2 месяца - выше. В июле и августе она вновь ниже, но в сентябре опять превышает температуру воздуха. На малых реках вода быстро прогревается и становится теплее воздуха, но уже в мае и позже вода обычно холоднее воздуха.
Такое соотношение температуры воды и воздуха (пониженная температура воды в наиболее жаркое время лета) может быть объяснено значительным испарением и связанной с этим потерей тепла. Возможно, что на понижение температуры воды в летнее время оказывает здесь влияние поступление грунтовых вод, относительная роль которых в питании рек степной зоны в летний период сравнительно велика (на средних и больших реках)
Тип V. После очищения рек от льда температура воды в течение 6-7 месяцев ниже температуры воздуха и только осенью превышает последнюю. Это характерно для рек Заволжья, Казахстана и степной части Северного Кавказа.
Тип VI. Температура воды рек в холодное время года выше, а в теплое ниже температуры воздуха. К этому типу относятся горные реки Кавказа, Средней Азии.
Термический режим рек связан с ледниковым или родниковым питанием; для него характерно поступление относительно холодной воды из вышележащих областей в нижележащие. Продолжительность периода с температурами, воды ниже температур воздуха увеличивается по мере удаления от истока к устью рек.
Тип VII. Температура воды рек в течение почти всего года ниже температуры воздуха. К этому типу относятся нижние участки рек Черноморского побережья Кавказа, начиная от Сочи к югу.
Ледовый режим - совокупность закономерно повторяющихся процессов возникновения, развития и разрушения ледяных образований на водных объектах.
Вопросы ледового режима рек являются издавна предметом серьезного внимания и изучения. Стимулом к этому служат практические запросы водного транспорта (сроки начала и конца навигации), лесосплава, энергетики (донный лед, толщина льда, воздействие льда на гидротехнические сооружения) и других отраслей народного хозяйства, использующих водные ресурсы.
По характеру ледового режима реки можно разделить на следующие основные группы (рис. 2):
1) реки с ежегодным устойчивым ледоставом различной длительности. К этой группе принадлежит подавляющее большинство рек;
2) реки с неустойчивым ледоставом, наблюдающимся не ежегодно. Сюда принадлежат реки крайних западных и южных районов Европейской части РФ и Северного Кавказа - Неман, Висла, Днестр, и др., а также многие водотоки юга Приморья на Дальнем Востоке;
3) реки, на которых наблюдаются ледовые, явления (шуга, забереги и т. д.), но ледостав отсутствует. К этой группе принадлежит большинство рек Кавказа и горных областей Средней Азии и Алтая; реки эти в литературе носят название шугоносных;
4) реки, на которых ледовые образования вообще отсутствуют в силу теплого климата. К ним относятся водотоки сравнительно небольших районов - Колхидской и Ленкоранской низменностей на Кавказе, ряд рек на юге Туркмении и в Средней Азии.
Развитие ледовых явлений осенью и последующее исчезновение их весной теснейшим образом связано с климатическими условиями. На возникновение и развитие ледовых явлений на реках Европейской части РФ большое влияние оказывает Атлантический океан. Западные атлантические воздушные течения, распространяющиеся до Урала, иногда преодолевают его и доходят до Енисея. Влияние их сказывается в том, что чем ближе речной бассейн к океану, тем короче и неустойчивее ледостав на реках. Подобное влияние на реки восточной части страны оказывает Тихий океан и связанные с ним переносы воздушных масс, охватывающие Приморье и узкую полосу побережий Берингова и Охотского морей. Наконец, большую роль в развитии ледовых явлений в центральной части страны играет сибирский антициклон, формирующийся над Азиатским континентом в зимнее время; по сравнению с западной и восточной частями РФ, подверженными океаническим влияниям, ледовые образования здесь носят более длительный и устойчивый характер.
Рис. 2. Типы ледового режима рек1 - реки с ежегодным ледоставом: 2 - реки, на которых ледостав в отдельные годы неустойчив; 3 - реки, на которых ледостава в некоторые годы не бывает; 4 - горные районы, где ледостава на реках обычно не наблюдается или он отмечается только на отдельных участка; 5 - реки, на которых ледостава обычно не наблюдается; 6 - реки, на которых ледовые явления отсутствуют.
4. Структура и водные массы Мирового океанаСтруктура вод океана - пространственное расположение по вертикали различных водных масс, типичное для данной области или зоны океана в данное время.
В структуре Мирового океана по физическим, химическим и биологическим характеристикам выделяются:
- поверхностные воды - до глубины 150-200 м;
- подповерхностные воды - от 150-200 до 400-500 м;
- промежуточные воды - от 400-500 до 1000-1500 м;
- глубинные воды - от 1000-1500 до 2500-3000 м;
- придонные воды - более 3000 м.
Для современной эпохи развития Земли характерно наличие в Мировом океане хорошо выраженной четырехсложной стратификации вод. В соответствии с глубиной расположения различных вод, отличающихся друг от друга своими физико-химическими свойствами, принято выделять следующие четыре типа водных масс: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные.
Основываясь на закономерностях стратификации, можно установить границы между водами различных свойств по вертикали и по горизонтали и тем самым перейти к познанию их структуры. Исследование стратификации вод выявляет общие черты строения физико-химических полей. Изучение структуры вод связано с установлением границ между различными типами вод.
Наличие нескольких однотипных водных масс вызвало необходимость введения объединяющего структурного термина, указывающего их местоположение в толще вод океана. С этой целью было предложено понятие о структурных зонах (поверхностной, промежуточной, глубинной и придонной), представляющих собой слои воды, в которых располагаются однотипные водные массы. Было установлено, что структурные зоны в Мировом океане повсеместно сменяют друг друга по вертикали. Их разделяют пограничные слои. Глубина расположения границ структурных зон определяется особенностями циркуляции вод. В областях антициклонического обращения в результате нисходящих движений границы структурных зон опускаются, а в циклонических круговоротах (с преобладающими восходящими движениями) они приподнимаются. Соответственно изменяется и их толщина.
Исключительно большая устойчивость стратификации, структуры вод и свойств водных масс определяется квазистационарностью циркуляции вод и наличием самостоятельных вертикальных систем обращения вод в пределах каждой структурной зоны. Полное представление о структуре вод может дать рассмотрение стратификации физико-химических полей, структурных зон и водных масс. В то же время правильное и глубокое понимание циркуляции немыслимо вне реально стратифицированной среды (океана, моря).Их анализ целесообразно предварить краткой характеристикой взаимосвязи между свойствами и динамикой вод в пределах отдельных структурных зон.
Свойства вод поверхностной структурной зоны формируются в процессе непосредственного обмена энергии и веществ между океаном и атмосферой. В такой обмен вовлекается относительно небольшой слой воды толщиной всего около 200-300 м. В соответствии с особенностями развития планетарных процессов у поверхности Земли динамика и физико-химические характеристики вод подвержены широтной изменчивости. Циркуляция вод представляет собой последовательно сменяющие друг друга с географической широтой антициклонические и циклонические макроциркуляционные системы. Сезонные изменения динамики и свойств вод в основном ограничиваются поверхностной структурной зоной.
Воды промежуточной структурной зоны образуются главным образом из поверхностных, опускающихся в местах интенсивных нисходящих движений, которые возбуждаются горизонтальной циркуляцией на поверхности. Увлекаясь на различные глубины (в зависимости от плотности и мощностивертикальных потоков), они несколько охлаждаются и уплотняются в результате смешения с другими водами. Затем промежуточные водные массы начинают перемещаться на различных уровнях в горизонтальном направлении. Возникновение горизонтального переноса обусловлено компенсационным эффектом, поскольку в одних местах происходит постоянное опускание вод, а в других - их подъем.
С началом горизонтального движения заметно ослабевает влияние поверхностных макроциркуляционных систем. Преобладание зональной циркуляции отмечается до оси промежуточных вод, располагающейся большей частью на глубине 800-1000 м. Ниже этой оси все более усиливается меридиональный перенос. Тем самым начинает осуществляться межзональный обмен вод, энергии и веществ. Следовательно, промежуточная структурная зона играет особую «промежуточную» роль в процессах обмена энергии и веществ в Мировом океане, подобно стратосфере воздушной оболочки. На верхнюю часть промежуточной структурной зоны, как и на нижние слои стратосферы, большое влияние оказывают процессы, зарождающиеся у поверхности Земли. В остальной же толще обеих сред формируются существенно отличные условия.
В промежуточной структурной зоне воды из низких широт, проникая в полярные области, создают теплую промежуточную прослойку. Опресненные воды высоких широт, перемещаясь в направлении экватора, образуют под высокосолеными поверхностными тропическими водами мощный промежуточный слой с пониженной соленостью. Вынос вод из Средиземного, Красного морей и Персидского залива создает в смежных районах океана промежуточный слой с повышенной соленостью.
Процессы, свойственные промежуточной структурной зоне, распространяются до глубины 1500-2000 м. Ниже располагаются глубинные воды, еще более изолированные от непосредственного влияния обмена океана с атмосферой, создающего всю сложность процессов в поверхностных и промежуточных водах. Однако динамика и свойства глубинных и придонных вод определяются тем переносом и перераспределением масс, которые возбуждаются планетарным обменом энергии и веществ. Для глубинных вод большую роль играет меридиональный обмен, прослеживающийся на большей части Атлантического, Индийского и Тихого океанов, а также обмен между всеми океанами. Он возбуждается различием свойств вод каждого из океанов и антарктическим циркумполярным (круговым) переносом, захватывающим всю толщу океана.
Глубинным водам свойственна большая гомогенность (однородность) и небольшая интенсивность обращения. Однако масса переносимой энергии и веществ весьма велика, поскольку огромны объемы вод. Толщина занимаемого ими слоя около 2000 м, в нем заключена почти половина всей массы вод Мирового океана.
Граница между глубинными и придонными водами располагается примерно на глубине 4000 м. Придонные воды, образуясь главным образом в Антарктике, перемещаются на север по наиболее глубоким котловинам и соединяющим их проходам. Распространяясь по обширнейшим пространствам и смешиваясь с глубинными водами, они воспринимают поток тепла из недр земли и вступают в химический обмен с дойными осадками. Поэтому придонные воды подвергаются значительной трансформации и их свойства изменяются в несколько большей степени, чем у глубинных.
Благодаря различию направлений и скоростей переносе поверхностных, промежуточных, глубинных и придонных вод сохраняется многообразие свойств водных масс, поддерживается квазистационарность стратификации и структуры вод Мирового океана, характерных для современной эпохи развития Земли. Смешение водных масс и перераспределение энергии и веществ не только в пределах отдельных структурных зон, но и между ними происходит в значительной степени путем вертикальных перемещений. В этих условиях динамическое равновесие поддерживается за счет большой устойчивости макроциркуляционных систем. Если бы этого не было, воды Мирового океана за долгую историю Земли подверглись бы полному перемешиванию; они стали бы совершенно однородными, не было бы столь хорошо выраженной стратификации вод.
Четырехслойность циркуляции и структуры вод имеет исключительно большое значение не только для процессов протекающих в Мировом океане, но и для глобального обмена энергии и веществ, а, следовательно, планетарных процессов определяющих формирование и изменение природы Земли в целом.
5. Дать гидрохимическую и гидробиологическую характеристику близлежащей к вам рекиПриродные воды реки Оби во все фазы гидрологического режима относятся к гидрокарбонатному классу группе кальция. Минерализация их колеблется в зависимости от водности сезона в пределах от 60-120 мг/л в период весенне-летнего половодья до 310 мг/л в межень. Содержание кислорода колеблется от 6 до 12 мг/л, жесткость от 1,1 до 3,1 мг-экв/л. Концентрации биогенных элементов в речных водах региона, обусловленные в значительной степени комплексом антропогенных и естественных факторов, могут достигать весьма больших значений, существенно превышающих их обычные содержания. Уровень содержания микроэлементов изменяется в достаточно широком диапазоне, однако в целом наблюдаются относительно невысокие их концентрации, близкие по величине к средним показателям для рек мира.
Содержание органических веществ (по БПК5) колеблется по сезонам от 1,2 мг/л до 7,7 мг/л. Для Оби характерно несколько повышенное естественное содержание в воде фенолов (0,002 - 0,016 мг/л), меди, рН колеблется от 7,3 до 8,9.
Химическое потребление кислорода по имеющимся данным достигает значительных величин, что объясняется сильной заболоченностью большой части бассейна Оби. Качество воды в реке Оби и ее притоках контролируется по 25 показателям. Основные загрязнители: БПК, взвешенные вещества, нефтепродукты, азот аммоний, фенолы, нитриты, железо, цинк, хром шестивалентный, медь, СПАВ, капролактам, сероуглерод, сульфиды.
Особенно выражено техногенное загрязнение р. Оби - концентрация нефтепродуктов и систематических поверхностно-активных веществ (СПАВ) превышают ПДК как по средним, так и по максимальным значениям, причем максимальные значения концентрации нефтепродуктов превышают ПДК от 5 до 350 раз.
В течение безледного периода 2002 г. на территории Новосибирской области впервые проводился биомониторинг пресных вод по показателям макрозообентоса. Исследования проводили в комплексе с гидрохимическим анализом и биотестированием вод. Всего было исследовано 10 створов на р. Обь, Пня, Бердь и Тула. Наиболее загрязненным был участок р. Тула в черте Новосибирска. Также загрязненными следует признать участки Оби от Искитима до 9 км ниже Новосибирска и нижнее течение р. Бердь. Река Обь в окрестностях с. Дубровино должна считаться слабозагрязненной, а Бердь выше Искитима - относительно чистой. Участки рек Иня (о. п. Отгонка - о. п. Разъезд Иня) и Бердь (с. Новососедово) являются чистыми [Ежегодник..., 2004].
Были определены различные группы гетеротрофных и литотрофных микроорганизмов, среди которых имеют место:
а) бактерии, усваивающие азотсодержащие органические вещества;
б)бактерии, усваивающие безазотистые органические вещества;
в) олигптрофные;
г) углеводородоокисляющие;
д) денитрифицирующие;
е) тионовые бактерии.
В целом состояние речных вод можно охарактеризовать как неудовлетворительное. Наиболее критическая ситуация отмечается для нефтепродуктов, по содержанию которых воды изученных рек соответствуют сильно и очень сильно загрязненным даже по среднегодовым значениям. Кроме нефтепродуктов речные воды сильно загрязнены другими органическими веществами, азотом аммонийным и нитритным, железом. Использование других показателей во многих случаях не меняет полученной картины, либо невозможно из-за ограниченности необходимой информации.
Анализ результатов классификации качества речных вод позволил сделать следующие выводы:
- речные воды бассейна Средней Оби с вероятностью 5 % соответствуют классам сильно и очень сильно загрязненных вод;
-сильное загрязнение речных вод во многих случаях поддерживается в течение всего года;
-с учетом систематичности обнаружения повышенных концентраций практически во всех реках приоритетными загрязняющими веществами следует считать органические соединения;
-наблюдается существенное микробиологическое загрязнение речных вод, представляющее серьезную проблему для водопользования;
-значительное загрязнение наблюдается также по содержанию железа, азота аммонийного и нитритного. В ряде случаев отмечается сильное загрязнение по величине рН, а в северных реках - по содержанию кремния;
-уровень содержания тяжелых металлов в речных водах в целом значительно ниже существующих хозяйственно-питьевых ПДК, что однако не исключает возможность обнаружения их экстремальных величин на отдельных участках, особенно в районах крупных городов в результате аварийных сбросов;
-по ряду показателей (макро-, микроэлементы, биогенные вещества) влияние антропогенных факторов на состояние рек в значительной степени нивелируется интенсивным водообменом в речных бассейнах.
Полученные при исследовании эколого-геохимического состояния Попытки изменить неудовлетворительное состояние водных объектов бассейна Оби осуществляются достаточно давно на различных уровнях. Однако значительных изменений в состоянии водных ресурсов за это время не произошло - в течение последних десятилетий поддерживаются относительно устойчивые антропогенно-природные условия формирования
гидрохимического и гидробиологического режима поверхностных вод, обусловливающие неудовлетворительное экологическое состояние водных объектов. Его кардинальное улучшение возможно только при разработке и внедрения целой серии мероприятий одновременно по нескольким направлениям.
1.Изменение системы управления водными ресурсами водосборного бассейна с учетом западноевропейского опыта [Шварцев,1995]. Первоочередные меры должны касаться вопросов изменения в рамках эксперимента структуры управления водными ресурсами бассейна р. Т о м и .
2.Разработка и внедрение методов экономического стимулирования природоохранной деятельности. Экономическое воздействие на предприятия и население оказывается через бассейновую дирекцию и в главных чертах заключается: а) во взимании дифференцированной платы за все виды водопользования, включая загрязнение водных объектов, в зависимости от масштабов и характера воздействия на водные объекты, а также социально-экономической ситуации на конкретном участке речного бассейна; б) в субсидировании и кредитовании проектов, позволяющих улучшить состояние водных объектов, и выдаче премий за эффективную природоохранную деятельность.
3. Изменение отношения к водным объектам, подразумевающее фор-мирование взвешенного, рационального подхода к природной среде.
4.Осуществление инженерно-технических мероприятий по плану, утвержденному бассейновым комитетом и финансируемых на получаемые дирекцией средства за использование водных ресурсов. Первоочередные мероприятия по нашему мнению должны условно представлять 3 группы: а) модернизация системы учета и контроля водопользования и состояния водных объектов; б) улучшение водоснабжения населения; в)мероприятия по сокращению поступления загрязняющих веществ в поверхностные воды.
5. Разработка и внедрение ресурсосберегающих, экологически "чистых" технологий
Река Издревая - правый приток Ини (правый приток Оби), протекает по Новосибирской области, длина - 40 км. Подсчет биотического индекса Вудивисса р. Издревой показал, что качество ее воды соответствует чистым и умеренно загрязненным водам. Но следует отметить, что в условиях быстротекущей реки эти данные могут быть несколько завышенными в сторону чистоты воды. Фауна донных беспозвоночных Издревой значительно отличается от фауны европейских рек, для которых разработаны списки индикаторных организмов сапробности. Данное обстоятельство не позволило провести сапробиологический анализ, так как было выявлено только два вида-индикатора сапробности, а для подсчета индекса сапробности рекомендуется выявить не менее 12 видов. Тем не менее, состав и структура зообентоса Издревой в целом характеризуют ее как чистую олиготрофную реку. Данные гидрохимического анализа, биоиндикации по составу и структуре планктона и биотестирования на ветвистоусых рачках дали принципиально схожую экологическую характеристику Издревой. Практически на всем обследованном участке реки вода являлась умеренно загрязненной, причем наибольшее поступление загрязняющих органических веществ отмечено в верхнем течении [Безматерных, 2007,с. 6].
Список литературы
1. Михайлов В. Н. , Добровольский А. Д. Общая гидрология. М. Высш. шк., 1991. 368 с.
2. Общая гидрология (гидрология суши). Б. Б. Богословский, А. А. Самохин, К. Е. Иванов, Д.П. Соколов Л. А. Гидрометеоиздат, 1984. 422 с.
3. Салтанкин В. П., Шарапов В. А. Водохранилища. М. Мысль, 1987. 352 с.
4. Чеботарев А. И. Общая гидрология. Л. Гидрометеоиздат, 1975. 544 с.
5. Шварцев С.Л.Микроэлементы в водах Средней Оби и ее крупных притоков //Обской вестник.-2006.-М 2.
Страницы: 1, 2
