RT - 
SR - Electronic
T1 - Эколого-хозяйственный баланс территории водосбора озер Зауралья как фактор их эвтрофикации
SP - 2023-04-11
A1 - Малаев, А. В.
YR - 2023
UL - https://rep.herzen.spb.ru/publication/809
AB - Введение Современная территория Челябинской области считается озерным краем, по подсчетам ученых гидрологов, на ее территории насчитывается более 3170 тысяч озер. При этом необходимо отметить, что отдельные административные территории юго-восточного, северо-восточного и восточного Зауралья, такие как Троицкий, Еткульский, Увельский, Красноармейский и Октябрьский районы являются вододефицитными. Здесь запасы подземных вод небольшие, и очень часто единственными источниками питьевого и хозяйственного водоснабжения, особенно в зимний период служат пресные озера. Довольно часто в морозобойные зимы водоводы на этих территориях перемерзают и тогда озера принимают на себя всю нагрузку по обеспечению населения и хозяйства как технической, так и питьевой водой. Водосборные площади озер исследуемых территорий в основном антропогенно преобразованы, на них располагаются сельскохозяйственные угодья, животноводческие комплексы или селитебная территория. Знание современного эколого-хозяйственного баланса водосбора озер позволяет нам, во-первых, определить степень их антропогенной преобразованности, во-вторых, провести современную геоэкологическую оценку водоемов и их водосборных площадей, в-третьих, запланировать природоохранные или восстановительные мероприятия с целью сохранения или улучшения текущего уровня трофии озер. Научно доказано, что озера с высоким уровнем трофии (эвтрофные или гипертрофные) в большей степени подвержены заилению, зарастанию высшей водной растительностью, повышением биологической продуктивности, и как следствие ухудшением качества воды. Объекты и методы Объектами научного исследования на протяжении с 2005 по 2021 гг. являются малые, в основном бессточные водоемы юго-восточного, восточного и северо-восточного Зауралья (Жестки, Буташ, Подовинное, Медиак, Лебяжье, Большеникольское, Мыркай, Малый Сарыкуль и др.) [2]. Экологохозяйственный баланс всех исследуемых водосборных площадей малых озер Зауралья проведен по системе оценок экологического состояния территории, предложенной Кочуровым Б.И. [1]. Геоэкологическая характеристика озер Зауралья дана по результатам летних экспедиционных работ за счет определения следующих эколого-санитарных (трофа-сапробиологических) показателей: показатель биопродуктивности, кислородный показатель, уровень прозрачности воды, концентрация органического вещества в воде и осадках и др. Все поставленные задачи решались с использованием различных методик, как полевых, так и научных. В частности, исследования химического состава озерных вод проводились преимущественно в период открытой воды (июньавгуст). Взятие проб осуществлялось с помощью батометра Молчанова. Процедура подготовки проб проводилась согласно методикам проведения комплексного химического анализа. В общей сложности в период 2016-2021 гг. было отобрано более 75 проб воды на 10 водоемах, химические анализы проб воды на определение ионов HCO3¯, SO4¯, NH4+, NO2¯, NO3¯, перманганатной окисляемости, О2 и СО2, выполнены следующими методами: РД 52.24.486-95; РД 52.24.381-95; РД 52.24.380-95; РД 52.24.387-95; РД 52.24.403-95. Обсуждение результатов Влияние эколого-хозяйственного баланса территории водосбора малых озер на степень антропогенной преобразованности проведен для всех изучаемых водоемов. Для решения этой цели нами проведен анализ структуры землепользования на основе классификационных единиц земельного кадастра. Для определения степени АН (антропогенной нагрузки) вводились экспериментальные бальные оценки, где каждый вид земель получал соответствующий бал. Группировка земель позволяла оценить антропогенную преобразованность территории в сопоставимых показателях. Рассмотрим полученные результаты на примере водосборных площадей самого крупного на исследованных территориях - озера Буташ. На первом этапе нами был определен коэффициент абсолютной напряженности (далее Ка) эколого-хозяйственного баланса территории водосбора оз. Буташ. Полученный коэффициент Ка (абсолютной напряженности ЭХБ), позволяет нам определить отношение площади сильно нарушенных территорий к малотронутым. Исходя из применяемой методики [1] чем больше территорий слабо освоенных или мало тронутых, тем ниже будет коэффициент Ка и благоприятнее окружающая среда. В дальнейшем используя полученный коэффициент Ка нами рассчитан коэффициент Ко (относительной напряженности ЭХБ), при нем рассматривается вся исследуемая территория водосборного бассейна озера Буташ. Снижение напряженности ситуации уменьшает значение коэффициентов, а при Ко, повышенном или близком к 1,0 напряженность ЭХБ водосбора озера оказывается сбалансированной по степени АН и потенциалу устойчивости. Каждому антропогенному воздействию или их совокупности характерен свой предел устойчивости природных и природно-антропогенных ландшафтов. Выражается он большим количеством и равномерным распределением биоценозов совокупность, которых составляет экологический фонд (Рэф). Чем он выше, тем выше естественная защищенность. Если принять земли входящие в экологический фонд с минимальным АН, за Р1 , то площади земель с условной оценкой степени АН в 2,3,4 балла будут составлять 0,8Р, 0,6Р, 0,4Р (земли с самым высоким баллом Ан не принимаются), то получим площадь земель со средо- и ресурсостабилизирующими функциями (Рсф). Если соотнести площадь земель Рсф к общей площади исследуемой территории (Ро), то получим коэффициент естественной защищенности (Кез). Кез менее 0,5 свидетельствует о критическом уровне защищенности территории. Взяв во внимание вышеописанную методику, нами проведен расчет оценки степени антропогенной нагрузки по категориям земель водосбора озера Буташ, в баллах на основе актуальных на 2021 год классификационных единиц земельного кадастра Еткульского района, на территории которого расположено оно расположено. По результатам математических расчетов оценки степени антропогенной нагрузки по категориям земель нами получены следующие авторские данные на 2021 год. Коэффициент Ка - абсолютной напряженности ЭХБ для водосборных площадей озера Буташ составляет 4,9 (4,6 в 2018 г.). Коэффициент Ко - относительной напряженности ЭХБ для данной территории составляет 1. Рсф - площадь земель со средо- и ресурсостабилизирующими функциями для водосбора озера составляет 5122га (5076га в 2018г.). Кез - коэффициент естественной защищенности составляет 0,58 (0,5 в 2018г.). В целом можно сделать вывод, что территория водосборного бассейна озера Буташ немного трансформировалась в лучшую сторону за последние три года, за счет выведения из сельскохозяйственного пользования 46 га земли, следовательно, сейчас водосбор озера представляет собой неравномерно урбанизированную территорию, которая характеризуется: - большим объемом ограничений, связанных с сельскохозяйственной деятельностью на водосборных площадях озера Буташ; - высокими коэффициентами абсолютной и относительной напряженности эколого-хозяйственного баланса исследуемой территории; - большой площадью земель со средо- и ресурсостабилизирующими функциями; - небольшим коэффициентом естественной защищенности территории. Полученные нами данные в 2021 году позволяют сделать вывод о том, что при отсутствии промышленного производства, существенным фактором, влияющим на снижение показателей ЭХБ для водосборных площадей озера Буташ - являются земли сельскохозяйственного назначения и земли поселений, дающие высокий и очень высоки уровень антропогенной нагрузки на территорию. Таким образом, нами получены актуальные данные по водосборной площади озера Буташ, свидетельствующие о невысоком эколого-хозяйственном балансе территории. Данные показатели получили снижение в основном за счет антропогенной нагрузки, а именно использованием большей части территории для ведения сельского хозяйства и селитебной территории. В летний экспедиционный период 2021 года нами продолжен мониторинг геоэкологического состояния исследуемого озера, в основу которого положены гидрохимические и гидробиологические показатели согласно комплексной оценочной шкале [4]. За основу взяты такие гидрохимические показатели как: 1) прозрачность воды - в исследованном озере большую часть безледного периода колеблется в пределах 1,2 -1,5 м. Расчет индекса трофического статуса Карлсона (TSI) по прозрачности воды для озера дал среднегодовую величину TSI = 56, что соответствует типичной эвтрофии. Весной и летом, в периоды массового развития фитопланктона, уровень продуктивности, как правило, выше (TSI = 60-68); 2) растворенный кислород, окисляемость, биологическое потребление кислорода (БПК5) - среднегодовая величина насыщения верхних слоев воды кислородом составляет 105-135%, что указывает на колебания трофического статуса в пределах от мезотрофного до политрофного. 3) концентрация биогенных элементов - по результатам исследования в озерах, средняя концентрация растворенных фосфатов колеблется в пределах от 0,02 до 0,92 мг/л и в среднем за период наблюдений составила 0,45мг/л, что характерно для политрофных вод. 4) концентрация хлорофилла - данный показатель составил TSI 67, что соответствует водоемам эвтрофного типа. Таким образом, полученные данные гидрохимических характеристик озера Буташ, позволяют нам сделать вывод, что данный водоем в настоящее время является эвтрофным. Взяв во внимание результаты предыдущих наших исследований, в летний сезон 2017-2018 гг. нами в 2021 г. проведены работы по изучению биологических показателей, также характеризующих также уровень трофии водоемов [3]. К биологическим показателям относят: фито- и зоопланктон, наличие высшей водной растительности и ихтиомасса определяющих видов рыб. 1) Фитопланктон - Зафиксированная среднесезонная биомасса составила 8,1 г/м3 соответствует эвтрофным водоемам. По наличию видов - индикаторов сапробности также можно сделать вывод о значительном нарастании эвтрофии. Большинство видов альгофлоры озер принадлежат к космополитам - они встречаются в водоемах различного трофического статуса. 2) Зоопланктон - видовой состав зоопланктона типичен для озер лесостепного Зауралья. Основу его составляют 13 видов из 15 обнаруженных в озере, что свидетельствует о высоком индексе видового разнообразия. Преобладание мелких размерных групп является признаком эвтрофирования водоемов. Средняя биомасса зоопланктона за период наблюдений составила 6,5 г/м3 (5,6 г/м3 в 2018г.) что позволяет отнести водоем к эвтрофному типу. 3) Высшие водные растения - большинство видов макрофитов распространенных в озере Буташ относятся к группе индикаторов мезотрофных и эвтрофных озер - это рогоз узколистый, рдест блестящий, рдест стеблеобъемлющий, ряска маленькая, водокрас обыкновенный, тростник обыкновенный. 4) Ихтиомасса рыб - по числу видов рыб, а также по преобладающему виду - ротан (карась и ротан в 2018г.) данный водоем нами типизирован как эвтрофный. Выводы Таким образом, проведенные исследования в летний экспедиционный период 2021г. позволили получить актуальные данные по эколого-хозяйственному балансу водосборной площади, гидробиологические и гидрохимические показатели и сравнить с данными предыдущих наших исследований. Основной вывод по результатам сравнения полученных данных 2018 и 2021гг. заключается в том, что одним из ведущих факторов, оказывающих влияние на уровень трофии озера, является антропогенный фактор. А именно, сельскохозяйственные угодья и селитебная территория на водосборных площадях водоема, с которых привносится большая часть биогенных веществ в водоем. Современная экосистема изучаемого озера испытывает большие негативные изменения, что связано с эколого-хозяйственным балансом водосборного бассейна, который сказывается на показателях трофности водоема. Уровень трофии медленно, но изменяется в сторону повышения эвтрофности на протяжении последних 20 лет. Для озера характерны процессы эвтрофирования, которые в конечном итоге также оказывают отрицательное влияние на современное геоэкологическое состояние все водной экосистемы.