Геоэкологические проблемы Воронежского водохранилища

А. Я. Смирнова, Е. Н. Кислякова, Воронежский государственный университет

Как известно, создание водохранилищ на равнине связано с пространственно-временными изменениями природных экосистем негативного и позитивного характера. Негативные изменения связаны с преобразованием рельефа местности, отторжением части суши и переходом ее в водное пространство, сопровождаемое полной сменой биоценоза и заменой сухопутной растительности на водную и влаголюбивую. Возникает подтопление и заболачивание прибрежной территории, создается дополнительная вертикальная нагрузка на литосферу, и дно водохранилища опускается. Особенно крупные изменения связаны с гидрогеологическими и гидрогеохимическими условиями [1]. При инфильтрации речных вод в берега наблюдается подъем уровня грунтовых вод и обводнение прибрежных водовмещающих пород, качество подземных и поверхностных вод ухудшается. Активизация абразионной переработки берегов водохранилища определяет формирования донных отложений. Позитивные изменения связаны с пополнением ресурсов подземных вод в гидравлически взаимосвязанных с водохранилищем водоносных горизонтах и комплексах, что положительно влияет на эксплуатационные запасы инфильтрацион ных водозаборов, расположенных в береговой зоне.

Воронежское водохранилище размешается на территории Окско-Донской низменности, в долине реки Воронеж, в пределах г. Воронеж.

Воронежское водохранилище является одним из крупнейших в Черноземье. Оно создано в 1972 году для использования поверхностных вод в развивающей промышленности и сельском хозяйстве.

По морфометрическим параметрам Воронежское водохранилище, протяженностью 36 км при средней ширине 2, 5 км, с зеркалом воды 70 км2 , представляет собой мелководный водоем руслового типа с замедленным водообменном, полным отсутствием регулирующей емкости и практически постоянным уровнем воды [2]. По гидрологическим признакам в акватории выделено пять гидрологических районов: 1) Приплотинный, 2) Промежуточный; 3) Южный; 4) Северный; 5) Мелководный. Границами между ними являются мостовые переходы города (с севера на юг: Окружной, Железнодорожный, Северный, Чернавский, Вогрессовский и Плотина) (рис. 1). На речном катере были сделаны маршрутные обследования водохранилища, начиная от р. Воронеж у с. Чертовицкое до плотины. На протяжении водохранилища, в его русловой части, у берегов и у площадок водозаборов были отобраны пробы воды на общий химический анализ, макро- и микрокомпонентный состав. Также были отобраны пробы донных отложений и почв. На рис. 1 представлены места отбора в водоеме и за его пределами. Для удобства анализа полученных материалов система расположения станций – профильная.

В период с 1995 по 2006 г. нами проводились исследования для выявления гидрогеоэкологического режима. Отбирались гидрогеохимические и литохимические пробы воды, донных отложений и песков гидронамывов. Отобранные пробы воды и пород подвергались химическому, атомно-абсорбционному анализам (рис. 2). Песчаные породы исследовались на гранулометрический состав. Аналитические работы проводились по традиционным методикам. При написании статьи использовались геоинформационные технологии.

По результатам анализа полученных материалов видно, что минерализация воды колеблется от 0, 27 до 0, 6 г/дм3 . Максимальная минерализация характерна в пятом гидрологическом районе. В водохранилище распространены следующие гидрогеохимические типы вод:

– гидрокарбонатно-хлоридный кальциево-натриевый или смешанного катионного состава; – гидрокарбонатно-сульфатный кальциево-натриевый или смешанного катионного состава;

– смешанного анионно-катионного состава.

В целях увеличения городской площади под строительство в районе Воронежского водохранилища созданы зоны искусственного литогенеза (намывные грунты). Вода у гидронамывов в летний период характеризуется слабощелочной реакцией среды (рН 7, 3–8, 3), невысокими значениями Еh (+230–+280 mv), минерализацией 0, 2–0, 45 г/дм3 .

Экологическое состояние характеризовалось появлением и миграцией в воде микроэлементовзагрязнителей: марганец, железо, хром, азотные соединения. Содержание марганца в воде водохранилища у гидронамыва близ Окружного моста в пятом гидрологическом районе колебалось от 0, 03 до 2 мг/дм3 , общее железо – 0, 3 мг/дм3 , шестивалентного хрома 0, 002–0, 007 мг/дм3 . Трансформация химического состава микроэлементов характеризуется путем сопоставления концентраций элементов загрязнителей в воде, донных отложениях и грунтовых водах в северной части водохранилища (5, 4 и 3 гидрологические районы ) и в южной части (2 и 1 гидрологические районы) (табл. 1) [3].

Как видно из таблицы 1, наблюдаются прогрессирующие загрязнения водных экосистем при движении с севера на юг. Содержание азота нитратов в воде водохранилища колеблется от 0, 34 до 0, 38 мг/ дм3, в 2003 г. оно увеличилось в южной части до 57, 5 мг/дм3, нитритов – увеличилось до 1, 36 мг/дм3, аммония – до 8, 74 мг/дм3, железа – до 0, 47 мг/дм3, а марганца – до 0, 130 мг/дм3, систематически наблюдаются высокие значения коли-индекс, превышение ПДК по БПК (содержание органических веществ).

Водохранилище является водоприемником возвратных вод, включая хозяйственно-бытовые и производственно-сточные воды, ливневые и талые сточные воды с жилой и промышленной части города. В период весеннего снеготаяния в водохранилище поступает в зависимости от снежности зимы от 30 до 70 млн м3 тонн талых вод, две трети из которых стекает с террито