Екологічні аспекти формування талого та дощового поверхневого стоку міста

Огляд досліджень хімічного складу атмосферних опадів. Особливості утворення поверхневого стоку міста. Забруднюючі компоненти поверхневого стоку на урбанізованих територіях. Порівняльний аналіз фітотоксичності талих і дощових вод на території м. Черкаси.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

ВСТУП

Актуальність теми. Вплив урбанізованих територій на навколишнє середовище являє собою складний процес, що обумовлений великою кількістю чинників, які відрізняються як за своєю природою, так і за закономірностями впливу. Природні й антропогенні ландшафти характеризуються єдністю структури, взаємозалежністю компонентів, тому зміна одних позначається на інших, і загальному стані ландшафтів. У зв'язку з цим, особливої актуальності набувають роботи, спрямовані на створення системи інформативних біоіндикаторів і біомаркерів для адекватної оцінки стану довкілля та моніторингу урбанізованих систем.

Однією з основних причин забруднення водних об'єктів, ґрунтів, міську біоту і людей є надходження вод поверхневого стоку і продуктів змиву під час сніготанення із забудованих селітебних територій. Тому здійснення біоіндикації якості поверхневого стоку дасть змогу швидко виявити присутність токсикантів у довкіллі і вжити певних заходів щодо мінімізації їх шкідливого впливу на людину та навколишнє середовище. Це й обумовлює актуальність обраної теми дослідження.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дипломна робота виконана на кафедрі екології та агробіології Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького у межах загальнокафедральної тематики.

Мета дослідження. Метою роботи було оцінити фітотоксичність поверхневого стоку з території м. Черкаси методом біоіндикації.

Завдання дослідження. Для досягнення поставленої мети було поставлено наступні завдання:

· з'ясувати вплив урбанізованого ландшафту міста на формування поверхневого стоку;

· встановити фітотоксичність снігу на території м. Черкаси;

· встановити фітотоксичність дощової води на території м. Черкаси;

· провести порівняльний аналіз фітотоксичності талих і дощових вод на території м. Черкаси;

Об'єкт дослідження: процеси формування якості поверхневого стоку на урбанізованих територіях.

Предмет дослідження: реакція рослин-індикаторів на рівень токсичності проб дощових і талих вод.

Методи дослідження: лабораторний - для постановки досліду, математично-статистичний - для оцінки вірогідності отриманих результатів, маршрутний - для обстеження району дослідження, біоіндикаційний - для оцінки стану навколишнього середовища.

Наукова новизна одержаних результатів: уперше на території м. Черкаси проведено біоіндикаційне дослідження фітотоксичності дощових і талих вод.

Практичне значення одержаних результатів: дані, отримані в результаті проведеного дослідження, можуть бути використані при біомоніторингових дослідженнях урбанізованих і техногенно змінених територій.

РОЗДІЛ 1. ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1 Огляд досліджень хімічного складу атмосферних опадів

Атмосферні опади є одним із основних джерел надходження хімічних речовин на поверхню ґрунту. Це - важлива ланка глобального геохімічного циклу. Надходження хімічних речовин з атмосферними опадами не є стабільним у часі і просторі. Ця величина змінюється під впливом цілого комплексу природних і антропогенних факторів.

Перші дослідження хімічного складу атмосферних опадів на території України були проведені на рубежі ХІХ і ХХ століть. Після проведення окремих робіт, в наступні десятиліття хімічний склад опадів на Україні не вивчався.

Після Великої Вітчизняної війни дослідження складу опадів поновилися і представлені роботами Є.С. Бурксера, П.В. Денисова і А.Л. Бугайова [5, 7].

У подальші роки ґрунтовних робіт, які присвячені хімічному складу атмосферних опадів в Україні не було. Окремі відомості з зазначених питань можна знайти в роботах В.Н. Василенка, І.М. Назарова, Ш.Д. Фридмана, В.І. Пелешенка, С.І. Сніжка, М.І. Ромася, Ю.І. Мельничука, В.М. Семерика та В.І. Осадчого [30], оглядах хімічного складу опадів, які щорічно готуються в Українському науково-дослідному гідрометеорологічному інституті.

Вивчення трансформації хімічного складу атмосферних опадів протягом тривалого проміжку часу в Україні були проведені вперше українським гідрометеорологом С.І. Сніжко [18]. Умови формування хімічного складу атмосферних опадів та власне їх склад, а також рівень антропогенного навантаження на довкілля в окремих регіонах України змінюється з часом [19].

За даними досліджуваної роботи О.О. Косовець-Скавронської та С.І. Сніжко [18] було встановлено, що в межах України протягом багаторічного періоду спостерігається стійке зменшення вмісту розчинених речовин в атмосферних опадах. Також було встановлено нерівномірний характер цього процесу, наводяться джерела походження головних іонів хімічного складу атмосферних опадів, процеси формування хімічного складу атмосферних опадів та огляд основних досліджень, присвячених питанню вивчення хімічного складу атмосферних опадів, які були проведені на території України та за її межами.

Закономірності формування хімічного складу опадів детально вивчалися М.І. Ромасем [36], зокрема було встановлено, що з метеорологічних факторів найбільший вплив на концентрацію хімічних речовин в атмосферних опадах справляє кількість опадів.

Відповідно до принципів Комплексної програми атмосферного моніторингу у хімічному складі атмосферних опадах визначають головні іони, до яких належать SO42-, NО3-, Cl-, НСО3-, NH4+, Са2+, Mg2+, Na+, та К+ та важкі метали. На жаль, у наш час в Україні вміст важких металів у атмосферних опадах не вивчається, тому зосереджена увага лише на головних іонах хімічного складу атмосферних опадів. Варто зазначити, що усі 9 головних іонів хімічного складу атмосферних опадів мають як природне, так і антропогенне походження.

На відміну від України, питанню вивчення хімічного складу атмосферних опадів приділяється значна увага у багатьох країнах світу. Зокрема, у Росії, Фінляндії, Білорусії, Казахстані, Південній та Екваторіальній Африці, США, Канаді, Японії, Індії, Китаї тощо. Дані дослідження були проведені як в індустріально забруднених, так і у відносно чистих районах [18]. Варто зазначити, що у багатьох роботах йде мова про зміну хімічного складу атмосферних опадів. Зменшення вмісту сульфатів (у 85% всіх пунктів) також встановлене протягом 1985-2002 рр. Це зменшення супроводжувалося зростання концентрацій амонію на 58%. У західних і центральних штатах відмічається значне зростання вмісту нітратів, в той час як у північно-східних - його зменшення. Сумарний вміст катіонів (Са2+, Мg2+, K+) зменшився на 40% переважно в центральних і південних штатах, а збільшився - лише на 7%.

Перші систематичні дані про розподіл атмосферних опадів на території Росії описується в роботах А.І. Воєйкова. Велика кількість опублікованих робіт присвячено дослідженню просторово-часових закономірностей розподілу атмосферних опадів у різних регіонах Росії. Кліматичні умови випадання атмосферних опадів на території Далекого Сходу визначаються панівним впливом холодних континентальних повітряних мас взимку і прохолодних океанічних мас влітку [2].

Вагомий внесок у вивчення фізичних процесів формування атмосферних опадів на території Росії внесли Н.П. Шакина та А.Р. Іванова.

Хімічний склад опадів України є подібним до хімічного складу опадів у світі (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 Переважаючі іони у хімічному складі атмосферних опадів в Україні та інших країнах світу

Країна	Переважаючі іони та їх зміна
Росія	Зростання вмісту іонів SO42-, NО3-, К+, Мg2+ та NH4+ Зменшення вмісту іонів Са2+, Na+ та НСО3-
Білорусь	Зменшення вмісту іонів НСО3-, SO42-, Са2+, Na+ та К+
США	Зростання вмісту іонів NH4+ та NО3- Зменшення вмісту іонів SO42-
Китай	НСО3-, Са2+
Україна	SO42-, НСО3- Са2+ та Na+

Докладний огляд і аналіз літературних джерел свідчить, що вивченню хімічного складу опадів приділяється значна увага у багатьох країнах світу. На жаль, в останні роки хімічний склад атмосферних опадів на території України та їх роль у гідрохімічному балансі ґрунтовно не аналізувалися. Такі дослідження є вкрай необхідними для встановлення сучасних даних про хімічний склад опадів, адже результати дослідження, які проводяться у багатьох країнах на різних континентах, вказують на зміну у хімічному складі атмосферних опадів [31].

Характеристика фізико-географічного положення метеорологічних станцій є необхідною, адже при інтерпретації даних про хімічний склад опадів важливою є характеристика загальних природних умов району, а також найближчого оточення метеостанцій, наявність промислових підприємств та інших джерел забруднення атмосфери (рис. 1.1.).

а) б)

Рис. 1.1 Середня зміна відносного вмісту компонентів хімічного складу атмосферних опадів на території України у теплий (а) та холодний (б) сезони року

У цілому, для території України властиво зменшення у хімічном...