Современное состояние водоемов Вологодской области определяется не только природными особенностями, но и воздействием человека, связанным с историей их освоения. Эксплуатация водоемов в течение многих десятилетий привела к негативному влиянию всех видов хозяйственной деятельности на их состояние, которое стало показателем антропогенной нагрузки на территорию края в целом. Начальный этап изучения реки Шарженьга был связан с гидрологическими работами на транспортных путях и созданием магистральных водных систем на территории региона. К середине 19 века публикуются первые материалы по гидрологии рек, а затем были организованы специальные гидрографические экспедиции. Одновременно начались систематические водомерные наблюдения на водоемах губернии.
Проблема исследования: Экологическое состояние водосбора реки Юг.
Объект исследования: Река Шарженьга как крупный приток.
Предмет исследования: Экологическое состояние реки Шарженьги в верхнем течении.
Цель работы: Определить экологическое состояние реки Шарженьги в верхнем течении.
Задачи:
1. Обобщить и систематизировать имеющиеся данные по экологическому состоянию реки Шарженьги;
2. Провести геоботаническое описание берегов;
3. Определить гидрологические характеристики реки на данном участке;
4. Определить гидрохимические показатели воды и дать их оценку;
5. Дать визуальную оценку экологического состояния реки;
6. Провести апробацию результатов.
Река Шарженьга протекает по территории Верхне-Югского и Рослятинского ландшафтов и относится к бассейну Белого моря. Своё начало река берет из Шарженгского болота на территории Нюксенского района. Протяженность реки составляет около 155 километров в длину, площадь бассейна около 2000 км2. Залесённость водосбора составляет 80%, имеются заболоченные участки. В бассейне холмистые возвышенности чередуются с понижениями между ними, русло извилистое.
Река Шарженьга протекает по лесистой равнинной местности, расположенной на территории Вологодской области. Бассейн реки охватывает Нюксенский, Бабушкинский и Никольский районы.
Летом река сильно мелеет. Русло реки извилистое, в нем много перекатов с каменистым ложем. Пойма узкая, берега крутые, сложены в основном из трудно размываемых пород – плотных глин и суглинков.
Река имеет смешанный тип питания с преобладанием снегового. Высокое весеннее половодье обусловлено притоком талых и дождевых вод. Следовательно, основной фазой водного режима реки Шарженьги является весеннее половодье, на период которого приходится 60 – 80% годового стока.
Половодье на реке начинается обычно в середине апреля и длится до конца мая – начала нюня. Средняя его продолжительность около 40 – 45 дней, подъём происходит за 10 – 15 дней, а спад за 25 – 30 дней. Средняя дата начала половодья 30 апреля. Половодье отличается сравнительно резким подъемом и спадом расходов и уровней воды.
В летне-осенний период питание Шарженьги происходит за счет дождевых и подземных вод. Дожди вызывают повышение уровня воды обычно на 0,5 – 1,0 м, в исключительных случаях, после обильных дождевых осадков, подъем воды достигает высоты весеннего половодья и вызывает кратковременное затопление поймы реки. В зимний период расход воды низкий и носит устойчивый характер. Незначительный сток зимой объясняется небольшими запасами грунтовых вод.
2. Подходы и материалы исследования
2.1. Подходы к изучению
Данные исследования реки Шарженьги носят системный характер, так как в ходе изучения экосистема реки рассматривается во взаимосвязи живой и неживой природы. В ходе экспедиции, прошедшей в июле 2006 года, было исследовано верхнее течение реки. При анализе гидрохимических и гидробиологических показателей были использованы фондовые материалы Вологодской лаборатории ФГНУ «ГосНИОРХ».
2.2. Материал
Сбор фактического материала производился в ходе экспедиции, проходившей с 19 по 29 июля 2006 года при участии школьников, студентов, аспирантов, преподавателей и учителей. Было исследовано верхнее течение реки.
3. Методика исследования
3.1. Геоботаническое описание берегов
Было проведено по общепринятой методике. Исследован видовой состав травянистого и древесного яруса, после чего выделяли ассоциации и формации.
3.2. Оценка состояния прибрежной зоны
Важным элементом водосбора каждой реки является ее водоохранная зона, на которой устанавливается специальный режим хозяйственных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения и деградации среды обитания растительного и животного мира. Оценка состояния прибрежной зоны нами проводилась визуальным методом. Этот элемент визуальной оценки описывает состояние территории, которая примыкает непосредственно к руслу реки.
3.2. Гидрологическая характеристика
3.2.1. Описание русла реки
С этой целью был проведен промер глубин и нивилирование берегов, на их основе составлены профили русла.
3.2.2. Прозрачность
Обусловлена цветом и мутностью воды, т. е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность. Прозрачность, в зависимости от условий на водоеме и степени прозрачности воды, определяют с использованием диска Секки, а также по высоте столба воды, который позволяет различать на белой бумаге стандартный шрифт. Последний метод (приведенный в ИСО 7027) позволяет судить о прозрачности воды практически в любых условиях и на любом водоеме, независимо от его глубины, наличия мостов, погодных условий и др.
3.2.3. Измерение температуры воды
Измерения температуры воды проводились водным термометром.
3.2.4. Измерение скорости течения
Определялась поплавковым методом.
3.2.5. Расход воды
Это количество воды, протекающее через поперечное сечение реки за одну секунду. Расход определяется по формуле: Q=V w, где Q – расход воды, V – средняя скорость потока, w – площадь поперечного сечения реки.
3.2.6. Объем сток реки за сутки
Это объем воды, прошедший через данное поперечное сечение реки за сутки. Объем стока рассчитывали по формуле: W=Q ∆t, где W – объем стока, Q – средний расход, ∆t – время в секундах.
3.3. Гидрохимические показатели
Для определения таких показателей как мутность, pH, цветность, содержание в воде растворённого кислорода, фосфора, азота, использовалась полевая тестированная лаборатория.
Под гидробиологическим методом понимается оценка качества воды по растительному и животному населению водоема. В основу гидробиологического метода определения качества воды положено то обстоятельство, что существуют виды очень требовательные к качеству воды (стенобионтные виды) и виды, существующие в достаточно широком диапазоне экологических условий (эврибионтные виды).
Биологическое равновесие природных водных экосистем поддерживается многочисленными связями популяций организмов между собой и с окружающей неживой материей. При загрязнении органическими веществами и при эвтрофировании, вызванными антропогенными воздействиями, это равновесие нарушается, что отражается на видовом составе биоценозов.
Для оценки качества водной среды нами было использовано определение индекса рейтинга ручья.
Отбор проб производился с помощью сетки Джеди и дрифтерной ловушки.
3.5. Визуальная оценка реки
Визуальная оценка, как один из элементов общественного мониторинга, осуществляется при проведении полевых наблюдений исследуемого ручья или реки. Она состоит, в основном, из описания физических условий, т. е. с оценки состояния их русла, берегов, дна и других параметров. Данная оценка производилась по методике, изложенной в практическом руководстве по исследованию малых рек.
4. Результаты исследования
Для оценки экологического состояния реки нами были определены пять точек.
Точка №1 – на 10 метров ниже впадения речки Суздарь.
Точка №2 – на 10 метров ниже пешеходного моста через реку по направлению к деревне Плешкино.
Точка №3 – на 10 метров ниже по течению устья речки Качуг.
Точка №4 – на 10 метров ниже устья реки Козлец.
Точка №5 – на 10 метров ниже моста через реку Шарженьга в деревне Широкая.
Такой выбор точек не случаен. При анализе проб воды в этих точках можно дать оценку состояния водосбора реки Шарженьги и определить степень антропогенной нагрузки на данный участок реки.
4.1. Описание берегов
Почвы по правому берегу на данном отрезке реки дерновые, от мало- до среднемощных, песчаные (в точке 1), супесчаные (в точках 2, 3, 5), суглинистые (в точке 4), на озерно-ледниковых отложениях, слабоподзолистая (в точке 4) По левому берегу почвы дерновые от мало- до среднемощных, слабоподзолистые (в точках 2, 3), суглинистые (в точках 1, 3), песчаные (в точках 2, 4, 5), на карбонатной морене (в точке 1) и озерно – ледниковых отложениях (в точках 2, 3, 4, 5). Берега крутые, лишь в некоторых точках слегка пологие. Эрозионные процессы выражены слабо. Разрушение нами отмечено по правому берегу в точке 4. В хозяйственных целях берега используются в качестве сенокосных угодий, так как находятся недалеко от населенных пунктов. В пойме реки преобладает луговая растительность, а склон надпойменной террасы и сама терраса представлена лесной растительностью. Преимущественными типами лесов является ельник и сосняк с разной степенью выраженности травяно–кустарничкового яруса. В ельниках в единичных экземплярах встречается пихта сибирская. Левый берег в точке 2 представлен ольшанником разнотравным.
4.2. Прибрежная зона
Проводя визуальную оценку прибрежной зоны на исследуемом участке, нами установлено наличие хозяйственной деятельности, которой является сенокос. Берег реки в точке 4 используется как пастбище. Основные показатели ее соответствуют естественному состоянию. Хорошо развитая по берегам растительность защищает их от эрозионных процессов.
4.2. Гидрологические показатели
Скорость течения реки на данном участке изменяется от 0,112 до 0,268 м/с. Расход воды в пределах от 1,2289 до 3,7668 м3/с. Объем стока воды за сутки от 84055,05 до 325451,52 м3. В ходе изучения данного участка реки был произведен промер глубин, на основании этих данных составлены профили живого сечения реки. Максимальная средняя глубина в местах отбора проб, составила 1,28 метра, а минимальная 0,68 метра. Наибольшая ширина реки нами отмечена в точке 5, а наименьшая в точке 4.
При оценке состояния водотока нами отмечено зарастание русла у берегов камышом и кубышкой желтой Данная тенденция особенно явно наблюдается на участках с малой скоростью течения, малой глубиной и наличием в русле гниющих деревьев. В точке 2 по всей ширине русла обильно растет рдест. На некоторых участках в русле встречаются запруды антропогенного происхождения. Выше по течению точки 2 располагается разрушенный мост, остатки которого находятся в русле реки.
4.3. Гидрохимические показатели
Температура воды, зафиксированная нами на данном участке реки, колебалась в пределах от 11° до 17° С. Хорошее прогревание водных масс на данном участке связано с незначительной глубиной и малой скоростью течения. По кислотности вода близка к нейтральной, с незначительным смещением PH в сторону закисления. Содержание растворенного в воде кислорода не отпускается ниже ПДК. Его содержание в 2 – 2,5 раза выше ПДК. Этот факт объясняется не высокими температурами воды во время отбора проб и незначительным расходом на процессы окисления. Содержание кальция, сульфатов, нитратов, ионов аммония находится в норме, т. е. ниже ПДК. Ортофосфаты, и карбонаты нами не обнаружены.
По гидрохимическим показателям вода является пригодной для жизнедеятельности растительных и животных организмов.
4.4. Оценка состояния реки по гидробиологическим показателям
Индекс рейтинга реки на исследуемом участке изменяется от 23,5 до 32,6. Он соответствует удовлетворительному состоянию. Но его значение в точке 5 близко к границе неудовлетворительного состояния.
5. Визуальная оценка реки
Состояние реки нами оценено в общем как удовлетворительное. Средний балл находится в пределах от 5,0 до 7,8. В точке 5 по берегам реки находится много мусора, который оставляют жители деревни Шарженьга.
Выводы
1.1. По берегам реки в пойме выражены луговые сообщества, а надпойменная терасса и ее склон представляют лесные сообщества;
1.2. Левый и правый берега достаточно крутые, угол наклона от 1СР до 32°;
1.3. Эрозионные процессы берегов выражены слабо;
1.4. Максимальная средняя глубина реки на исследуемом участке не превышает 1,28 метров, а скорость течения 0,268 м/с;
1.5. Русло реки на исследуемом участке покрыто макрофитами;
1.6. Превышения норм по гидрохимическим показателям не наблюдается. По показателю растворенного в воде кислорода качество воды можно определить как чистое, так как значение его не опускается ниже 8 мг/л;
1.7. По гидробиологическим показателем данный участок реки имеет удовлетворительное состояние;
1.8. На данный момент река имеет невысокую антропогенную нагрузку на данный участок, но поблизости, за пределами водоохраной зоны, проводятся лесозаготовительные работы.
1.9. Состояние данного участка реки в целом является удовлетворительным.