Экологические последствия осушительной мелиорации для поверхностных водотоков (на примере территории Еврейской автономной области)

Сельскохозяйственная деятельность, осуществляе­мая на территориях как непосредственно прилегаю­щих к водотокам, так и находящихся в пределах их водосборов, оказывает негативное воздействие на со­стояние поверхностных вод, в особенности на измене­ние малых водотоков (Жукинский, 2003).

Например, на территории Еврейской автоном­ной области (ЕАО) находится более пяти тысяч водотоков, большинство из них малые реки. Они являются верхними звеньями более крупных реч­ных систем, определяют состав воды, водных био­ценозов, особенности гидрологического и биологи­ческого режима питающихся ими других рек. ЕАО представляет собой очень интересный объект для изучения влияния осушительной мелиорации, так как это аграрный район, характеризующийся сель­скохозяйственным производством с интенсивным техногенным воздействием на окружающую среду. На территории области в составе земель сельскохо­зяйственного назначения 19,3% (65,2 тыс. га) зани­мают болота, для использования которых действует 76 осушительных и 7 оросительных систем общей площадью 89,1 тыс. га (Природные ресурсы Еврей­ской автономной области, 2004). Они расположены в основном в поймах малых рек, которые питают средние левобережные притоки р. Амур и наиболее быстро реагируют на мелиорацию земель. Основной задачей мелиорации в сельскохозяйственной зоне в ЕАО является ликвидация избыточного увлажне­ния почв во второй половине лета и осенью и вос­полнение дефицита влаги в почве весной и в первой половине лета (Нежиховский, 1990). Большинство почв отличаются маломощным гумусовым горизон­том, тяжелым механическим составом и отрицатель­ными с позиции мелиорации водно-физическими свойствами (Росликова, 2009). Одним из основных последствий влияния осушительных мелиораций является поступление дренажных вод, содержащих повышенное количество различных поллютантов, минеральных и органических соединений, в при­родные водные объекты, что может привести к их загрязнению (Григоров, 2011). Дренажные и поверх­ностные воды выносят из почв различные химиче­ские вещества, поступающие в водотоки, оседающие в донных отложениях, при этом часть соединений может аккумулироваться, а часть вымываться из них, вторично загрязняя поверхностные воды. Поэ­тому в загрязненных реках может содержаться боль­шое количество сильных кислот или их солей за счет сброса сточных вод от сельского хозяйства, что вли­яет на соотношение растворимых и нерастворимых форм тяжелых металлов (ТМ).

Целью данной работы является исследование вли­яния осушительных мелиорационных работ на эко­логическое состояние малых рек на территории ЕАО. Объектом являются малые водотоки, протекающие в южной части автономии: Ульдура, Грязнушка, Верто­прашиха, Солонечная, Кулемная, в которые поступают поверхностные воды и дренажные стоки из отводных каналов осушительных мелиоративных систем. Поле­вые исследования проводились в весенний и осенний периоды 2009–2010 годов. Отбор проб поверхност­ных вод, пойменных почв и донных отложений произ­водился выше (фоновые точки) и ниже (исследуемые точки) районов проведения мелиоративных работ. Из группы тяжелых металлов (ТМ) выбраны железо (Fe), марганец (Mn) – типичные природные поллю­танты для Буреинской ландшафтно-геохимической провинции, и никель (Ni), медь (Cu), свинец (Pb), цинк (Zn), кадмий (Cd) и кобальт (Co) как характер­ные природно-антропогенные загрязнители данной территории. Концентрации металлов определяли ме­тодом атомно-абсорбционной спектрометрии на при­боре SOLAAR M6.

В течение исследованного периода (2009–2010) во всех поверхностных водотоках зафиксировано на­копление различных форм железа, меди, кобальта, свинца, цинка и кадмия и уменьшение концентрации марганца и никеля. Самое большое увеличение со­держания ТМ прослеживается в реке Грязнушка. В общем, в исследуемых объектах концентрации при­родных поллютантов на несколько порядков выше, чем природно-антропогенных, и их можно выстроить в следующий ряд: Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>Ni>Co>Cd.

В донных отложениях происходит вымывание никеля, меди и свинца всех водотоков и накопление кобальта, цинка и кадмия. Железо и марганец в дон­ных отложениях ведут себя по-разному: марганец в Ульдуре, Вертопрашихе и Кулемной накапливается, а в Грязнушке и Солонечной вымывается; железо в Ульдуре, Грязнушке и Вертопрашихе накапливается, а в Солонечной и Кулемной – растворяется.

В поверхностных водотоках содержится различ­ное количество ТМ, и поэтому нами был рассчитан индекс, который характеризует суммарное изменение их концентрации в поверхностных водах, пойменных почвах и донных отложениях. Индекс загрязнения (ИЗ) основан на нормировании приращения содержа­ния каждого из поллютантов к фону (Воронцов, 2004) ИЗ=∑(С1–С2)/С2 (1), где С1 – концентрация поллю­танта, подверженного влиянию мелиорационных ра­бот (исследуемые точки период); С2 – концентрация поллютанта в природных объектах, которые не под­вергались влиянию мелиорационных работ (фоновые точки в весенний период); результаты приведены в таблице 4.3.

В 2009 году в фоновых точках индекс загрязне­ния был ниже, чем в исследуемых. Это, вероятно, связано с тем, что в этом году за сельскохозяйствен­ный период выпало небольшое количество осадков и в поверхностные воды ТМ попадали за счет природ­ного механического поверхностного стока с поймы. В исследуемых точках на него накладывается сток дренажных вод с мелиорируемых полей, при этом общий сток увеличивался и наблюдалось накопле­ние ТМ в поверхностных водах. Это может быть свя­зано и с разнообразными вторичными процессами в них, например, с изменением подвижности комплек­сов металлов, переходом их из донных отложений в воду т. д.

В 2010 году по сравнению с 2009 годом концентра­ции ТМ за весенне-осенний период снизились, веро­ятно, вследствие того, что за летний период происхо­дило обильное выпадение осадков, которое привело к увеличению уровня воды в реках и затоплению пойм, увеличению общего смыва ТМ с поверхности почвен­ного горизонта и относительному уменьшению вкла­да в него дренажного потока.

Таким образом, осушительная мелиорация, про­водимая в поймах малых рек, и погодные условия влияют на процессы перераспределения тяжелых ме­таллов между водой, почвой и донными отложения­ми. Различное поведение исследуемых ТМ, возможно, связано с тем, что некоторая их часть находится в свя­занном состоянии с органическими веществами почв, но для понимания этих процессов требуется дополни­тельное исследование.