УДК 551.463(210.5).002.637
Крыленко В.И., Крыленко В.В., Дзагания Е.В.
АНАЛИЗ ТЕРРИГЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ПРИБРЕЖНОЙ АКВАТОРИИ МОРЯ
Донецк 2006 УКРАИНА ООО <ЭКОТЕХНОЛОГИЯ>
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
1. О проблеме загрязнения моря и степени её актуальности ::::...:.:.. 2
2. Общие понятия о загрязнении окружающей среды :::::::::::::. 6
3. Характеристика факторов, определяющих направленность, интенсивность,
степень и масштабы воздействия природных и антропогенных процессов и явлений на
загрязнени прибрежной акватории моря :::::::::::::::::::::::::: 14
3.1. Характеристика антропогенных и природно-антропогенных факторов
загрязнения прибрежной акватории моря ::::::::::::::::::::...:: 15
3.2. Характеристика и сравнительная оценка природных процессов и явлений как
терригенных источников и причин загрязнения прибрежной акватории моря) 46
4. Основные виды загрязнителей моря и их источники :::::::::::. 108
ВЫВОДЫ :::::::::::::::::::::::::::::::. 141
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ::::::::::::::::::::..:::.. 158
1. О проблеме загрязнения моря и степени её актуальности
Интенсивное освоение прибрежной зоны моря ведет к перестройке меха-
низмов природных процессов. От того, будет ли происходить органиче-
ское сочетание интересов освоения с законами природных систем, зави-
сит эффективность использования осваиваемых территорий в будущем.
Это вызывает необходимость учитывать наличие критического предела,
при превышении которого возмущающие воздействия перестают пога-
шаться природной системой и становятся катастрофически разруши-
тельными. По данным Сочинского университета туризма и курортного
дела [1] в прибрежных зонах проживает половина населения стран,
имеющих выход к морю, и миграция из континентальных зон продолжа-
ется. Весьма выгодно размещать различные промышленные и транс-
портные объекты на морских берегах, поскольку перевозки по воде ос-
таются дешевле и более массовыми [2-3]. Тепловые и атомные электро-
станции также наиболее выгодно сооружать именно на морских побе-
режьях, где они в наибольшей степени воздействуют на прибрежные во-
ды тепловым загрязнением; главным носителем которого являются
промышленные сточные воды. Многие токсические продукты содержат-
ся в промышленных и коммунальных сточных водах, а эти воды в пер-
вую очередь поступают в береговую зону. При сливе оросительных вод с
поливных земель в море в изобилии поступают инсектициды и гербици-
ды, а также химические удобрения. Таким образом, береговая зона пер-
вая принимает удар загрязнения и больше всего страдает от него по
сравнению со всеми другими зонами моря. Важной стороной взаимоот-
ношений берега и человека является использование морских берегов для
рекреационных целей. Отпуск на морском берегу - один из самых попу-
лярных видов отдыха. Здесь, наряду с гидрометеорологическими и кли-
матическими условиями, первостепенную роль играют пляжи - сам тер-
мин <пляж" уже утратил свой геоморфологический смысл и приобрел
смысл чисто рекреационный. Поэтому вопросы изучения природных яв-
лений и проблема охраны окружающей среды становятся все более акту-
альными. Защита прибрежной зоны от загрязнения при совместном воз-
действии природных и антропогенных процессов и явлений является од-
ной из важнейших проблем, особенно при использовании побережья в
рекреационных целях. Достаточная степень чистоты и эстетичности
прибрежной зоны - одно из необходимых условий для создания и функ-
ционирования приморских территориальных рекреационных систем, где
чистая, здоровая, эстетически привлекательная прибрежная зона явля-
ется основой, то есть системообразующей подсистемой. Охрана ланд-
шафтов и экосистемы прибрежной зоны моря - задача весьма сложная.
Морские берега развиваются в условиях тесного контакта твердой и
жидкой оболочек Земли, атмосферы и биосферы, что требует комплекс-
ного подхода к их изучению. Сложность эта еще более возрастает, если
учесть, что морские берега подвержены все усиливающемуся воздейст-
вию со стороны человека, все более интенсивному хозяйственному ос-
воению. Важную роль в жизни человека занимает прибрежная зона. В
полосе шириной 50 км вдоль всех берегов Мирового океана (общей дли-
ной ?777 тыс. км) сосредоточены 27, 3% населения нашей планеты, 23%
населения крупных городов и огромный экономический потенциал че-
ловечества [3]. В нашей стране особое место занимают Черное и Азовское
моря с их уникальными экосистемами [4-5]. Интенсивное, широкомас-
штабное развитие рекреации - <индустрии отдыха> также усиливает воз-
действие человека на береговую зону. Усиливающийся с каждым годом
наплыв отдыхающих на пляжи популярных побережий в целом отрица-
тельно сказывается на состоянии прибрежной зоны, если он не контро-
лируется. Имеется много прибрежных районов, которые не уступают, а
иной раз и превосходят по своим рекреационным качествам популярные
районы; выявление таких береговых районов, которые имеют прекрас-
ные качества, но их, ввиду малой известности, не используют или слабо
используют в рекреационных целях, будет способствовать ослаблению
давления на районы, перегруженные массами отдыхающих. Это отно-
сится и к туризму, который является разновидностью отдыха и для ко-
торого морские берега всегда были весьма притягательны.
Чрезвычайно актуальна и важна эта проблема для побережья Чер-
ного и Азовского морей, имеющего богатейшие природные ресурсы, все-
гда славившегося своими климатическими, сельскохозяйственными, ви-
нодельческими, целебными, рекреационными и др. возможностями.
Здесь сосредоточена основная масса здравниц, зон отдыха, туризма и
экскурсий; практически у самой береговой линии проходят основные до-
рожные магистрали, построено большинство городов, поселков и пред-
приятий. Живописные берега с теплым морем являются любимым ме-
стом отдыха жителей нашей страны и пользуются заслуженным внима-
нием зарубежных гостей. Многочисленные дома отдыха, пансионаты,
отели тянутся вдоль побережья почти непрерывной полосой и ежегодно
принимают миллионы отдыхающих. Поэтому состояние этих берегов, их
защита от загрязнения представляют серьезную и важную проблему. В
этих условиях особую актуальность и первостепенное, первоочередное
значение приобретает необходимость решения проблемы защиты берего-
вой и прибрежной зон Черного и Азовского морей от загрязнения при-
родными и антропогенными процессами и явлениями, протекающими
как в береговой зоне, так и за её пределами.
Для защиты прибрежной зоны от загрязнения широко применяют
различные мероприятия юридического, экономического, технического,
организационного, воспитательного, эстетического и др. характера,
имеющие различные технико-экономические и экологические показате-
ли, эффективность и сроки действия. Поэтому при наличии множества
различных принципиально возможных вариантов защитных мероприя-
тий весьма важным (а в условиях дефицита средств - и актуальным) яв-
ляется правильный выбор и оптимизация защитных мероприятий. В за-
грязнении береговой и прибрежной зон моря участвуют множество ис-
точников и причин природного и антропогенного происхождения. Для
оптимизации защитных мероприятий необходимо знать долю вклада и
степень важности всех этих источников и причин. Чтобы устранить и
предотвратить негативные последствия, связанные с воздействием при-
родных факторов, процессов и явлений при значительном увеличении
антропогенной нагрузки, необходимо разработать и реализовать ком-
плекс мероприятий по защите от загрязнения прибрежной и шельфовой
зоны моря (являющейся частным случаем охраны и улучшения окружаю-
щей среды), который базируется на строгих научных принципах и кри-
териях. Для этого, прежде всего, надо:
1) выявить основные природные и антропогенные факторы, действующие в
системе "море-берег" и определяющие загрязнение прибрежной акватории мо-
ря;
2) выявить источники и условия возникновения загрязняющих веществ, их
распространение и поведение на суше, в воздухе и в море;
3) знать основные свойства и характеристики загрязняющих веществ и их
воздействия на человека и др. объекты окружающей среды.
Мировой океан и его моря представляют открытую, сложную мно-
гокомпонентную систему [6], которую считают целесообразным назы-
вать "океаносферой" [7], поскольку собственно сферой (оболочкой) яв-
ляются именно воды Мирового океана, занимающие ~70% площади
планеты, а прочие воды (подземные, почвенные, реки, озера) связаны
между собой, океаном и атмосферой лишь глобальным обменом вещест-
вом (особенно влагой), теплом и моментом вращения [7-8]. Предкризис-
нвя ситуация, сложившаяся в экологической системе Черного и Азовско-
го морей в последние десятилетия, заставляет с особым вниманием отне-
стись к тем изменениям, которые в ней происходят. Поскольку исследо-
вания по Черному морю не были ранее скоординированы, наблюдения,
проводившиеся различными странами, ведомствами, институтами, за-
частую были разобщены (что давало возможность появления необосно-
ванных заключений, возникающих на основе неверно интерпретируемых
наблюдений) [9]. Иститутом биологии южных морей (ИнБЮМ) и иститу-
том океанологии им. П.П.Ширшова РАН РФ выполнены детальные ис-
следования экосистемы Черного моря [4-5], [7], [9-11]. Опубликовано
много работ, посвященных частным вопросам загрязнения Черного и
Азовского морей, однако, до сих пор нет обобщающих работ, освещаю-
щих, анализирующих и оценивающих весь комплекс источников загряз-
нения прибрежной акватории моря.
В данной рукописи даны анализ особенностей и общая характеристи-
ка терригенных источников загрязнения прибрежной акватории моря (в
основном на примере Российского сектора Черноморского побережья
Кавказа). Анализ особенностей и общая характеристика аквагенных ис-
точников загрязнения прибрежной акватории моря даны в нашей работе
[111]. Работа выполнена авторами по своей инициативе и в основном са-
мостоятельно, с использованием доступных сведений по теме. Авторы
выражают благодарность М.В.Крыленко - за помощь в обработке мате-
риалов рукописи и В.И.Крыленко - за сбор материалов и подготовку их к
публикации.
2. Общие понятия о загрязнении окружающей среды
В последние десятилетия при создании и эксплуатации промышлен-
ных и жилых зон, зон отдыха, транспортных магистралей и др. сооруже-
ний весьма актуальными стали гигиенические проблемы, связанные с
антропогенным загрязнением биосферы, с геохимическими провинция-
ми и другими видами региональной патологии в условиях широкого
применения различных видов пестицидов, удобрений и др. всевозмож-
ных веществ и материалов [12]. В процессе жизни и хозяйственной дея-
тельности человеческое общество изменяет окружающую среду, воздей-
ствуя прямо или косвенно на все её элементы. Эти воздействия и их не-
гативные последствия особенно усилились в эпоху современной научно-
технической революции, когда <человек стал геологической силой>, т.е.
масштабы деятельности человека стали сравнимы с действием глобаль-
ных природных процессов. Одно из наиболее негативных последствий
хозяйственной деятельности - образование отходов, загрязняющих окру-
жающую среду. Ю.Одум (эколог, один из пионеров и авторитетов в об-
ласти охраны окружающей среды) загрязнением или денатурацией счи-
тал всякое нежелательное изменение химических, физических или био-
логических характеристик среды (воздуха, почвы, воды, пищевых про-
дуктов и др.), которое может сейчас или в будущем оказывать любой вид
неблагоприятного влияния на жизнедеятельность человека, нужных ему
растений и животных, на разного рода производственные процессы, са-
нитарные условия жизни, культуру, истощать или портить сырьевые ре-
сурсы [13]. Согласно <Геогр. энцикл. словарю> [14] загрязнение среды -
это привнесение в окружающую среду (атмосферу, реки, водоемы, почвы
и др.) или возникновение в ней новых, обычно не характерных веществ и
соединений или превышение естественного многолетнего уровня (в пре-
делах его крайних колебаний) концентрации этих веществ и соединений,
возникающее в результате антропогенных воздействий. По охвату тер-
ритории выделяют глобальное, региональное и локальное загрязнение
среды. Уровень загрязнения среды контролируют величинами предель-
но допустимых концентраций (ПДК), предельно допустимых выбросов
(ПДВ) и др.
В <Биол. энцикл. словаре> [15] дано более развернутое определение:
<:к загрязнению биосферы относятся как поступление и накопление
стойких загрязняющих веществ, которые почти не разрушаются в при-
родных средах (пестициды, полихлорбифенилы и др.), так и веществ,
имеющих естественные механизмы разложения или усвоения (удобре-
ния, тяжелые металлы и др.) в количествах, превышающих способность
биосферы к их переработке, и нарушающих сложившиеся в ходе дли-
тельной эволюции природные системы и связи в биосфере и подрываю-
щие способность природных компонентов к саморегулированию:>.
Природные процессы, которыми обусловлено изменение содержания
химических элементов, не считают загрязнением, поэтому учитывают
только технологические источники поступления, поскольку химическое
загрязнение - это процесс поступления в ландшафтные системы химиче-
ских элементов и их соединений техногенного происхождения [16].
Объединенной группой экспертов ООН по научным аспектам гло-
бального загрязнения морей предложено следующее определение [17]:
<Загрязнение означает внесение человеком прямо или косвенно веществ
или энергии в морскую среду (включая эстуарии), в результате чего воз-
никают такие пагубные последствия, как ущерб живым ресурсам, опас-
ность для здоровья человека, помехи для морской деятельности, вклю-
чая рыболовство, ухудшение качества морской воды и уменьшение ее
полезных свойств)>. Комментируя это определение, О.Я.Алекин и
Ю.А.Ляхин [18] отметили, что оно охватывает загрязняющие вещества с
токсическими свойствами, тепловые загрязнения, патогенные микроор-
ганизмы, биогенные соединения и др. формы воздействий.
Таким образом, самые авторитетные издания не считают загрязне-
нием природные процессы, которыми обусловлено изменение содержа-
ния химических элементов, и, поэтому, в качестве загрязнителей среды
учитывают только технологические источники поступления в ланд-
шафтные системы химических элементов и их соединений техногенного
происхождения, а также внесение человеком (прямо или косвенно) ве-
ществ или энергии в морскую или иную среду.
В то же время публика, отдыхающая на море, <не понимая> этого,
но, зная, что <у природы нет плохой погоды - всякая погода - благо-
дать!>, ворчит и ругает погоду и не хочет лезть в <муть>, чтобы <пле-
скаться, нырять, кувыркаться> в мутной водичке, хотя в море <муть>
практически всегда и везде обусловлена только природными причинами.
Для человека, издалека и <за большие деньги> приехавшего отдыхать на
море, ясно одно: <Муть - она и есть муть!>, даже если она имеет божест-
венное происхождение и порождена самой Матушкой-Природой. Прак-
тика (которая, как известно, является <критерием истины>) также не-
редко поддерживает <неразумную> публику. Например, на северном по-
бережье Азовского моря на пляжах после штормов обнажаются большие
<пятна> высокой радиоактивности, обусловленные скоплениями мона-
цитовых песков, вынесенных в море местными речками (Кальмиус, Бер-
да), а приазовские граниты, из которых образовались эти пресловутые
(из Кальмиусских песков было добыто <горючее> для первой советской
атомной бомбы) монацитовые пески, хрестоматийно считаются эталона-
ми высокой радиоактивности. А если полежать-позагорать несколько
дней на таком <песочке> или на розовой гранитной глыбе, то запросто
можно стать импотентом, хотя всё это - <чистая Природа>!
P.W.Swarzenski с соавт. [19], исследовав распределение урана в
прибрежных водах около устьев рек Амазонка и Миссисипи, установили,
что: 1) аномально высокий перенос урана наблюдается только в периоды
аномально высокой водности рек; 2) различия в распределении урана на
шельфе определяются геологическими и физико-географическими
особенностями; 3) источники урана - горные породы бассейнов рек, а на
Миссисипи - смыв фосфорных удобрений, содержащих уран.
И еще - согласно тому же <Геогр. энцикл. словарю> [14], сель - это
грязевой или грязе-каменный поток, выносящий с гор за короткое время
большие количества загрязнянющих веществ - мелкодисперсных глини-
стых частиц. И, наверное, даже вышеупомянутые авторы не смогут воз-
разить против того, что в селевых потоках природная грязь всё-равно
является грязью.
<Чисто природные> био-геохимические аномалии давно стали важ-
ной проблемой региональной патологии во многих странах всех конти-
нентов [12], [20-23]. На территории биогеохимических аномалий содер-
жание тех или иных микроэлементов в разных компонентах ландшафта
(в горных породах, природных водах, в почве, в воздухе, в растениях,
грибах и др. организмах) может намного отличаться (в большую или
меньшую сторону) от обычного, среднего содержания. На Камчатке дав-
но заметили, что после извержений вулканов с умеренными выбросами
пепла существенно возрастает биомасса фитопланктона, что вызывает
вспышку размножения циклопов и дафний - основного питания лососе-
вых рыб, но при больших пеплопадах в реках и озерах гибнет много ры-
бы [20-21]. На острове Исландия после извержений Геклы часто были
случаи массового отравления пеплом и гибели животных. В Новой Зе-
ландии есть районы, где овцы, поедая траву, страдают от болезней, свя-
занных с избытком кобальта, который растения усваивают из доистори-
ческого пеплового горизонта [20-21]. Некоторые районы современного
вулканизма имеют высокое содержание ртути в ОС. В Исландии содер-
жание ртути в воздухе колеблется от 0,62 мкг/м3 в Рейкьявике до 37
мкг/м3 у Большого Гейзера (при фоновом содержании 0,0011 мкг/м3 и
ПДК=0,3 мкг/м3) [21]. Высокие концентрации ртути отмечены на Гавай-
ях (>20 мкг/м3), где обнаружены аномалии и у рыб, обитающих у берегоа
архипелага. Общеизвестно, что заболевание флюорозом вызывает избы-
ток фтора в воде и пище. В Забайкалье на реке Уров (левый приток Ар-
гуни) избыток стронция при дефиците кальция в природных водах вы-
зывал массовые уродства у людей и животных (И.Юренский, 1849) [20].
На Балканах (Румыния, Болгария, Югославия) издавна замечали высо-
кий уровень почечных заболеваний из-за медленного непрерывного от-
равления кадмием, свинцом и никелем, поступавшими в организм с
питьевой водой [21]. Считают, что присутствие свинца в материнских
породах (красноцветных песчаниках) служит причиной высокой заболе-
ваемости рассеянным склерозом на Оркнейских и Шетландских остро-
вах [21]. Избыток селена в растениях (?5*10-6%) вызывает болезни копыт
и облысение овец, выпадение перьев у птиц [21]. В Туве потребление с
пищей 2 мг селена в сутки вызывало хроническую интоксикацию [20].
Селен - единственный элемент, который при высоком содержании в рас-
тениях может вызвать внезапную смерть животных и людей [20-22]. Из-
вестен случай гибели в течение одной ночи большого стада овец на паст-
бище в селеновой биогеохимической аномалии [21]. Селеном обусловле-
на абсолютная смертельность (не спасают никакие средства!) гриба
бледная поганка. В ядовитых грибах селен концентрируется независимо
от того, растут ли они на биогеохимической аномалии или вне её. Для
животных селен остротоксичен при концентрации в пище более 5 мг/кг,
но необходим (он входит в состав белков, крови, сетчатки глаз) при кон-
центрации менее 0,1-0,5 мг/кг [21]. Избыток мышьяка в воде и почвах
вызывает угнетение растений, гибель скота, разновидность сухой ган-
грены у людей [20-21]. Избыток микроэлементов (никель, марганец,
медь, уран) вызывает угнетение и уродства у растений; есть растения-
индикаторы геохимических аномалий [20], [23]. Итак, кажется достаточ-
но доводов в пользу необходимости учета загрязнений, вызываемых
<чисто природными> факторами.
Обобщив эти сведения, можно сделать вывод, что загрязнением сле-
дует считать привнесение в окружающую среду или возникновение в ней
новых, обычно не характерных веществ, соединений, энергий и организ-
мов, вызванные как деятельностью людей, так и естественными при-
родными процессами и явлениями. Загрязнителями могут служить лю-
бые физические факторы, химические вещества или биологические ви-
ды, как поступающие в окружающую среду извне, так и возникающие в
ней в количестве, выходящим за рамки обычного естественного содер-
жания. При этом наиболее актуальной можно считать проблему охраны
окружающей среды (в том числе - морской) от химического и биологиче-
ского (прежде всего - патогенного) загрязнения.
Пока человечество было немногочисленным, а его хозяйственная
деятельность - примитивной, оно существенно не влияло своими отхода-
ми на биологический круговорот веществ в масштабах планеты и дина-
мическое равновесие биосферы в целом. Прежде (до ХХ века), когда на-
селение Земли еще не превышало 1 миллиарда. окружающую среду за-
грязняли локально, в основном - хозяйственно-бытовыми отходами, со-
стоявшими из органических веществ и микроорганизмов, которые обез-
вреживались за счет естественных процессов. Вследствие этого природ-
ная среда <самоочищалась> и основные ее свойства, влияющие на орга-
низм человека и его здоровье, мало изменялись. По мере того как чело-
вечество размножалось и расселялось по всей планете, потребности его в
природных ресурсах стали возрастать в огромной мере. В течение одного
столетия в ХХ веке численность населения Земли скачкообразно возрос-
ла в ?7 раз (такого еще никогда не было в <исторические> времена!) и,
что очень важно, в отличие от других существ, человек стал братьь из
окружающей его среды не только те вещества, которые необходимы ему
для физиологических потребностей (кислород, воду, пищевые вещества),
но и огромное количество ископаемых, лесных и других материалов, не-
обходимых для функционирования электростанций, фабрик, заводов,
бесчисленных (и большей частью - расточительных) транспортных
средств. Поэтому в нынешнее время загрязнителями окружающей среды
являются, прежде всего, газообразные, жидкие, пылевидные и твердые
химические вещества, входящие в состав отходов промышленности,
электростанций, транспорта, а также применяемые в сельском хозяйстве
(пестициды, удобрения) и быту. Химические вещества в ОС могут под-
вергаться трансформации. Так, многие вредные химические вещества в
результате физических, химических и биохимических (микроорганизмы
и др.) воздействий могут превращаться в менее токсичные или вовсе
безвредные вещества (CO2, H2O, минеральные соли); некоторые вещест-
ва, реагируя с другими в присутствии катализирующих и других факто-
ров (солнечная радиация, озон, влажность и др.), трансформируются в
еще более токсичные соединения. Например, содержащиеся в выхлоп-
ных газах транспортных средств окислы азота и углеводороды в присут-
ствии солнечной радиации образуют фотооксиданты - соединения, высо-
котоксичные для человека и растительности. Большую опасность пред-
ставляют относительно стабильные токсические вещества, стойкие к
воздействию кислорода воздуха и не разлагаемые микроорганизмами
почвы, воды и др. сред. К ним относят, например, хлорорганические пес-
тициды (ДДТ, гексахлоран и др.), соединения тяжелых металлов, многие
полимерные материалы, долгоживущие радионуклиды и др. [12]. При за-
грязнении одного звена биосферы химические вещества могут мигриро-
вать в другое. Цепь миграции вещества до поступления его в организм
человека может быть различной, например: <источник загрязнения ?
вода ? планктон ? рыба ? человек> и т.п. О миграции веществ свиде-
тельствует наличие ДДТ не только в жировой ткани животных или лю-
дей, употребляющих пищевые продукты, содержащие остаточные коли-
чества этого пестицида, но и в органах арктических животных (тюленей,
пингвинов и др.), в организм которых ДДТ мог попасть, лишь пройдя
много звеньев миграции. В некоторых звеньях миграции вредные веще-
ства могут накапливаться, отчего их концентрация (коэффициент нако-
пления) увеличивается на несколько порядков. Например, в воде кон-
центрация радиоактивного фосфора составляла всего 0,03 мг/кг, а в
желтке яиц уток, употребляющих эту воду, - 6103 мг/кг, т.е. коэффици-
ент накопления 2105 [12]. Знание закономерностей миграции вредных
веществ с различными физико-химическими и биологическими свойст-
вами необходимо для правильной оценки степени опасности конкретно-
го загрязнения среды.
Первые места в загрязнении ОС принадлежат промышленности,
энергетике и транспорту. Например, в США в 1980-е годы только за один
год выбросы промышленности и автотранспорта в атмосферу составля-
ли около 200 млн. т, сброс промышленных стоков в водоемы более 250
млрд. м3 [12]. Особое место в загрязнении среды занимают пестициды,
заведомо токсические вещества, которые в количестве нескольких млн. т
ежегодно рассеивают (нередко с помощью авиации) над полями, лесами,
водоемами с целью борьбы с вредителями сельскохозяйственных куль-
тур и лесов. На человека и др. объекты среды могут воздействовать и те
полимерные материалы и синтетические вещества, которые применяют
в жилище (строительные материалы, мебель и т.п.) и быту (одежда,
обувь, моющие поверхностно-активные вещества, косметические средст-
ва, медикаменты и др.). Полагают, что в наше время в биосфере уже
циркулирует около 15 тысяч синтезированных человеком химических
веществ; к многим из них у человеческой популяции нет защитных ме-
ханизмов [12].
Особое положение сложилось с загрязнением ОС патогенными мик-
робами и гельминтами. Даже в экономически развитых странах, где в
связи с улучшением санитарного состояния городов и сел, эпидемиче-
ская ситуация резко улучшилась, предупреждение инфекционных забо-
леваний (вследствие взрывного характера их распространения) продол-
жает оставаться <горячей темой> профилактической медицины [12].
Увеличение плотности населения, бурный рост городов, массовое рас-
пространение туризма, возможность завоза инфекции из различных
стран мира при растущих международных связях, усилившаяся мигра-
ция населения (особенно в летний период времени), создание крупных
животноводческих комплексов - все эти и другие факторы при неудовле-
творительном решении вопросов санитарного благоустройства могут
приводить к опасному в эпидемическом отношении загрязнению ОС,
особенно морской.
Из физических факторов антропогенного происхождения все боль-
шее значение приобретают ионизирующие излучения радионуклидов,
причем не только в рамках производственных вредностей, но и вне их.
Меньшее значение для морской среды имеют шум, электромагнитные
поля различных частот.
Социальная значимость загрязнения окружающей среды имеет не-
сколько аспектов: 1) негативное влияние на санитарные условия жизни
и здоровье людей, 2) потеря ценных сырьевых ресурсов с отходами, 3)
крупные экономические потери в связи с увеличенной заболеваемостью
людей и расходами на обезвреживание отходов и ликвидацию последст-
вий загрязнения окружающей среды, 4) опасность глобальных последст-
вий для биосферы в целом.
Известно, что многие факторы и вещества, загрязняющие окру-
жающую среду, действуют на человека не только токсически, но и уча-
щают заболеваемость аллергозами, злокачественными новообразова-
ниями и болезнями, обусловленными изменениями генетического мате-
риала. Ныне полагают, что потенциальной возможностью канцерогенно-
го, аллергенного и мутагенного действия обладает не менее тысячи хи-
мических соединений. Среди них самыми опасными можно считать ди-
оксины, которые самопроизвольно образуются в водной среде при нали-
чии в ней свободного хлора и органических веществ (продуктов разло-
жения растений и живоных). Они имеют высокую адгезионную способ-
ность, в том числе к почве, к частичкам золы, к донным отложениям,
что способствует их накоплению и миграции в виде комплексов с орга-
ническими веществами и поступлению в воздух, воду и пищевые про-
дукты. Опасность диоксинов состоит не столько в острой токсичности,
сколько в кумулятивном действии и в отдаленных (но очень страшных)
соматических и генетических последствиях. В настоящее время признано
недопустимым присутствие диоксинов в продуктах питания, воздухе и
питьевой воде [24], но достичь этого практически невозможно при нали-
чии в окружающей среде больших количеств этих ксенобиотиков.
Заболевания, вызываемые загрязнением ОС, относительно редко
носят выраженный характер (действие смога, водно-ртутная интоксика-
ция (болезнь Минамата) и др.). Как правило, загрязнение ОС воздейству-
ет на организм подобно <фактору малой интенсивности>, то есть, прежде
всего, понижает устойчивость организма к воздействию вредных факто-
ров. Это часто проявляется в увеличении общей заболеваемости населе-
ния, например, за счет респираторных инфекций. Специфическое токси-
ческое действие проявляется в более отдаленные сроки и поэтому часто
химическая этиология заболевания врачами не диагностируется. Тем не
менее, полагают [2], что только в США количество заболеваний химиче-
ской этиологии достигло 1,6 млн. в год [12]. Загрязнение ОС постепенно
перерастает из локальной проблемы в глобальную, угрожая нарушить
тысячелетиями сохранявшееся динамическое равновесие биосферы. Под
угрозой находятся круговорот кислорода в биосфере, слой озона в стра-
тосфере (защищающий все живое от коротковолнового солнечного излу-
чения), значительные участки морских побережий, заливов и гаваней,
живые организмы мирового океана (загрязняемого стоками, отбросами,
нефтью (30-35 млн. тонн ежегодно) и реками, вносящими в океан мил-
лионы тонн ядовитых веществ), климат планеты (на изменения которого
могут влиять антропогенное тепло, увеличение концентрации углеки-
слого газа и пыли в атмосфере, массовое гидротехническое строительст-
во, изменение течения рек и многое другое). В целом опыт многих стран
в течение последних десятилетий показал, что стихийное, неконтроли-
руемое мощное воздействие современного человека на окружающую сре-
ду может (в силу ее загрязнения и деградации) поставить под угрозу не
только здоровье, но и существование человечества [12].
3. Характеристика факторов, определяющих направленность, интенсивность,
степеньи масштабывоздействия природных и антропогенных процессов
и явлений на загрязнениеприбрежной акватории моря
Всё многообразие факторов, определяющих характер, направлен-
ность, интенсивность, степень и масштабы загрязнения прибрежной ак-
ватории моря, можно подразделять по различным подходам. Типизация
факторов, источников и причин загрязнения прибрежной акватории моря
приведена в нашей работе [25]. В целом, всю совокупность факторов за-
грязнения прибрежной акватории моря можно подразделить на две
группы: 1) природно-антропогенные и 2) чисто природные. В соответст-
вии с этой типизацией дана характеристика факторов в данной рукописи.
3.1. Характеристика антропогенных и природно-антропогенных
факторов загрязнения прибрежной акватории моря
Краткие сведения об истории освоения прибрежной зоны Кавказа
До присоединения Кавказа к России черкесские и адыгейские племена
населяли оба склона Большого Кавказа в числе не менее миллиона чело-
век. Во время полувековой войны значительная часть их вымерла, а по-
сле окончания войны оставшимся было приказано выселиться из гор-
ных аулов и селений на плоскогорья севера, но большинство предпочло
покинуть родину. Турецкое правительство предложило эмигрантам гос-
теприимство, Англия дала суда, и в течение 1864-66гг. было зарегистри-
рованы 474 тысячи человек, выселившихся в Турцию. С тех пор Черно-
морское побережье запустело. Первыми наследниками черкесов в 1864г.
явились 800 семей казаков, отставных солдат и матросов, которых пра-
вительство России принудительно переселило сюда и создало 12 станиц
между Новороссийском и Туапсе. Потом сюда были переселены колони-
сты: армяне, греки, чехи, немцы и эстонцы. Но, в общем, до начала 1890-
х годов край пустовал. В голодные 1890-91гг. здесь были организованы
общественные работы и проложено береговое (так называемое Голодное)
шоссе от Новороссийска до Сухума [26]. В 1888 г. от ст.Тихорецкой до
Новороссийска была открыта первая железнодорожная линия, и после
этого край быстро начал заселяться. К мировой войне в одной Черно-
морской губернии числилось 194 тысячи населения. Вопрос о колониза-
ции и заселении Черноморского побережья затруднялся отсутствием в
нем дорог. Помимо берегового шоссе от Ново российска до Сухуми и от
Адлера до курорта Красная Поляна (протяжением в 80 км), имелась ли-
ния береговой ж. д. от порта Туапсе до Адлера, которая к 1930г. была до-
ведена до Сухума и дальше до ст.Ново-Сенаки Закавказской ж. д. Ос-
тальной край характеризуется полным бездорожьем; поэтому лишь уз-
кая береговая полоса застроена курортными санаториями и дачами [26].
Коренное население из горных аулов и селений и первые наследники
черкесов и адыгов жили в основном за счет скотоводства и садоводства,
а позже - и виноградарства. В нынешнее время освоение района имеет
преимущественно рекреационный и аграрный характер, за исключением
собственно гг.Новороссийск, Геленджик и Туапсе, являющихся морски-
ми индустриально-рекреационными комплексами. Черное море с древ-
них времён имеет большое транспортное значение. Слабое распростра-
нение берегов бухтово-фьордового типа мало благоприятно для создания
и расширения портов, которым нужны хорошая защищенность аквато-
рии от ветров и волн открытого моря (что избавляет портостроителей от
необходимости возведения защитных сооружений) и большие глубины,
обеспечивающие подход к причалам крупных судов с большой осадкой.
Важнейшие порты в пределах РФ - Новороссийск, Туапсе, Сочи, Геленд-
жик; в них базируется весь крупнотоннажный флот. В последнее десяти-
летие в структуре морских перевозок сильно упала роль пассажирского
транспорта; пассажирские перевозки действуют главным образом в свя-
зи с развитием туризма. Силами россйского флота осуществляются ту-
ристические круизы, возрасла роль маршрутов в Турцию.
Современная антропогенная нагрузка на Черноморском побережье
сложилась в результате интенсивного освоения территории в течение
последних 100-120 лет. Здесь обозначились три основные зоны: урбани-
зированная, агропромышленная и неосвоенная антропогенно (фоновая).
Урбанизированная зона локализуется в пределах крупных городских аг-
ломераций: Анапа, Новороссийск, Геленджик, Туапсе, Сочи. Агропро-
мышленная область протягивается почти непрерывной полосой вдоль
побережья от Тамани до р.Псоу. Неосвоенные участки побережья тяго-
теют к практически не затронутым хозяйственной деятельностью рай-
онам, преимущественно занятым лесными массивами на южном склоне
Западного Кавказа [11].
Освоение исследуемого района имеет преимущественно аграрный
характер, за исключением собственно г.Новороссийск, Геленджик и Ту-
апсе, являющихся морскими индустриально-рекреационными комплек-
сами. Вдоль берега моря протянулась хорошо развитая рекреационная
зона. Геленджикский и Туапсинский районы характеризуются в целом
как рекреационные, однако здесь интенсивно развивается сельскохозяй-
ственное производство, а г.Новороссийск и г.Туапсе являются крупными
индустриальными центрами побережья. Антропогенная нагрузка Ге-
ленджикского района отвечает в основном рекреационной и отчасти аг-
рарной направленности хозяйственного освоения территории.
Новороссийский район протягивается на 80 км от пос. Витязево до
водораздела рек Цемес и Адерба, а Геленджикский район занимает тер-
риторию протяженностью 70 км до бассейна р.Текос, объединяя неболь-
шие речные бассейны, наиболее значительный из которых - р.Пшада.
Вдоль берега в г.Анапа и от пос.Кабардинка до г.Геленджика протягива-
ется хорошо развитая рекреационная зона.
Туапсинский район имеет протяженность около 140 км от бассейна
р.Текос до междуречья Шепси и Макопсе. Район характерен в целом как
рекреационный, здесь интенсивно развивается сельскохозяйственное
производство, а г.Туапсе является одним из крупных индустриальных
центров побережья с нефтеперерабатывающим комплексом. Сочинский
район имеет протяженность около 100 км от водораздела рек Макопсе и
Шепси до р.Псоу. Антропогенная нагрузка района отвечает в основном
рекреационной и отчасти аграрной направленности хозяйственного ос-
воения.
Значительная часть загрязняющих веществ, поступающих в море,
имеет техногенное происхождение: агрохимическое, пирохимическое,
транспортное, энергохимическое, военное, с выбросами и стоками про-
мышленных предприятий, бытовых отходов, коммунальных сточных
вод, процессами разведки, разработки и добычи ископаемых, химиче-
скими способами стимуляции выпадения осадков, закрепления грунтов,
почв, песков и т.д. Среди антропогенных и природно-антропогенных
факторов, источников и причин, определяющих характер, направленность,
интенсивность, степень и масштабы воздействий на загрязнение прибрежной
акватории моря, можно выделить следующие группы: 1). судоходство; 2)
порты; 3) рыболовство и марикультуры; 4) сброс и захоронение отходов
в море; 5) геологическая разведка и добыча полезных ископаемых на
морском дне и в прибрежной зоне; 6) промышленная и сельскохозяйст-
венная деятельность человека; 7. поверхностный смыв загрязняющих
веществ и линейная эрозия почв и грунтов; 8) микробиологические по-
следствия эрозии почв; 9) микробиологическая и химическая загрязнен-
ность атмосферных осадков; 10) осаждение загрязняющих веществ из
атмосферы; 11) быт людей и рекреация; 12) воздействия на процессы,
протекающие в водосборных бассейнах, в поймах и руслах рек и времен-
ных водотоков; 13) производство строительных, буровых и им подобных
работ в прибрежной зоне и в акватории моря; 14) антропогенные воздей-
ствия на береговую зону моря, перемещение и измельчение наносов; 15)
воздействия берегозащитных мероприятий и конструкций.
Ниже приведены краткие сведения по характеристике конкретных
источников загрязнения прибрежной акватории моря в этих группах.
3.1.1. Судоходство
Более 90% всех перевозок международного торгового оборота осуществ-
ляется по морю; торговый флот насчитывает более 35 тыс. судов грузо-
подъемностью 500т и выше, среди них имеются мощнейшие супертанке-
ры грузоподъемностью 0,5-1,5 млн.т [5]. В воды мирового океана посту-
пает 30-35 млн. тонн нефти ежегодно. Через черноморские проливы еже-
годно проходят около 180 тыс. судов общим водоизмещением 125 млн.т.
Каждое из этих судов, начиная свое плавание от берега и заканчивая его
у берега, является источником непосредственных загрязнений моря (вы-
брасывание в море с морских судов во время рейсов и стоянок жидких
отходов, твердого мусора и многих других веществ, поступление радио-
активных материалов при авариях атомных подводных лодок, нефте-
продуктов и нефти - с обычных судов и из танкеров, потерпевших ава-
рию в море (в Черное море ежегодно попадает более 12 тыс.т нефти). На
протяжении многих веков суда были постоянным источником загрязне-
ния морской среды. Таким образом, к источникам непосредственных воз-
действий на загрязнение прибрежной акватории моря, прежде всего, следует
отнести судоходство (особенно танкеры, суда, перевозящие химические
вещества, суда с атомными двигателями и др.). Это свидетельствует об
огромном воздействии человека на береговую зону морей, прибрежные
воды, прибрежную полосу суши (включая пляжи) и воздушный бассейн,
прежде всего, путем её загрязнения, являющегося самым отрицательным
следствием экономической деятельности человека в береговой зоне. В
открытых районах моря увеличивается роль загрязнения различными
аэрозолями и нефтяными углеводородами. Сбросы загрязнителей, как
правило, несанкционированные - либо преднамеренные и выполняются
тайно от их регистрации и учета (выкачка нефтяных остатков из грузо-
вых отсеков танкеров, сброс из жилых отделений кораблей или сброс
различного рода других отходов), либо в результате аварий (танкеров,
химовозов и др. судов, перевозящих опасные и вредные для морской сре-
ды вещества). В связи с этим достоверная оценка их количества и соста-
ва невозможна. Загрязнение нефтепродуктами связано с аварийными
разливами на нефтепроводах и морском транспорте, на побережьях, с
несанкционированными сбросами балластных вод с судов, с низким
уровнем утилизации нефтяных шламов, с недостаточной очисткой
сточных вод нефтеперерабатывающих заводов, со стихийными
явлениями на хозяйственных объектах (смерчи, ливневые паводки) [23].
3.1.2. Порты
По данным Harino Hiroya с соавт. [27] трибутилолово (ТБО), используемое
в красках для днищ судов, из красок поступает в морскую среду и
аккумулируется в различных частях морских экосистем. Е.Fattore с соавт. [28]
выявили два источника диоксинов в отложениях лагуны Венеция
(Адриатическое море): 1) сбросы этилендихлорида и продуктов деятельности
порта, 2) выбросы транспорта (в том числе - водного), работающего на бензине
и дизельном топливе. Наиболее загрязненной частью лагуны является
Большой канал, что связано с интенсивным воздействием как стоков
химического производства, так и выбросов моторных лодок.
Новороссийский комплекс перевалки нефти и др. продуктов
(НТППК) является уникальным в этом роде, его мощность рассчитана
на 150 млн. т/год. Он включает нефтебазу (вместимость резервуарных
емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов 332 тыс. м3), причаль-
ные сооружения с нефтепирсом и соединительные трубопроводы [29]. На
нефтебазе источниками загрязнения среды являются железнодорожные
эстакады слива грузов, резервуары для хранения жидких грузов, станция
налива нефтепродуктов в автоцистерны, насосные станции, мастерская,
транспорт. Причальные сооружения предназначены для погрузки (раз-
грузки) жидких грузов в танкеры (из танкеров). На причалах источни-
ком загрязнения среды являются выхлопные трубы судовых дизель-
генераторов и газоотводных систем танкеров, стоящих у причалов под
грузовыми операциями. Выбросы легколетучих органических соедине-
ний (ЛОС) на НТППК составляют на нефтебазе ?0,017%, на причальных
сооружениях 0,006% от общего количества перегружаемых нефтепродук-
тов; выбросы на нефтебазе "Грушевая" и в нефтерайоне порта состав-
ляют соответственно 0,0165 % и 0,0065%. Сточные воды НТППК после
очистных сооружений сбрасывают в Цемесскую бухту по трубопроводу
длиной 30м [29].
2.2.2. Рыболовство и марикультуры
С вопросами судоходства и берегового строительства тесно связано ры-
боловство. Теперь основной улов рыбы приходится главным образом на
шельфовые воды. Промысловые тралы перепахивают донные биоценозы
и глубоко нарушают их нормальное существование. В последние десяти-
летия, по мере объявления приморскими государствами своей юрисдик-
ции на прибрежную 200-мильную зону моря, все в большей степени про-
является тенденция к сдвигу основных рыболовных районов в сторону
батиали и абиссальных (глубоких) вод, в связи с чем рыболовство ока-
зывает всё меньшее непосредственное воздействие на прибрежную зону,
которую в последнее время все эффективнее используют для разведения
и выращивания рыбы и др. морских организмов, представляющих зна-
чительную пищевую ценность (устрицы, гребешок, мидии и др.), и рыбо-
разведению; эта деятельность, как правило, не нарушает природные
процессы, протекающие у берега. Однако необходимо их изучение, как и
для нужд портостроения или разработки планов защиты морских бере-
гов от размыва [27]. Следует отметить, что, как и другие суда, рыболо-
вецкие суда являются источником сброса в море (как правило, несанк-
ционированного) практически не очищенных хозяйственно-бытовых
сточных вод и др. отходов, количество которых определяется в основном
численностью корабельных команд.
3.1.4. Сброс и захоронение отходов в море
Сброс и захоронение в море различных отходов (в том числе радио-
активных, токсичных, заразных) на протяжении многих десятилетий
осуществляли практически бесконтрольно, поэтому количественные
данные по составу и массе сбросов загрязнителей в рамках данной рабо-
ты не обнаружены.
3.1.5. Геологическая разведка и добыча полезных ископаемых
на морском дне и в прибрежной зоне
1) С конца 1940-х годов береговую зону вместе с шельфом все больше ис-
пользуют для геологоразведки и добычи в море (в том числе и в Черном) ми-
неральных ресурсов, прежде всего - нефти и газа. Морская добыча нефти и
выбросы в море нефти с морских нефтяных промыслов представляют собой
очень опасный (наряду с нефтеналивным флотом) источник загрязнения мор-
ских вод. Геологоразведку для добычи газа, нефти и др. минеральных ресурсов
проводят на шельфе северо-западных секторов Черного моря, а у берегов Кав-
каза и южного берега Крыма практически не проводят.
2) Твердые полезные ископаемые, извлекаемые в пределах берего-
вой зоны морей, имеют меньшее значение в экономике прибрежных
стран, чем нефть и газ, но непосредственно в местах добычи это воздей-
ствие на береговую зону может быть велико. Разработка на берегах мо-
рей многочисленных россыпных месторождений твердых полезных ис-
копаемых (нередко возникающих в результате сортирующей деятельно-
сти волн, иногда ветра) связана с перемещениями больших масс рыхлой
породы - пляжевого или иного сыпучего материала, включающего по-
лезные ископаемые, что приводит к формированию крупных техноген-
ных береговых аккумулятивных форм, а иногда - и к полному прекра-
щению абразии на берегу. Добыча непосредственно на пляже не только
полностью нарушает сложившееся в природных условиях равновесие
между поступлением материала и удалением его, но и создает высокий
уровень загрязнения прибрежных вод взвешенными веществами. Очень
мощные воздействия добыча полезных ископаемых в россыпях гидро-
мониторным способом оказывает даже в тех случаях, когда её проводят
вне береговой зоны, но на берег в огромном количестве выбрасывают
пустую породу, что приводит к формированию крупных техногенных бе-
реговых аккумулятивных форм, а иногда - и к полному прекращению
абразии на берегу [2].
3) Важнейшим минеральным ресурсом в береговой зоне являются
строительные материалы, нужда в которых возрастает. Пляжи и другие
аккумулятивные формы чрезвычайно соблазнительны как готовые ско-
пления строительного материала - песка, гальки, гравия, ракуши (кото-
рая используется не только как строительный материал, но и как карбо-
натная подкормка на птицефабриках). Их добыча всегда сопровождается
значительным загрязнением прибрежных вод взвешенными веществами.
Теперь уже ясно, что пляжи сами нуждаются в дополнительных источ-
никах поступления материала и лишь в очень редких случаях, требую-
щих досконального научного обоснования, могут быть использованы
для добычи строительных материалов. Вместе с тем вполне допустимо
(при достаточном научном обосновании, после тщательного изучение
как баланса наносов на подводном склоне, так и общего геоморфологи-
ческого строения берега) проводить добычу строительных материалов
на подводном береговом склоне [2]; при этом степень загрязняющего
воздействия на прибрежную акваторию моря значительно меньше, чем
при добыче материалов у берега.
3.1.6. Промышленная и сельскохозяйственная
деятельность человека на суше
По мнению отечественных и зарубежных экспертов в роли главных
факторов загрязнения Азово-Черноморского региона выступают
загрязнители, возникающие на суше [30]. Они составляют главную (до
90% и более) долю вклада в отрицательное воздействие (как загрязни-
тель морской среды, особенно на воды прибрежной зоны).
3.1.6.1. Сток загрязняющих веществ в результате промышленной
деятельности
В бассейнах рек Азово-Черноморского региона расположены несколько
тысяч предприятий, сбрасывающих промышленные стоки без очистки
или после слабой очистки. Многие вредные вещества содержатся в про-
мышленных и коммунальных сточных водах, а эти воды в первую оче-
редь поступают в береговую зону. Таким образом, береговая зона первая
принимает удар загрязнения и больше всего страдает от него по сравне-
нию со всеми другими зонами моря. Тепловое загрязнение, главным но-
сителем которого являются промышленные сточные воды и сточные во-
ды электростанций (тепловых и атомных, которые наиболее выгодно со-
оружать на морских побережьях), также воздействует на прибрежные во-
ды. Загрязнение нефтепродуктами связано с аварийными разливами на
нефтепроводах и морском транспорте, на побережьях, с
несанкционированными сбросами балластных вод с судов, с низким
уровнем утилизации нефтяных шламов, с недостаточной очисткой
сточных вод, со стихийными явлениями на хозяйственных объектах
(смерчи, ливневые паводки и др.). Отрицательное воздействие на воды
прибрежной зоны оказывают нефтепромыслы, нефтеперерабатывающие
и нефтеналивные предприятия, расположенные хотя и на суше, но по-
близости от берега.
Д.П.Хрущев с соавт. [31] отметили, что большинство покинутых и дейст-
вующих военных объектов сильно загрязнены токсичными и вредными веще-
ствами. Их негативное влияние на окружающую среду включает механиче-
ское и химическое загрязнение геологической среды, деградацию природных
ландшафтов. Химическое загрязнение по первичным функциональным при-
знакам связано с горючим для транспортных средств, смазочными материа-
лами, сольвентами, отходами гальваники, дезактивирующими материалами,
ракетным топливом. Распространение разных типов загрязнителей определя-
ется двумя факторами: миграцией и задержанием - то есть совместным дейст-
вием природных и антропогенных факторов. Отмечены два направления вос-
становления загрязненных территорий: обновление геологической среды и
природных ландшафтов. В обновлении геологической среды также выделены
два подхода: сдерживание загрязнений и очистка геологической среды.
Производственные сточные воды очень опасны в санитарном отно-
шении. Стоки различных производств резко отличаются друг от друга по
составу, столь же разнообразными могут быть последствия, связанные со
спуском их в море. Они, как правило, содержат различные токсические
вещества, например, соединения мышьяка, <тяжелых> металлов, циани-
ды, органические яды и многие другие. Загрязняя море, они могут ухуд-
шать органолептические свойства воды (придавая ей неприятный прив-
кус, запах или окраску), губительно влиять на флору и фауну воды, вы-
зывать гибель рыб и угнетать жизнедеятельность микроорганизмов,
участвующих в процессах самоочищения; могут быть опасны для здоро-
вья человека, вызвав острую или хроническую интоксикацию и др. по-
следствия [12]. Производственные сточные воды, выпускаемые в сеть
фекально-хозяйственной канализации, должны быть предварительно
очищены от примесей, нарушающих процессы очистки сточных вод и
коррозирующих трубопроводы, а также радиоактивных и взрывоопас-
ных веществ, для чего применяют нефтеуловители, жироуловители, от-
стойники, обработку реагентами с целью осаждения или нейтрализации
примесей, фильтрование через мелкопористые, ионообменные или сор-
бирующие материалы и другие способы. Применяемые при этом реаген-
ты в свою очередь становятся дополнительными загрязнителями моря.
Негативные последствия сброса в море сточных вод (в том числе - хозяй-
ственно-бытовых) В.И.Зац с соавт. (ИнБЮМ) [32] сформулировали сле-
дующим образом: изменение качества морских вод в аспекте использо-
вания для нужд рекреации (мутность, неприятные запахи, появление па-
тогенной микрофлоры, чужеродной для данного бассейна, и др.).
3.1.6.2. Сток загрязняющих веществ в результате
сельскохозяйственной деятельности
Наиболее типичные загрязнители сельскохозяйственных сточных
вод - биогенные соединения (нитраты, нитриты, аммонийный азот,
соединения фосфора и др.), взвешенные вещества, ряд высокотоксичных
и специфичных веществ (нефтепродукты, соединения тяжелых
металлов, фенолы, пестициды, радионуклиды и др.). Источником
биогенных соединений являются воды оросительных систем, сточные
воды населенных пунктов, животноводческих комплексов и зон
рекреации [12], [30]. При сливе оросительных вод с поливных земель в
море в изобилии поступают инсектициды и гербициды, а также химиче-
ские удобрения. Е. Abu-Saba Khalil с соавт. [33] в течение сухих и
влажных сезонов исследовали поступление и поведение хрома в эстуарии
залива Сан-Франциско. Эпизодическое промывание
сельскохозяйственных дренажных систем привносит хром,
выщелачиваемый из аллювиальных отложений. Антропогенное
загрязнение значительно уступает привносу хрома из природных
источников.
3.1.7. Поверхностный смыв и линейная эрозия
3.1.7.1. Поверхностный (площадной) смыв частиц почвы, подпочвы,
грунтов, горных пород и др. загрязняющих веществ
В зависимости от вида активного агента, поверхностный (площадной)
смыв частиц почвы, подпочвы, грунтов, горных пород и др. загрязняю-
щих веществ подразделяют на: А. поверхностный смыв талым стоком;
Б. поверхностный смыв ливневыми водами;
В. смыв ирригационными водами;
Г. Выщелачивание и вынос химических элементов дождевыми, та-
лыми и ирригационными водами.
В общем он протекает по нескольким направлениям:
а) с задернованных склонов с естественной луговой и степной расти-
тельностью;
б) с залесенных склонов;
в) со свежих лесосек;
г) с пастбищ с ненарушенной дерниной;
д) с пастбищ с нарушенной дерниной;
е) с территории пахотных земель (пропашных виноградников, садов
и др.);
ж) с приусадебных, дачных участков, огородов;
з) с урбанизированных территорий (пыли, грязи, мусора с поверхно-
сти дорог, тротуаров, площадей, дворов и т.п.);
и) с поверхности естественных обнажений горных пород у рек;
к) с поверхности антропогенных обнажений;
3.1.7.2. Линейная эрозия
Линейная эрозия в прибрежной зоне проявляется в образовании
промоин на поверхности грунтовых дорог (и их обочин), просек, площа-
док и др. обнажений (как правило - антропогенных) горных пород; в от-
дельных местах образуются или развиваются овраги с выносом в море
частиц почвы, грунтов, горных пород, растворенных и др. веществ. Че-
ловек прямо или косвенно влияет на проявление процессов линейной
(овражной) и плоскостной (склоновой, струйчатой и ручейковой) эрозии
и смыва продуктов эрозии в море. С точки зрения генезиса почвы любая
местность с определенным рельефом состоит из зон выноса, переноса и
аккумуляции, границы которых меняются для каждого переносимого
компонента или для каждой группы компонентов в зависимости от их
подвижности [30]. Связь между эрозией и отложением на отдельных уча-
стках склона может быть очень сложной, хотя обычно верхние части
склона теряют материал, а нижние его получают. Балансовыми исследо-
ваниями, проведенными на ландшафтной основе, установлено, что в
речную сеть поступает немногим более 15% твердого стока, а основная
масса его переотлагается в пределах обрабатываемых территорий [34].
Продукты твердого стока аккумулируются в отрицательных формах
рельефа и подножий склона. Смытая почва поверхностными водами пе-
реносится в море, где накапливается в основном в донных отложениях
прибрежной зоны, оказывая вредное воздействие на экосистему, в част-
ности, в виде избыточного поступления химических элементов, которое
может привести к эвтрофикации водоема. За период после освоения зе-
мель, когда использование почв осуществлялось без соблюдения защит-
ных противоэрозионных мер, все пахотные земли, склонные к эрозион-
ному разрушению, оказались подверженными ускоренной денудации.
Местами наблюдается совместное проявление на пашне эрозии и дефля-
ции (выдувания ветром); в предгорной зоне более интенсивен поверхно-
стный смыв, а на остепненных участках возрастает роль дефляции. Эро-
зионные процессы и смыв пахотных почв обусловлены в основном вы-
падением ливней высокой интенсивности и реже - поверхностным сто-
ком снеготалых вод, формирующихся при радиационном типе снеготая-
ния. В целом эрозионными процессами охвачена та территория земле-
дельческой зоны, которая и более расчленена, и более увлажнена, тогда
как в менее пересеченной и увлажненной степной зоне интенсивнее про-
является дефляция пахотных почв.
3.1.8. Микробиологические последствия эрозии почв
В выносимых в море продуктах эрозии почв могут находиться яйца
гельминтов и патогенные микроорганизмы - возбудители кишечных ин-
фекций, туберкулеза, полиомиелита, бруцеллеза, столбняка, газовой ган-
грены, ботулизма и других заболеваний. Эрозионные процессы затраги-
вают весь комплекс структурно-функциональных взаимодействий в
микробном сообществе: уменьшается численность микроорганизмов,
изменяется их качественный состав, снижается активность гидролити-
ческих ферментов. Снежный покров выступает не только в качестве су-
щественной защиты почв от низких температур, но и в качестве мощно-
го буфера, адсорбирующего вблизи промышленных центров широкий
спектр агентов техногенного и биогенного происхождения. На фоне
сильной расчлененности территории талые воды стекают с огромной
энергией, могут вызывать в транзитных и аккумулятивных позициях
ландшафтов ежегодную хроническую дестабилизацию функционирую-
щих экосистем, разбалансирование многих почвенно-биохимических ме-
ханизмов, в том числе почвообразования и самоочищения. Микробиоло-
гическая экспертиза снежных масс свидетельствует о мощном биологи-
ческом загрязнении снежного покрова в любых проекциях осаждения аэ-
рогенных загрязнителей [35]. Заметные микробиологические и экологи-
ческие последствия влечет за собой применение на склоновых землях
жидкого навоза (он, как правило, не проходит термического обеззаражи-
вания, свойственного классическому хранению твердого навоза); основ-
ная часть жидкого навоза с растворенными химическими элементами и
болезнетворными бактериями уходит с поверхностным стоком, загряз-
няя и заражая реки и водоемы. Биологические свойства почв промоин-
ной сети существенно отличаются от почв ненарушенного ландшафта.
Неблагоприятные условия обитания микроорганизмов в овражной сис-
теме могут быть обусловлены и аэрогенным загрязнением окружающей
среды. Снежные хлопья и капли дождя способствуют транзиту оксидов
азота и серы в почву в виде соединений серной и азотной кислот, что
также ведет к дополнительному выносу важнейших биогенных элемен-
тов - углерода, кальция, магния, калия, их отчуждению из экосистемы. В
грунтах, загрязненных сточными водами из мусоросвалки, сообщество
гетеротрофных микроорганизмов развито слабо, что объясняется при-
сутствием в сточных водах токсичных элементов. Снижение репродук-
тивной функции отмечено и при техногенном загрязнении. Таким обра-
зом, агротехногенная деградация почв отражается на среде жизнедея-
тельности и выживания микроорганизмов, участвующих в процессах
почвообразования, самоочищения и патогенеза. Поэтому, государствен-
ное, фермерское, дачное и городское землепользование должно быть под
строгим контролем почв во избежание выращивания нестандартной
продукции и предупреждения появления транзита по геоморфологиче-
ским профилям эпидемиологически опасных форм [34].
3.1.9. Микробиологическая и химическая загрязненность атмосфер-
ных осадков
Микробиологическая экспертиза снежных масс свидетельствует о мощ-
ном биологическом загрязнении снежного покрова в любых проекциях
осаждения аэрогенных загрязнителей [34]. В многоснежный год содержа-
ние микроорганизмов в снеге по числу колониеобразующих единиц
(КОЕ) превышает уровень микробного присутствия в почвах в летнее
время. Максимум КОЕ микроорганизмов принадлежит группам, утили-
зирующим "голодный" агар, а также минеральные источники азота (6
млн КОЕ в 1 г снеготалой воды). Высокую долю в таксономической
структуре бактериального комплекса снежных масс в пределах приго-
родной зоны Новосибирска составляют анаэробные аминоавтотрофные
бактерии. Можно предположить, что основным источником их поступ-
ления являются аэрогенные выбросы промышленных предприятий,
ТЭЦ, воздушного и наземного транспорта. В городе доминантами мик-
робного загрязнения выступают аэробные аминоавтотрофы, но в струк-
туре олиготрофного звена нередко присутствуют анаэробные представи-
тели. Максимальное присутствие микроорганизмов этой группы выяв-
лено в местах проекции осаждения перемещаемых по розе ветров аэро-
генных выбросов. Влияние наземного транспорта на развитие микробио-
ты в придорожных экосистемах, расположенных на элювиальных и
трансэлювиальных позициях ландшафта, характеризуется стерилизую-
щим действием по большинству микробиологических параметров. Од-
нако в трансаккумулятивных позициях ландшафта велика опасность
биологического загрязнения, в том числе по санитарным тестам. Особую
тревогу вызывает высокий уровень содержания в снежных массах при-
дорожных городских экосистем бактериальной микрофлоры широкого
эколого-сантарного спектра. Темпы гибели привнесенной микрофлоры,
транспортируемой весной талыми водами в почвы, в пригородных и ур-
банизированных экосистемах различны. Остаточная зараженность почв
аминоавтотрофными микроорганизмами в городе составила 80%, в то
время как в пригородной зоне (20 км от города) снизилась до 48% и по
мере удаленности (70 км от города) не превышала 30% [34]. Отношение
микробного населения к эрозионным процессам неоднозначно; интен-
сивность биохимических процессов и видовой состав микроорганизмов
меняются, в зависимости от степени деградации того или иного типа
почвы [31].
3.1.10. Осаждение загрязняющих веществ из атмосферы
Эоловые явления в целом могут проявляться по нескольким направле-
ниям.
а) Ветровые лесовалы и лесоломы совместно с другими процессами
(гравитационными, нивальными, гляциальными, флювиальными и др.)
приводят к поступлению древесного лома в гидросеть. Здесь в водной
среде (как в водной толще, так и в донных отложениях) в естественных
условиях протекают процессы метаболизма водных организмов, биохи-
мического распада и трансформации органических веществ древесины, а
также синтеза новых химических веществ. В числе различных мине-
ральных и органических веществ образуются весьма токсичные фенолы,
но это соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и химиче-
скому окислению, поэтому количественные показатели процессов их об-
разования из древесного лома в нашем регионе не определены. При со-
вместном присутствии в водной среде хлора и органических веществ об-
разуются гораздо более опасные диоксины, но количественные показате-
ли этих процессов не определены.
б) Дефляция, ветровая эрозия, обтачивание и шлифование горных
пород, выдувание из них, а также из почвы и с поверхности урбанизиро-
ванных территорий мелких частиц, перенос их в гилросеть или непо-
средственно в море.
В Азово-Черноморскомнашем регионе явление дефляции при дли-
тельной сухой погоде в отдельных случаях может иметь место. Напри-
мер, с поверхности автодорог ветром сдувается пыль, образующаяся при
измельчении высохших комьев грязи и грунта на обочинах (которая в
основном оседает поблизости, у обочин дорог); в летний период из пля-
жевого материала выдуваются мелкие пылевые фракции.
в) Перенос загрязнителей из других регионов воздушными потоками
с осаждением загрязняющих веществ в прибрежной зоне.
г) Перенос загрязнителей воздушными потоками из исследуемого
района в другие регионы.
Значительным источником загрязняющих веществ является поступ-
ление их непосредственно в море с атмосферными осадками (Ю.П.Хрусталев
с соавт., 1997 [11]). Источники взвешенных веществ (частиц) в атмосфере
- в основном образование в процессах горения, осуществляемых на ТЭС,
ТЭЦ, мусоросжигательных заводах, в бытовых печах, двигателях внут-
реннего сгорания, печах обжига цемента, а также лесные пожары, вул-
каническая деятельность и др. Частицы, образующиеся в результате сго-
рания, обычно имеют размер менее 1 мкм, так что они могут легко при-
никать в легочные альвеолы. Они также могут содержать опасные веще-
ства, такие как асбест, тяжелые металлы, мышьяк. Оксиды металлов
являются основным классом неорганических частиц в атмосфере. Они
образуются в любых процессах, связанных со сжиганием топлива, содер-
жащего металлы (главным образом уголь и нефть). В общем же химиче-
ский состав взвешенных частиц в атмосфере достаточно разнообразен.
Среди компонентов неорганических частиц присутствуют соли, оксиды,
соединения азота, серы, различные металлы и радионуклиды. Следовы-
ми компонентами, встречающимися в количествах менее 1 мкг/м3, яв-
ляются алюминий, кальций, углерод, железо, калий, натрий, кремний.
Часто присутствуют также небольшие количества меди, свинца, титана и
цинка, и еще более низкие содержания сурьмы, бериллия, висмута, хро-
ма, кобальта, цезия, лития, магния, никеля, рубидия, селена, стронция и
ванадия. Возможные источники этих элементов: Al, Fe, Ca, Si - эрозия
почвы, сжигание угля; C - неполное сгорание топлива; Sb, Se - сжигание
угля, нефти или отходов; V - сжигание нефтяного кубового остатка, ма-
зута, дизельного и печного топлива; Zn - сжигание угля; Pb - сжигание
этилированного бензина и свинецсодержащих отходов.
Примерами процессов диспергирования могут быть выброс в воздух
твердых побочных продуктов литейного производства, пыль, образую-
щаяся на дорогах в результате движения транспорта, и т.д. Кроме того,
аэрозоли могут образовываться в воздухе в результате фотохимических
превращений загрязнителей атмосферы (образование аэрозолей серной
кислоты, сульфатов, нитратов). Значительная часть органических ве-
ществ во взвешенных частицах происходит из выбросов двигателей
внутреннего сгорания. Основное внимание привлекают полиядерные
ароматические углеводороды.
Термин "взвешенные частицы" относится к ряду тонкодисперсных
твердых веществ или жидкостей, диспергированных в воздухе в резуль-
тате процессов горения (отопление и производство энергии), производст-
венной деятельности и естественных источников. Размеры частиц варь-
ируют от 0,1 до примерно 25 мкм в диаметре. Составляющие эти части-
цы вещества различны, но для урбанизированных территорий типичны
углерод или высшие углеводороды, образующиеся при неполном сгора-
нии топлива. До 20 % общего количества взвешенных частиц может со-
стоять из серной кислоты и сульфатов (частицы до 1 мкм в диаметре со-
стоят из них на 80 %). Аэрозоли состоят главным образом из углеродсо-
держащих частиц, оксидов металлов и силикатов, растворенных элек-
тролитов и твердых солей. Преобладающими компонентами являются
углеродные частицы, вода, сульфаты, нитраты, соли аммония и соедине-
ния кремния. Состав аэрозольных частиц значительно изменяется в за-
висимости от размера. Очень мелкие частицы обычно являются резуль-
татом конденсации веществ из газовой фазы и имеют кислую реакцию
(например, аэрозоль серной кислоты). Частицы большего размера обыч-
но являются результатом механического измельчения материалов и час-
то имеют щелочную реакцию. Дисперсионные аэрозоли, такие как пыль,
образуются при измельчении частиц большего размера и обычно имеют
диаметр более 1 мкм. Для отдельных видов частиц, в зависимости от
размеров, формы и характерных особенностей поведения, условно ис-
пользуют различные термины: пыль, сажа, дым, туман, дымка и проч.
Пыль - общий термин, применяемый лишь к твердым частицам. Разли-
чают оседающую пыль, т.е. частицы с размером более 10 мкм и механи-
чески устойчивые аэросуспензии с размером частиц 5-0,1 мкм. Дымы со-
держат как твердые, так и жидкие частицы размером от 0,01 до 1 мкм в
диаметре. Они образуются либо из веществ, улетучивающихся при высо-
кой температуре, либо в результате химических реакций (окисления).
Туман состоит из жидких частиц диаметром 0,01-3 мкм. Степень загряз-
нения может существенно изменяться, в зависимости от интенсивности
выбросов и удаленности от источников выбросов. Установлено, что наи-
болеьшее загрязнение наблюдается вблизи источников выбросов, а ши-
рина зон загрязненния зависит от ряда факторов: метеоусловий (направ-
ления и скорости ветра и течений, турбулентного обмена воздушных и
водных масс, инверсии температур и влажности воздуха, режима атмо-
сферных осадков), морфометрических характеристик рельефа и харак-
тера подстилающих поверхностей, высоты растительного покрова и за-
щитных лесополос, интенсивности движения транспорта, характера био-
химических барьеров и др. В водной среде, в почвах и др. геокомпонен-
тах действуют процессы самоочищения, которые благоприятствуют
уменьшению содержания загрязнителей или связыванию их в малопод-
вижные или недоступные формы: связывание с органическими вещест-
вами, сорбция, вертикальный перенос между геокомпонентами ланд-
шафтных систем и их геногоризонтами (ярусами), вынос поверхностны-
ми и грунтовыми водами и коллекторно-дренажным стоком, инфильт-
рация в подземные воды, испарение и перенос вместе с частицами пыли,
воздушными массами, гидролитический, фотохимический , химический
и биологический распад, реакции окисления-восстановления ([16] и др.).
Но эти процессы действуют только в определенных границах. Ослабле-
ние или несоблюдение мер противодействия (усовершенствование техно-
логии производства, создание замкнутых технологических систем, ути-
лизация вредных отходов, их уничтожение или захоронение, создание но-
вых видов топлива, ввод в действие новых очистных сооружений и
фильтров, соблюдение правил внесения минеральных удобрений и пес-
тицидов) проявляются негативные последствия техногенеза, что приво-
дит к накоплению вредных веществ в почвах и др. геокомпонентах в
больших количествах.
После Чернобыльской катастрофы 1986г. в Украине загрязнены радио-
нуклидами (Сs137) 4 млн. гектар лесов; в Украине ежегодно фиксируют свыше
2 тысяч лесных пожаров. Во время горения лесной растительности, загрязнен-
ной радионуклидами, в окружающую среду поступают радиоактивные про-
дукты сгорания в виде дыма, который перемещается в атмосфере вместе с воз-
душными массами в виде радиоактивного дымного облака [36]. По пути про-
хождения дымного шлейфа (в том числе и над Черным морем) происходит
осаждение радиоактивного пепла. Выбросы радиоактивных веществ во время
Чернобыльской катастрофы 1986г. достигли черноморских берегов Турции и
Кавказа, вызвав повышение суммарной (по цезию-137 и цезию-134) радиоак-
тивности чая: сортов Ramelia и Rize (Турция) до 310-420 Бк/кг и сортов Гру-
зинский до 70-155 Бк/кг (при радиоактивности чая Dragon--Китай, <Индий-
ский> и С.Т.С.-Индия, Tea-Англия, Wild Cherry-Цейлон меньше 0,3 Бк/кг по
всем показателям) при норме международной торговли для всех пищевых
продуктов (кроме молочных) 600 Бк/кг [37].
3.1.11. Быт людей и рекреация
Всё увеличивающееся стрессовое воздействие на прибрежные аква-
тории моря оказывают ливневые, бытовые и промышленные стоки рас-
положенных на берегах населенных пунктов, рекреационных комплек-
сов, предприятий; их локальное влияние зачастую оказывается катаст-
рофическим. В населенных местах в процессе жизни и деятельности че-
ловека непрерывно образуются различные отбросы: нечистоты, помои,
кухонные остатки, домовой мусор, уличный смет, бытовые, банно-
прачечные и промышленные сточные воды, строительный мусор, раз-
личные твердые отходы производства и т.д. [12]. Количество бытовых и
промышленных сточных вод, образующихся в канализированных горо-
дах и на промышленных предприятиях, составляет десятки миллиардов
кубометров в год. Санитарное и эпидемиологическое состояние населен-
ных мест в значительной степени зависит от правильности организации
очистки. Неубранные твердые отбросы загрязняют почву, помещения,
дворы и улицы, при ветре образуют пыль, проникающую в помещения и
загрязняющую их и окружающую среду микробиологическими и хими-
ческими агентами. Фекалии, навоз и моча загрязняют почвы, воды и
воздух. Наличие органических веществ и высокая влажность домового,
мусора благоприятствуют развитию находящихся в нем сапрофитов,
главным образом гнилостных, разлагающих органические вещества. В
отбросах могут находиться яйца гельминтов, возбудители кишечных
инфекций, туберкулеза, полиомиелита, бруцеллеза, столбняка, газовой
гангрены, ботулизма и других заболеваний. Микроорганизмы сохраняют
в отбросах жизнеспособность и вирулентность до нескольких месяцев, а
спорообразующие виды и яйца гельминтов еще дольше [12]. Отбросы,
особенно нечистоты, при плохо организованной очистке интенсивно за-
ражают почву, водоемы и подземные воды. Эпидемиологическая опас-
ность отбросов повышается в связи с создающимися в них благоприят-
ными условиями для развития мух, откладывания ими яиц и выплода.
Местами для кладки яиц мух служат навоз, мусор, человеческие испраж-
нения, гниющие трупы животных и растительные остатки. Из яиц, в за-
висимости от условий, через 8-25 ч выходят личинки. В выгребах убор-
ных личинки живут на поверхности нечистот, а в скоплениях навоза или
мусора - на глубине до 20 см. Через 3-4 дня личинки созревают и уполза-
ют в прохладные и сухие места, где окукливаются. Обычно они углуб-
ляются в землю у мусорных ящиков, вокруг навоза и уборных. Мухи мо-
гут переносить около 60 видов возбудителей инфекционных заболеваний,
но особенно велико значение <мушиного фактора> в распространении
кишечных инфекций. Ливневыми водами весь этот букет биологических
загрязнителей (или его фрагменты) могут быть за считаные минуты пе-
ренесены в прибрежную акваторию моря.
Отбросы подразделяют на две группы [12]:
1) жидкие - нечистоты, помои (грязные воды от приготовления пи-
щи, мытья тела, полов, стирки белья), банно-прачечные и промышлен-
ные сточные воды, атмосферные стоки;
2) твердые - домовый мусор, кухонные отбросы, смет с улиц, навоз,
производственные отходы, трупы животных, отбросы скотобоен и т. д.
В зависимости от характера отбросов применяеют системы их уда-
ления из населенных мест. Для удаления жидких отбросов применяют
две системы: вывозную и сплавную (канализация). В первом случае
жидкие отбросы удаляют за пределы населенного пункта при помощи
транспорта, во втором - сплавляют по трубам. Канализация является
наиболее совершенным методом, который вытесняет вывозную систему.
Мусор (твердые отбросы) удаляют преимущественно путем вывоза в
специально отведенные места, где он подвергается обезвреживанию. В
течение года из неканализированных городов и поселков РФ вывозят до
23 млн. т нечистот и твердых отбросов. В общественных уборных в теп-
лое время года нечистоты ежедневно засыпают сухой хлорной известью
из расчета 1-2 кг на 1 м2 поверхности; это отпугивает мух и предупрежда-
ет их развитие, поскольку личинки, находящиеся сверху, погибают. Пол
уборной, стены и ручки дверей и кранов дезинфицируют путем обильно-
го орошения 3-5% осветленным раствором хлорной извести. Содержимое
выгреба должно систематически вывозиться. После очистки выгреба за-
грязненную поверхность земли у люка обильно поливают хлорным мо-
локом (20%-ная взвесь хлорной извести в воде). Отсюда хлорная известь
ливневыми водами частично смывается и уносится в море, поэтому, а
также с санитарной точки зрения выгребные дворовые уборные уступа-
ют люфт-клозетам и уборным с засыпкой.
Вывоз жидких отбросов является вторым звеном вывозной системы.
Наиболее приемлемым видом транспорта являются специальные авто-
цистерны. При выгрузке выгребов и вывозе нечистот обычно происхо-
дит некоторое загрязнение нечистотами транспортных средств, дорог и
почвы на пути их следования (откуда они могут ливневыми или талыми
водами частично смываться и уноситься в море) вследствие разбрызги-
вания их при перевозке и сливе, в зависимости от числа рейсов, емкости,
состояния и герметичности транспортных средств.
Обезвреживание и утилизация нечистот являются третьим и по-
следним звеном вывозной системы. Выбор способа обезвреживания зави-
сит от местных условий и типа населенного пункта. Из почвенных мето-
дов обезвреживания нечистот чаще применяют поля ассенизации и поля
запахивания. На полях ассенизации производят и обезвреживание нечис-
тот, и выращивание сельскохозяйственных культур, а поля запахивания
служат лишь для обезвреживания нечистот. Участок под поля ассениза-
ции или запахивания отводят за пределами населенного пункта, с под-
ветренной стороны, на расстоянии не менее 1-2 км от жилых районов,
водоемов, моря. Участок должен быть ровным, с пористой, воздухо- и
водо-проницаемой почвой, сухим, с низким стоянием грунтовых вод. Его
ограждают земляным валом, канавой и полосой зеленых насаждений.
Территорию полей ассенизации делят на несколько полей. В течение го-
да одно поле заливают (до 1000 т на 1 га), а остальные используют под
посев культур. Благодаря самоочищению почвы на полях происходит
минерализация органических веществ. Так как минерализация заканчи-
вается в течение 2-3 лет, то обычно устраивают три-четыре поля. В пер-
вый год после заливки нечистот в пробах почвы можно обнаружить жиз-
неспособные яйца аскариды, кишечную палочку и патогенные микроор-
ганизмы (Р.Д.Габович с соавт., 1984). Поэтому в первые 2 года после за-
лива участков при повреждении обваловки возможен смыв загрязните-
лей паводочными водами в море. При полях запахивания участок делят
на два поля: одно заливают в текущем году, на другом происходит мине-
рализация органических веществ. В следующем году назначение полей
меняется. С полей запахивания также возможен смыв загрязнителей па-
водочными водами в море. В сельских населенных местах нечистоты
обычно используются как удобрение на усадьбах, при этом, если в почву
вносятся в качестве удобрения необезвреженные нечистоты, то всегда
имеется опасность инфицирования ливневых и бытовых стоков с таких
участков. Особенно сильные загрязнения бывают при подкормке, осуще-
ствляемой путем поливки растений и грядок разведенными водой нечис-
тотами или навозом . Загрязненные таким путем ливневые воды могут
послужить источником заражения людей в море. Это обусловливает не-
обходимость обеззараживания нечистот перед использованием их для
удобрения (компостированием или другими биотермическими способа-
ми). Если эти способы по местным условиям неприменимы, то можно
обезвредить нечистоты путем годичного выдерживания в выгребе убор-
ной (для этого уборную переносят на новый выгреб). Санитарные пра-
вила разрешают применять необезвреженные отбросы для удобрения
лишь при условии внесения удобрений в почву осенью, с перепахивани-
ем почвы и обязательной повторной перепашкой весной перед севом;
при этом почва самообезвреживается, однако не исключается смыв за-
грязнителей и патогенных микроорганизмов ливневыми и талыми во-
дами.
Наиболее совершенной (с гигиенической точки зрения) системой
очистки населенных мест от жидких отбросов является канализация, т.е.
система сооружений, предназначенную для:
- приема сточных вод непосредственно из мест их образования;
- удаления их по сети подземных трубопроводов за пределы населенно-
го пункта;
- обезвреживания сточных вод и выпуска их в водоем или на земель-
ные участки.
Тем не менее, нередко случающиеся аварии приводят к разливу из
систем канализации жидких отбросов в море.
Если населенный пункт канализирован не полностью, то вблизи не-
канализированных районов сооружают сливные станции. Подвозимые
сюда нечистоты разбавляют в 2-3 раза водопроводной водой и спускают
в канализацию; при этом все загрязнители полностью поступают в море.
Частично он смывается ливневыми и талыми водами в море. При обез-
вреживании и утилизации мусора и твердых отбросов (биотермические
способы, усовершенствованные свалки, мусоросжигание и др.) также об-
разуются загрязнители морской среды. Биотермические методы основа-
ны на создании условий, при которых в мусоре развиваются термофиль-
ные микроорганизмы; благодаря их жизнедеятельности в условиях при-
тока воздуха интенсивно протекают биохимические процессы, отчего
температура в обезвреживаемых отбросах повышается до 50-70°С, гиб-
нут патогенные микробы, яйца гельминтов и личинки мух; органиче-
ские вещества распадаются, и из мусора образуется ценное удобрение -
гумус (перегной) - безвредный в санитарном отношении материал, но
при смыве в море он становится биогеном. К числу преимуществ компо-
стирования относят то, что при нем не загрязняются почва, вода и воз-
дух, в отбросах отмирают патогенные начала и получается ценное удоб-
рение. Отпадает необходимость в устройстве на усадьбе выгребной убор-
ной, мусорного ящика, а также в транспорте для вывоза отбросов. В го-
родских условиях устраивают поля компостирования за городом, от-
стоящие не ближе 1 км от жилья, зон отдыха и моря. Привезенный мусор
в тот же день складывают в штабеля, которые с боков и сверху покры-
вают слоем земли или созревшего компоста толщиной 15-20см. Так как в
периферических холодных слоях штабелей сохраняются личинки мух, то
поверхность штабелей периодически обрабатывают инсектицидами, ко-
торые позднее могут хотя-бы частично поступать в море.
Биотермические камеры можно устраивать при сельских больницах,
курортах, домах отдыха и т. п. Усовершенствованные свалки располага-
ют вне населенного пункта не ближе 1 км от жилья и моря, используя
для этого бывшие карьеры, котлованы, овраги или специально отры-
ваемые рвы глубиной 0,5-0,7м. Доставляемый сюда мусор в тот же день
засыпают слоем земли 25-30см, поверхность которой утрамбовывают с
помощью катков. Если овраг глубокий, то его засыпают несколькими
слоями мусора и земли. Территорию свалки озеленяют и не разрешают
застраивать до завершения процесса минерализации мусора [12]. Однако
и при таких условиях ливневые воды обычно вымывают часть раство-
римых и взвешенных веществ из мусора и покрывающего его слоя земли
и выносят их в море.
Весьма перспективны и приемлемы в санитарном отношении мусо-
ро-утилизационные заводы [11]. При сжигании мусора в специальных
печах при температуре 650-1200°С (при более низкой температуре сжи-
гания мусора образуются вредные продукты неполного сгорания отбро-
сов) выделяющиеся сажа и зола частично оседают их дымового шлейфа
и поступают в море. Этот способ применяют в основном для уничтоже-
ния санитарно опасных материалов, инфицированных отбросов (напри-
мер, больничных), а также в тех местах, где ограничена возможность ис-
пользования почвенных способов. Первый опыт утилизации бытовых и
малотоксичных отходов на мусоросжигательном заводе в г.Сочи, не дал
положительного эффекта [11]. Наряду с несостоятельной технологией
складирования и сжигания мусора, а также последующим захоронением
и утилизацией отходов сжигания, не были учтены природные факторы,
что привело к интенсивному загрязнению территории, прилегающей к
уникальному парку "Дендрарий". Отходы сжигания, представляющие
собой "рудный концентрат", оказались токсичными - в шлаках содер-
жание тяжелых металлов достигало высоких концентраций: Сu 0,16%,
Zп 0,63%, Рb 0,38%, Нg 0,0001%, а в золе Сu 0,15%, Zп 1,4%, Рb 0,52%,
Нg 0,001% [11]. После закрытия завода по переработке мусора были во-
зобновлены традиционные способы складирования мусора и бытовых
отходов на трех городских свалках в г.Сочи. Типичный полигон - Нава-
гинская свалка расположен на левом склоне долины р.Сочи в 1,5 км от
русла и в 3 км от устья реки. Все поверхностные водотоки в районе по-
лигона сведены в единый коллектор, который, минуя очистные соору-
жения, выведен в реку. Минерализация сточных вод от 4,73 до 374 г/л,
что значительно выше естественной минерализации речных вод. В сточ-
ных водах чрезвычайно высока концентрация токсичных металлов и
органических веществ: аммонийного азота превышает ПДК более чем в
2700 раз, нитратного азота - в 20 раз, хлоридов и фосфатов - в 5 раз, неф-
тепродуктов - в 40 раз, а СПАВ - до 10 раз [11]. Аналогичная картина вы-
явлена и в районах других свалок в Адлере и Лоо. В грунтах накаплива-
ется значительный объем техногенных вод (фильтрат свалки), высачи-
вание которого на поверхность и сброс в реку без очистки приводит к
значительному заражению прибрежной экосистемы моря. По оценкам
[11] ежесуточный сброс неочищенных сточных вод только с Навагинско-
го полигона составляет 400 м3/сут, или 150 тыс. м3/год. При содержании
меди и цинка 2 мг/л в прибрежные воды моря выносится порядка 3 т в
год каждого металла; кроме того, помимо растворенных форм, значи-
тельную долю составляют взвешенные частицы и связанные с ними за-
грязняющие вещества - в зоне сброса концентрация взвеси достигает
значений от 200 до 2000 мг/л [11]. Взвесь транспортируется на предустье-
вую зону реки, где подхватывается вдольбереговым течением и выно-
сится далеко в море. Результаты исследований указывают не только на
возрастание техногенной нагрузки на ландшафт в зоне, отведенной под
полигоны складирования бытовых и малотоксичных отходов, но и на
уровень воздействия на прибрежную экосистему в целом. Аналогичная
критическая ситуация существует и в других рекреационных районах
побережья (Геленджик, Новороссийск, Анапа), где сброс сточных вод
производится или непосредственно в море (Геленджикская и Цемесская
бухты), или в реки (реки Цемес и Озерейка вблизи г.Новороссийска,
р.Паук в г.Туапсе) [11].
Свалки значительно влияют на состояние приземной атмосферы. В
условиях обводнения и высоких температур в свальных грунтах в зна-
чительных концентрациях генерируется газ, состоящий из метана (свы-
ше 50%), оксида углерода (до 40%) и содержащий аммиак, этилацетат,
этанол, бутанол, сероводород, диоксид азота [11]. Миграционная способ-
ность газов в природных объектах общеизвестна. Если рекультивацион-
ный слой достаточно проницаем, то газ легко поднимается вверх, в то
время как при плотном покрытии усиливается его горизонтальная ми-
грация. В любом случае газ проникает в приземный слой атмосферы.
Таким образом, решение вопроса о коренном улучшении утилизации от-
ходов жизнедеятельности человека имеет первостепенное значение для
рекреационных зон побережья [11].
3.1.12. Воздействия на процессы, протекающие в водосборных
бассейнах, в поймах и руслах рек и временных водотоков
По мнению О.Виал с соавт. [38] около 80% загрязнений Мирового океана
вызваны деятельностью человека на суше (сельскохозяйственным и
промышленным производством, туризмом, сбросом недостаточно очи-
щенных коммунально-бытовых и производственных стоков, инфра-
структурным освоением прибрежной зоны) и поступает в море с берега, в
основном - со стоком рек и временных водотоков. Особенно высока доля
вклада загрязнений, вызванных деятельностью человека на суше, в
замкнутых и полузамкнутых морях, окруженных со всех сторон терри-
торией многих государств, с узким выходом в океан (типа Черного).
Р.Сычев [30] также отметил, что по мнению отечественных и
зарубежных экспертов, в роли главных факторов загрязнения Азово-
Черноморского региона выступают загрязнители, возникающие на суше
(т.е. косвенные источники). Совместные возлействия природных и
антропогенных факторов в наиболее концентрированном виде
проявляется в поверхностном смыве загрязняющих веществ и в стоке
наносов постоянными и временными водотоками. Площадь водосборных
бассейнов рек значительно (на порядки) превышает площади, с которых
происходит смыв загрязняющих веществ непосредственно в море.
Поэтому, основное внимание при анализе источников загрязнения моря
должно быть уделено именно стоку рек, в котором объединены
загрязнения, возникающие в их водосборах (включая и поверхностный
смыв) под воздействием как природных, так и антропогенных факторов.
Реки выносят с полей ядохимикаты, пестициды, детергенты, предельные
и ароматические углеводороды, соединения тяжелых металлов и др. ток-
сические вещества. В море попадает большое количество смытых с по-
лей удобрений и органического вещества, что приводит к переудобрению
- эвтрофикации морских вод.
Непосредственные и косвенные воздействия на водосборные бассейны,
поймы и русла постоянных и временных водотоков
Непосредственные воздействия на русла постоянных и временных водо-
токов, связанные с образование, выделением, стоком или задержанием и
накоплением загрязняющих веществ во взвешенном, коллоидном, рас-
творенном или ионном состоянии, могут оказывать многие факторы:
различные виды и конструкции гидротехнических, транспортных и ин-
женерных сооружений на реках; выемка валунно-галечно-гравийно-
песчаных смесей из русла, поймы, берегов и бортов долины; отсыпка от-
валов горных пород и отходов производства; свалка строительно-
ремонтного и бытового мусора в русло и пойму; взрывные работы и рас-
чистка полотна дорог, при которых большие массы горных пород сбра-
сывают в русло или в прирусловую зону [39]. Сильные воздействия ока-
зывают плотины, вызывающие затопление и подтопление поймы и при-
легающих территорий, деформации русла и берегов водохранилищ, их
заиление и занесение твердыми наносами - в верхнем бьефе, а также ин-
тенсивный размыв и русловые деформации - в нижнем бьефе гидроузлов
[34]. Режим работы прудов и водохранилищ (накопление воды в периоды
половодий и выпуск ее в межень) способствует осаждению в них всех
донных и значительной части взвешенных наносов, что создает дефицит
наносов в нижнем бьефе и усиливает деформации русла ниже плотины.
При этом уменьшается сток в море твердых наносов из бассейна верхне-
го бьефа (вследствие их отложения выше плотины) и возрастает сток на-
носов, образующихся вследствие интенсификации размыва и русловых
деформаций в нижнем бьефе [40-41].
Существенное воздействие на смыв взвешенных наносов в русле во-
дотока могут оказывать мостовые переходы , особенно учитывая их рас-
пространенность. Стеснение водного потока опорами, дамбами, насыпя-
ми и др. сооружениями [42].
При строительстве дорог и мостов земляные работы часто являются
причиной возникновения или активизации селевых явлений, поскольку
разрыхляют горные породы на больших пространствах, а значительную
их часть сваливают в поймы или непосредственно в русло реки. При
строительстве дорог и мостов средоохранные мероприятия обычно пре-
дусматривают в явно заниженном объеме. При резком расширении сети
дорог, строительстве мостов и освоении прилегающих территорий это
может привести к нарушению равновесия склоновых и русловых про-
цессов, а это, в свою очередь, увеличит смыв и вынос в море взвешенных
и растворенных наносов-загрязнителей среды. Увеличение скорости по-
тока ниже водопропускных сооружений на малых водотоках может при-
вести к образованию промоин-врезов типа оврагов с выносом в море
мелких фракций смытых пород и почвы.
Стенки, габионы и др. сооружения, применяемые для защиты от
размыва и разрушения берегов (у дорог, мостов, различных инженерных
сооружений и хозяйственных объектов), ограничивают или даже пре-
кращают плановые деформации русла. Для защиты от половодий, па-
водков и наводнений (населенных пунктов, польдерных и мелиоратив-
ных объектов, сельхозугодий и т. п.) часто применяют дамбы обвалова-
ния, отсыпаемые или намываемые из местных материалов, с закрепле-
нием откосов (бетоном, камнем, деревом, высевом быстрорастущих мно-
голетних трав и др.). Такие сооружения, препяствуя разливу рек и отло-
жению наносов в пойме, как правило, вызывают увеличение стока за-
грязняющих веществ из водосборного бассейна в море.
Интенсивная добыча валунно-галечно-гравийно-песчаных смесей
(как правило - аллювиальных) из русел и пойм рек (как самый дешевый
способ удовлетворения растущих потребностей в инертных и строитель-
ных материалах) может вызывать ряд негативных последствий и с точки
зрения усиления стока загрязнителей в море. Карьеры обычно нарушают
морфологическое строение рек и оказывают существенное влияние на их
русловой режим; степень этого влияния зависит от размеров реки и
карьера. Карьер считают малым, если он занимает небольшую часть
русла или поймы и не оказывают существенного влияния на водный и
русловой режим (то есть их поверхность почти полностью покрыта во-
доворотной областью, которая препятствует воздействию транзитного
речного потока на дно карьера). Такие карьеры довольно быстро запол-
няются наносами, поступающими с вышерасположенных участков реки.
У больших одиночных и массовых карьеров водоворотные области при-
мыкают как к верховому, так и к низовому откосам, а транзитный поток
воздействует на дно карьера почти на всем его протяжении, распростра-
няя размыв верхнего откоса вверх по течению и смещая вниз верховой
склон [42].
Косвенные воздействия наиболее сильно проявляются через увели-
чение поступления с водосборов твердого материала, главной причиной
чего является разрушение, повреждение или ослабление почвенно-
растительного покрова на склонах гор и долин в результате распашки
земель, вырубки лесов, перевыпаса скота, провоцирования оползней и
селей при различных видах деятельности (строительстве, горных разра-
ботках и др.), а также через изменение водоносности рек в результате во-
дозаборов на орошение и промышленные нужды [39]. В роли косвенных
могут проявляться и некоторые непосредственные факторы, например,
отсыпка отвалов горных пород и отходов производства, свалка строи-
тельно-ремонтного и бытового мусора не в русло и пойму (где они про-
являются непосредственно), а на достаточном удалении от реки, где они
не влияют на русловые процессы, но при сильных ливнях и паводках
могут вовлекаться в селевые и неселевые потоки и выноситься в поймы
и русла рек, а затем в море. То же самое может происходить при произ-
водстве взрывных работ и расчистке полотна дорог, при которых боль-
шие массы горных пород сбрасывают не в русло или в прирусловую зону
рек (где они проявляются непосредственно), а на достаточном удалении
от реки, где они не влияют на русловые процессы, но при сильных лив-
нях и паводках могут вовлекаться в селевые и неселевые потоки и выно-
ситься в поймы и русла рек, а затем в море. При разрушении почвенно-
растительного покрова и верхнего слоя коры выветривания различны-
ми (прежде всего - землеройными) машинами и механизмами и особенно
взрывными работами на рудниках, при строительстве дорог и др. объек-
тов) не только образуются огромные массы измельченного и разрыхлен-
ного материала (большая часть которого в конце-концов поступает в
поймы и русла рек, а затем в море), но и обнажают пласты коренных по-
род, подвергая их интенсивной эрозии, приводящей к образованию но-
вых масс измельченного материала. Взрывные работы нередко приводят
в неустойчивое состояние значительные объемы горных пород, обуслав-
ливают мгновенное развитие густой и глубокой сети трещин в массивах
пород, за доли секунды разрушая горные массивы сильнее, чем многове-
ковые процессы выветривания. Во многих случаях подрезка нижней
части склонов при прокладке дорог вызывает резкую интенсификацию
оползневых, осыпных и селевых процессов - также потенциальных по-
ставщиков обломочного материала в русла и поймы рек [39].
Разрушение почвенно-растительного покрова на склонах происхо-
дит вследствие больших выбросов в атмосферу дымовых и др. газов
ТЭС, котельных, цементных заводов и др. предприятий.
Отъем части стока на орошение и др. нужды вызывает понижение
уровня воды в водотоках, что приводит к снижению базиса эрозии для
притоков и, как следствие, к размыву и переуглублению русла, распро-
страняемому вверх по течению, то есть, к процессам, сходным с образо-
ванием оврагов. Как уже отмечалось, это не вызывет серьезных наруше-
ний в руслах и в протекании русловых процессов на малых горных ре-
ках.
К.Стефанидис с соавт. [43] установили ускорение эрозии почв после
лесных пожаров: дожди, прошедшие после лесных пожаров в водосборах
горных рек в Греции, смыли слой почвы толщиной до 7,7мм, тогда как
до пожаров годовой смыв составлял 0,59-1,12 мм. В горной зоне бывают
пожары сухого травостоя, но заметного усиления смыва грунта и эрозии
склонов нами не обнаружено.
Не отмечено существенного влияния выпаса скота и прогона стад по
тропам на интенсивность эрозии и склонового смыва, что можно объяс-
нить хорошим развитием дернового слоя в условиях достаточного ув-
лажнения грунтов и почв. Тем не менее, в отдельных водосборах уничто-
жение дернового покрова при чрезмерном выпасе скота может значительно
облегчать образование и мобилизацию рыхлообломочного материала и воз-
никновение селеподобных явлений при паводках. Неумеренный выпас
скота, приводящий к вытаптыванию и разрушению почвенно-
растительного покрова, и обезлесивание участков склонов усиливают
смыв грунта в реки и повышают концентрацию взвешенных наносов в
речных водах [44].
В низкогорье и среднегорье интенсивный круглогодичный выпас
скота местами (особенно на склонах южной экспозиции) приводит к уси-
лению склонового смыва, однако количественные значения его не опре-
делены.
Лесопосадки (в том числе дуба, сосны и др.) в широких масштабах
проводились в 1950-80-е годы между Новороссийском и Геленджиком
(особенно на склонах горы Дооб). Промышленные вырубки леса здесь не
практикуются, но вблизи населенных пунктов сосну вырубают в качест-
ве новогодней елки. На усилении процессов денудации это мало сказыва-
ется, поскольку на месте вырубленной молодой сосны обычно остается
ее живая нижняя часть и быстро вырастают травы и кустарники, также
служащие защитой для грунтово-почвенного покрова.
Неправильная вырубка лесов (полосами и отдельными гнездами) вызы-
вает усиление сноса мелкозема и ослабление корневой системы. Вырубки леса
(особенно сплошные и на обвально осыпных склонах) и применение наземной
(вместо требуемой воздушно-подвесной) тракторной трелевки древесины (при
которой полностью разрушается дерново-почвенный слой), могут играть важ-
ную роль в усилении процессов денудации и склонового смыва, значи-
тельно облегчить образование и мобилизацию рыхлообломочного материала,
возникновение промоин, интенсификации смыва грунта и т.д. Этому содейст-
вует также увеличение распаханности склонов (особенно при продольной рас-
пашке склонов, создающей эрозионные борозды вдоль склонов) и усиление
ливневойй активности, что также ускоряет процессы выветривания, эрозии,
развития оползней, осыпей, обвалов. За последние десятилетия антропоген-
ные факторы по интенсивности и масштабам воздействий на водосборы,
поймы и русла рек стали соизмеримы (а в отдельных местах значительно
превышают) с воздействиями природных факторов.
При широкомасштабном хозяйственном освоенни и урбанизации
территории прибрежной зоны, верхняя часть водосборов малых горных
рек Крыма, Кавказа, Карпат (благодаря высокой крутизне склонов и
трудности освоения) не претерпела заметных изменений, поскольку под-
вергается лишь косвенным воздействиям. Наиболее интенсивному ос-
воению подвержены устьевые участки рек Кавказа и Крыма. Строитель-
ство курортных объектов, транспортных коммуникаций, развертывание
карьеров для обеспечения строительства инертными материалами, как и
регулирование устьевых участков рек, в ряде случаев привели к нежела-
тельным результатам. Например, сплошное закрепление русел бетоном
нарушило условия водообмена между руслом и подрусловыми отложе-
ниями и привело к резкому ухудшению экологических условий в русле,
особенноо в меженные периоды. Боковое сжатие русел набережными на
устьевых участках вызвало чрезмерное переуглубление, изменение гид-
равлического режима, проникновение в меженные периоды морских вод
и морской фауны в реки. Из-за такого сжатия усилилась неравномер-
ность стока наносов на устьевое взморье, уменьшилось и количество
выносимого крупного (пляжеобразующего) материала. По степени на-
рушения естественных условий устьевые участки рек российского сек-
тора Черного моря условно разделили на четыре группы [44-46]. Первая
группа - это устья, на которых сохранены все природные условия. Вто-
рая группа объединяет устья, где вмешательство человека ограничено
закреплением места впадения потока отверстием моста. В третьей груп-
пе на устьевых участках боковое сжатие зоны блуждания русла распро-
странено вдоль берегов на значительное расстояние: например, при за-
нятии части устьевой территории под кемпинг (с соответствующими
противопаводковыми мероприятиями). Четвертая группа - это устья с
канализованным руслом, т. е. с максимальным изъятием из руслового
процесса зоны блуждания русла. Из 48 рек, впадающих на участке побе-
режья между г.Туапсе и пос.Леселидзе, ко второй группе авторы отнесли
25 рек (52%), к третьей - 3 (7%) и к четвертой - 20 (41%). Из 10 наиболее
крупных рек этого участка 4 относятся ко второй группе, 2 - к третьей и
4 - к четвертой. Большое количество рек имеют зарегулированные усть-
евые участки, в том числе и крупные реки (Туапсе, Сочи, частично
Мзымта). Для них твердый сток значительно снижен и его естественное
восстановление будет растянуто на многие годы. Большинство рек ре-
гиона (~49%) имеют устья, место впадения которых закреплено постоян-
но отверстиями мостов. Можно считать (если нет других искусственных
ограничивающих условий), что такие устья находятся в состоянии,
близком к естественному. Из 10 наиболее крупных рек района в таком же
близком к естественному состоянию находятся устья четырех рек: Псоу,
Шахе, Псезуапсе, Аше. Однако таких рек становится все меньше, поэто-
му особо важным следует считать сохранение, где это еще возможно, все-
го комплекса природных компонентов. Гораздо меньше рек (около 7%)
имеют устьевые участки, где зона блуждания русла получила частичное
сжатие сооружениями, защищающими различного рода постройки. Ру-
словой процесс в местах расширения долины на реках региона характе-
ризуется поэтапным, периодически повторяющимся вовлечением в дви-
жение наносов, расположенных в зоне блуждания потока. Возведение за-
щитных сооружений, ограничивающих пойменные участки рек, привело
к уменьшению объема наносов и тем самым к сокращению твердого сто-
ка. Дальнейшее искусственное сужение естественных границ русла при-
ведет к еще большему дефициту наносов на побережье. По мнению
Д.В.Огородников с соавт. [46] нет принципиального различия между
изъятием наносов развертыванием карьеров по добыче инертных мате-
риалов в русле реки (что запрещено соответствующим постановлением
правительства РФ), или же уменьшением твердого стока путем бокового
сжатия реки. Из этого авторы сделали вывод, что в настоящее время
значительно подорвана основа существования галечных пляжей - их по-
полнение за счет твердого выноса рек, поэтому следует считать важным
не допускать дальнейшего сужения зоны блуждания русла [46].
Окруженные развитыми в промышленном и сельскохозяйственном
отношении странами, Черное и Азовское моря служат естественным от-
стойником уходящих с их территории стоков. Опасность для экосистемы
моря могут вызвать зарегулирование рек и уменьшение их стока.
Крупные реки, впадающие в Черное и Азовское моря (Днепр, Днестр,
Дон, Кубань и др.), зарегулированы, "срезан" весенний паводок, за
несколько недель выносивший до 70% стока и огромное количество
взвешенного материала. Теперь большая часть взвеси выпадает в
донные отложения, резко сокращен её вынос в море. Воды сектора РФ в
Финском заливе служат "водоочистным предприятием" для стоков всего
залива [48]. Одним из наиболее опасных факторов антропогенного воз-
действия является интенсивный сброс биогенов в морские водоемы,
вследствие чего может происходить массовое развитие некоторых видов
планктонных водорослей, , отрицательно влияющеее на природные эко-
системы [49]. Привнесение биогенов в морскую среду со сточными вода-
ми приводит к возникновению заморных изменений состава и биомассы
и др. негативных явлений [50-51], Перемещении грунтов в прибрежной
зоне резко повышает содержание взвешенных веществ у места работ [53],
Повышение содержания углеводородов наблюдали вокруг буровых
платформ на расстояниях до 750-1000м от скважины в течение года по-
сле прекращения бурения [54].
Причинами (прямыми и косвенными) усиления или ослабления аб-
разии берегов и связанного с ними влияния на загрязнение прибрежной
зоны моря могут служить различные работы на суше поблизости от моря
[2], [55-64]: 1) изъятие пляжевого материала для строительных целей; 2)
изъятие гальки из долин многих рек, 3) вырубание деревьев и строитель-
ство <дач> в долинах рек, 4) проведение берегозащитных мероприятий,
5) отсыпка щебенки и др. материалов для поддержания пляжей, 6) созда-
ние искусственных кос, перейм, островов, бухт, отсыпных пляжей и т.п.
3.2. Характеристика и сравнительная оценка природных процессов и
явлений как
терригенны источников и причин загрязнения прибрежной акватории
моря)
3.2.1. Тектонические, геологические и геоморфологические условия
Основными факторами, определяющими особенности геоморфологии
территории водосборного бассейна, морфологии его оро-
гидрографической сети являются состав слагающих его пород, его тек-
тоника, высотное положение и ориентация хребтов по отношению к вла-
гонесущим воздушным потокам [65]. Геологические условия и геоморфоло-
гическое строение территории водосборов и речных долин (как факторы про-
цессов образования, накопления и транспортировки мелкодисперсных частиц
горных пород и растворенных веществ (как загрязнителей водной среды) и
различных антропогенных загрязнителей) в первую очередь определяют пет-
рографический, минералогический и фракционный состав и физико-
химические свойства материалов, поступающих в речную сеть (а затем - в мо-
ре) с бортов долин, приносимых притоками и вскрываемых при размыве под-
стилающих горизонтов русел рек и временных водотоков. От них зависят ус-
ловия и темпы эрозионных процессов, русловых деформаций, размеры, фор-
мы, продольный и поперечный профиль долин, уклоны и условия формиро-
вания русел постоянных и временных водотоков.
В горных районах долины основных рек, как правило, заложены по
синклинальным прогибам, осложненным в последующем тектонически-
ми разломами. Глобальные, региональные и локальные горообразователь-
ные процессы создали здесь основу, фон, под продолжающимся воздействием
которого протекают все процессы на поверхности суши и дна моря. Тектони-
ческие подвижки земной коры, разнообразные поднятия, опускания, надвиги,
прогибы, разломы и т. п. процессы определили общие очертания, абсолютные
и относительные высоты местности, что в свою очередь определило характер,
направленность, масштабы и интенсивность протекания остальных природ-
ных процессов. Абсолютные высоты определяют температурные, инсоляци-
онные и др. условия протекания физических, физико-химических и биохими-
ческих процессов выветривания и денудации. Тектонические образования оп-
ределили общие направления и интенсивность развития рельефа местности,
поверхностного стока воды и перемещения твердых материалов. Совместно с
направленностью горных складок и экспозицией склонов они существенно
влияют на микроклимат в различных зонах и участках местности, а в сочета-
нии с геологическими условиями определяют грунтово-почвенный и расти-
тельный покров, что в свою очередь определяет возможности и условия для
хозяйственной деятельности человека (то есть, для возникновения и проявле-
ния антропогенных факторов). Влияние землетрясений на процессы обра-
зования мелкодисперсного материала проявляется в сейсмогенных об-
валах и усилении выноса в реки обломочного материала в результате
активизации склоновых процессов. Несмотря на воздымание Большого
Кавказа, Кавказское побережье Черного моря с начала плиоцена испы-
тывало непрерывное интенсивное опускание в связи с быстрым расши-
рением Черноморской впадины, которая в плиоцене приобрела черты,
сходные с современными; разрастание впадины Черного моря происхо-
дило за счет окружающей суши; возраст моря - ~6-7 млн. лет [66]. Опус-
кания береговой зоны захватывают лишь узкую иногда не более десятка
километров прибрежную зону. Опускание на современном этапе в рай-
оне Новороссийск-Туапсе - ?0,7-0,8 мм/год [66]. В 1999г. океанограф Ро-
берт Баллард в 32 км от северного побережья Турции, на глубине 167м
обнаружил береговую линию пресноводного озера, затонувшего ?7,5 тыс.
лет назад. Радиоуглеродный анализ показал, что наземные и пресновод-
ные организмы в нем погибли одновременно. Это может служить одним
из подтверждений гипотезы биологов Уил. Райана и Уолтера Питмана
(1993) о прорыве ?7,5 тыс. лет назад перемычки, отделявшей это озеро от
Средиземного моря, уровень которого поднялся вследствие глобального
таяния ледников [67].
Современные интенсивные тектонические движения земной коры
определяют преобладание пбразионных процессов в руслах водотоков,
способствуют развитию оползней и мощных потоков осадочного мате-
риала вниз по склонам, в подводных долинах в приустьевых их областях
не только в акватории моря, но и на побережье и в водосборных бассей-
нах рек, впадающих в море. Интенсивное неотектоническое дробление
кромки шельфа и его эрозия с развитием многочисленных подводных
долин и каньонов, характерное для позднечетвертичного времени, у по-
бережья Кавказа проявляется и в настоящее время [68]. В результате
трех актов вулканической деятельности (в среднем юре, тектонического
воздымания мега-антиклинория Большого Кавказа и альпийского этапа
горообразования в неогене) и эрозионной дошлифовки в последующие
времена было создано большинство нынешних форм рельефа [69].
С точки зрения возможного воздействия на процессы образования
мелкодисперсного материала, для пояса низкогорного расчлененного
рельефа характерно меньшее (по сравнению с более высокими поясами)
распространение скальных обнажений, более сглаженные формы релье-
фа, наличие на водосборах довольно мощного чехла рыхлообломочных
отложений различного происхождения, меньшая глубина расчленения
рельефа, хотя на значительных пространствах встречается и глубокое
расчленение (до 500м и более) и крутизна склонов (до 30-45о и более).
Значительную роль здесь играют физико-химическое выветривание и
делювиальный смыв, широко распространена овражно-селевая деятель-
ность (развитие сети периодически действующих водотоков и горных
оврагов, а также оползневые процессы, особенно характерные для уча-
стков долин с антропогенным воздействием. Здесь, как правило, запасов
рыхлообломочного материала недостаточно для развития полноценных
селей и более характерны селеподобные явления, возникающие за счет
размыва покровных пород и вовлечения материала оползней и оплывин
с крутых склонов. Роль горных пород как рельефообразующих и взвесе-
образующих факторов определяется их плотностью, прочностью, устой-
чивостью к выветриванию, размыву и смыву. В Российском секторе
Черноморского побережья широко распространены флишевые породы,
причем резко преобладают карбонатные породы, представленные из-
вестняками и мергелями. Собственно мергелей не так много, так как в
основном содержание СаСО3 в породах заметно превышает 50%, а во
многих случаях 60 и даже 80%, причем эти породы составляют подав-
ляющую часть мощности флиша. Обломочные породы, в основном алев-
ролиты и песчаники, образуют обычно сравнительно маломощные про-
слои в основании флишей и именно в их текстуре наиболее четко прояв-
лена типичная для флиша градационная слоистость [11], [66]. Из пород,
не играющих существенной роли в строении флишевой толщи, следует
отметить встречающиеся иногда тонкие (сантиметровые) прослои пепла
и кила, т.е. монтмориллонитовой глины. При насыщении последних вла-
гой их присутствие в береговых обнажениях может способствовать раз-
рушению береговых обрывов, создавая горизонты скольжения для вы-
шележащих пород и их оползания или обваливания к подножию обрыва.
На подводном береговом склоне этих обрывов развит бенч, который час-
то имеет грядовый характер, обусловленный выходами на дне пластов
прочных известняков и мергелей [66]. Отложения терригенного флиша
легко выветриваются, давая как обломки, так и суглинки и поставляя
обломочный материал в прибрежную зону, что способствует разрушению
береговых обрывов [66]. Отложения известкового флиша отличаются се-
лективным выветриванием. Хотя известняки и мергели и самые проч-
ные, мощность элювиального чехла на них может достигать 2-3м, а в зо-
нах дробления до 10м. Широко распространены четвертичные отложе-
ния, они почти сплошным слоем (мощностью 1-10м на склонах и водо-
раздельных хребтах и до 10-30м в долинах) покрывают более древние от-
ложения; в их состав входят конгломераты, пески, мелкозем [11]. Среди
четвертичных отложений по генезису выделяются аллювиальные, делю-
виальные, пролювиальные, делювиально-пролювиальные, обвальные,
оползневые и др. Элювиальные отложения (продукты выветривания
горных пород, оставшиеся не перемещенными, на месте их образования)
расположены по водораздельной части хребтов. Делювий (отложения,
накопившиеся в результате склонового смыва) развит очень широко, он
покрывает коренные породы на склонах хребтов. В его состав входят
глины, пески, обломки камней и большие глыбы, перемещенные вниз по
склону путем смыва дождем и талыми водами, гравитационного сполза-
ния под действием силы тяжести. Пролювий (отложения временных во-
дотоков и селей) характерен малой сортированностью, редко встречаю-
щейся слоистостью, плохой окатанностью обломочного материала. Про-
лювиальные отложения обычно перекрывают аллювиальные, они раз-
виты в предгорьях и по периферии долин рек. Аллювиальные отложения
заполняют русловую и пойменную части неселевых рек и их притоков.
Они представлены валунно-галечным материалом с гравийно-песчаным
и суглинисто-песчаным заполнителем. Встречаются и обломки размером
0,2-0,3м, реже - до 0,7-1м. Оползневые отложения развиты на делюви-
альных склонах долин. Скорость выветривания обнажений весьма зна-
чительна: за три летних месяца вес разрушенной породы в глинистом
флише составлял от 9 до 69 кг с 1м2 [70].
Скальные горные породы по-разному подвержены процессам выветри-
вания (в зависимости от их возраста, водно-физических свойств, содержания
мелкозема и др.). Наиболее сильные изменения в минералогическом составе
испытывают магматические и метаморфизованные породы; у осадочных по-
род эти изменения менее значительны [71]. При выветривании пород важное
значение имеют содержащиеся в их составе малоустойчивые минералы и раз-
меры кристаллов. Крупнокристаллические интрузивные породы разрушают-
ся быстрее, чем мелкокристаллические или аморфные эффузивные породы
[71]. Размеры и формы обломков зависят от петрографического состава
пород и размеров отдельностей в массиве. При выветривании мергели
распадаются на плоскую щебенку, глинистые сланцы образуют тонкие
пластинки и плитки. Форма обломков песчаников зависит от состава
цемента; песчаники с глинисто-известковым цементом рассыпаются до
состояния песка. У подошвы склонов, сложенных кварцитами, скапли-
ваются крупные глыбы, размеры и форма которых зависят от характера
трещиноватости, а при дальнейшем разрушении образуется остроуголь-
ный щебень. Граниты вначале распадаются по трещинам на отдельные
глыбы, затем на щебень и дресву (особенно наглядно это проявляется в
среднем течении Кальмиуса, в истоках Кальчика и Берды). Габбро и
диабазы дают обломки сравнительно мелких размеров.
По податливости размыву и смыву породы относят к трем группам:
1) устойчивые (интрузивные породы; эффузивные породы в прослаива-
нии с осадочными; известняки, глинистые сланцы, песчаники, алевриты,
сланцы девонского возраста);
2) предрасположенные к разрушению породы: песчано-глинистые, песча-
но-конгломератные и некоторые виды песчаников;
3) легко разрушаемые и легко смываемые; этот тип объединяет породы
четвертичной свиты и представлен одной группой: песчано-глинистыми поро-
дами, галечниками, лессами и лессовидными суглинками.
В районах преобладания кристаллических пород, известняков и пес-
чаников оползней очень мало. Крупноглыбовые и щебнистые россыпи
песчаников эоцена образуют мощные конусы осыпей [71].
3.2.2. Грунты и почвенно-растительныыый покров
в водосборном бассейне акватории моря
Почва (рыхлый поверхностный плодородный слой земной коры) об-
разовалась из горных пород под воздействием физических, химических и
биологических факторов и представляет собой сложный комплекс мине-
ральных и органических частиц, заселенный огромным количеством
микроорганизмов. Минеральными компонентами почвы служат из-
мельченные частички материнских горных пород. Органическая часть
слагается из растительных и животных организмов и их остатков, нахо-
дящихся на различных стадиях разложения. Среди них большое значе-
ние имеют устойчивые гуминовые вещества. Важную роль в процессах
образования почвы и ее самоочищения, т.е. в процессах разложения и
преобразования органических веществ, играют микроорганизмы. Благо-
даря разложению органических веществ микроорганизмами почва явля-
ется важнейшим звеном в кругообороте и превращении веществ в при-
роде.
Как один из основных элементов внешней среды почва и подсти-
лающие ее породы (подпочвы, грунты и др.) оказывают большое влия-
ние на здоровье и санитарные условия жизни людей. От типа почвы и ее
химического состава зависит растительность местности, химический со-
став пищевых продуктов растительного и, следовательно, животного
происхождения. Недостаток или избыток тех или иных химических эле-
ментов в почве или грунте приводит к недостатку или избытку их в пи-
щевых продуктах или в воде, что оказывает влияние на здоровье населе-
ния [12], [20-22]. Например, известно, что недостаток йода в почве и
грунте некоторых местностей приводит к низкому содержанию его в рас-
тениях и подземных водах, а следовательно, и в пищевом рационе насе-
ления, что способствует возникновению у местных жителей эндемиче-
ского зоба. При повышенном уровне радиоактивности почвы и горных
пород в отдельных местностях, например месторождениях урановых руд,
может отмечаться локальное повышение радиоактивности воздуха,
питьевых вод и растений, т. е. увеличение естественного фона ионизи-
рующих излучений. Возросло загрязнение почвы химическими и радио-
активными веществами, содержащимися в атмосферных выбросах и
других отходах промышленности, электростанций, транспорта. Важным
источником загрязнения почвы стали стойкие пестициды, применяемые
в сельском и лесном хозяйствах. Изменяют природный химический со-
став почвы минеральные удобрения. Мигрируя из почвы в контакти-
рующие с нею среды, химические вещества по пищевой, водной и другим
цепочкам могут оказать воздействие на организм и здоровье человека.
От физико-химических свойств почвы и грунта зависит и состав подзем-
ных вод.
Почву используют для удаления, обезвреживания и утилизации (как
удобрение) образующихся в населенных пунктах жидких и твердых от-
бросов, которые обычно содержат патогенные микроорганизмы и яйца
гельминтов - опасных для здоровья людей биологических загрязнителей,
поступающих из почвы в воздух и водную среду. Органические вещества
почвы служат питательным субстратом для патогенных микроорганиз-
мов и личинок насекомых, являющихся переносчиками инфекций; за-
грязненная почва может служить местом массового выплода мух, а пато-
генная микрофлора может поступать из нее в открытые водоемы и под-
земные воды и заражать их. Отсюда следует огромное профилактическое
значение системы мероприятий по санитарной охране почв от загрязне-
ния патогенными возбудителями, химическими и радиоактивными ве-
ществами.
Особенности геологической истории и почвообразовательных про-
цессов в отдельных местностях привели к различию химического соста-
ва почв, к нередко встречающемуся избыточному или недостаточному
содержанию в них кальция, натрия, серы и особенно микроэлементов:
йода, меди, кобальта, фтора, молибдена, марганца, цинка, бора, строн-
ция, селена и других. Местности (ареалы), где в почве или воде имеется
недостаток или избыток химических элементов, называют аномальными
био-геохимическими провинциями [20-22]. Недостаток или избыток в
почвах тех или иных химических элементов может обусловить недоста-
точное или избыточное поступление их в растения, а через растения и
питьевые воды - в живые организмы. В силу этого на территории ано-
мальных геохимических провинций у обитающих здесь организмов - лю-
дей, животных и растений могут иметь место отклонения в обмене ве-
ществ, функциональные и морфологические изменения и заболевания.
Характер нарушения обмена веществ или клиническая картина заболе-
вания зависят от того, какой микроэлемент (или микроэлементы) нахо-
дится в данном ареале в дефиците или избытке. Все виды нарушений, за-
висящие от геохимической обстановки местности, объединяют в понятие
геохимические эндемии. Среди животных обнаружен ряд геохимических
эндемий, являющихся следствием недостатка или избытка J, F, В, Mn,
Zn, Co, Cu, Se, Sr, Mg, Be, Li, Hg и др. микроэлементов. Геохимические
условия местности в наибольшей мере оказывают влияние на сельское
население, в питании которого преобладают местные продукты и вода
[12].
Влияние грунтов, почвообразования и растительности на процессы
образования, удержания, накопления и переноса загрязняющих веществ
в основном можно оценить как воздействие факторов, определяющих
интенсивность, состав и массу стока взвешенных и растворенных нано-
сов с водосборов. Структура, физико-химические и водные свойства под-
стилающих грунтов и почв обусловливают гидрологическое значение
грунтово-почвенного покрова, его водопроницаемость и водозадержи-
вающие способности, от которых зависят размеры поверхностного стока,
испарения, питания подземных вод. Почва является одним из климато-
образующих факторов. Тепловой режим почвы оказывает влияние на
тепловые свойства приземного слоя воздуха, что в свою очередь может
оказывать влияние на состав и количество смыва и дефляции веществ
из почвы в окружающую среду. Грунты и почвы являются посредником
между климатическими и гидрологическими явлениями. Они поглоща-
ют из атмосферы влагу, удерживают ее, распределяют между разными
фитоценозами, подземными и поверхностными водами. Оптимальная
структура речного стока наблюдается при высокой водопроницаемости и
низкой водозадерживающей способности почв и грунтов.
Важное влияние на водно-физические свойства почв и грунтов ока-
зывают растения и их сообщества (фитоценозы) путем механического и
биохимического воздействия биомассы и корневой системы трав, кус-
тарников, деревьев. Корневая система кустарников и деревьев состоит
из множества корней, которые проникают в грунт во многих направле-
ниях на различную глубину (иногда на десятки метров). После отмира-
ния корней образуются пустоты, которые обуславливают значительную
водопроницаемость почв. Из растительного покрова наибольшая водоох-
ранная и регулирующая роль в жизни малых водотоков принадлежит лесу.
Лес, влияя на степень снегозадержания, снеготаяния и на водоотдачу от лив-
ней, а также на скорость стекания воды по поверхности водосбора, тем самым
влияет на водный режим реки, снижает максимумы паводков, увеличивает их
продолжительность, способствует переводу части поверхностного стока в под-
земный, защищает почвы и грунты от эрозии, а реки - от загрязнения и заи-
ления. Влияние леса возрастает, если лесистые и открытые участки чередуют-
ся . Гидрогеологическая роль леса неоднозначна и зависит от физико-
географических и грунтово-геологических условий, но в целом влияние леса
на ресурсы стока воды оценивают позитивно. В.В.Рахманов (1962) подсчитал,
что увеличение лесистости водосбора на 10% дает прирост стока воды на 12-17
мм/год; весьма важна роль леса в защите от разрушения берегов рек, особенно
во время половодий и паводков. Лесные насаждения замедляют скорость по-
токов воды, защищают припойменные участки от разрушения, предотвраща-
ют сползание грунта, развитие оврагов, обнажение коренных пород [70]. По
данным О.В.Чубатого (1966) и С.В.Трохимчука (1968) в молодом лесу даже при
катастрофических ливнях (123мм в сутки) практически нет поверхностного
стока; в теплый период спелый лес (соответственно буковый и еловый) задер-
живает 42-49% осадков, а в холодный период ель задерживает 32% и бук 15%
[70]. Коэффициент поверхностного стока (Кпс) в спелом лесу увеличивается по
мере возрастания угла наклона (крутизны) склонов (J); Кпс=0,002 при J=11о;
Кпс=0,033 при J=21о; Кпс=0,042 при J=32о. На пастбищах Кпс=0,5-0,6 при J>=5 о и
Кпс=0,67 при J=24о [70].
Таким образом, состояние растительного покрова оказывает значитель-
ное влияние на величину поверхностного стока, от чего зависят интенсивность
и масштабы смыва взвешенных и растворенных веществ-загрязнителей вод-
ной среды. Кроме того, отдельные виды растений могут служить непосредст-
венным источником загрязнения водной среды цветочной пыльцой, пухом
(одуванчик, тополь и др), обломками древесины и др.
3.2.3. Климатические условия и поверхностный смыв
в водосборном бассейне
Режим и общие черты процессов образования, удержания, накопления и
переноса загрязняющих веществ неодинаковы в районах с разным кли-
матом, причем, как фактор этих процессов климатические условия сле-
дует рассматривать с нескольких точек зрения:
- как совокупность различных природных явлений, обуславливающих
режим атмосферы в многолетнем плане;
- как совокупность постояннно действующих факторов, оказывающих
существенное влияние на разрушение коренных и осадочных горных по-
род и процессы образования, удержания, накопления и переноса загряз-
няющих веществ;
- как конкретные кратковременные метеоусловия, вызывающие па-
водки с резко повышенными расходами воды, взвешенных наносов и
площадным смывом взвешенных и растворенных веществ;
- как конкретные относительно кратковременные метеоусловия, спо-
собствующие возникновению опасных природных или природно- антро-
погенных явлений (лавин, оползней, обвалов и др.), прямо или косвенно
влияющих на процессы образования, удержания, накопления и переноса
загрязняющих веществ.
Климатические условия определяют особенности и характер выветрива-
ния и разрушения коренных горных пород. В вершинной зоне горных хребтов
с холодным климатом, с частыми, резкими изменениями температуры и
влажности воздуха преобладает физическое выветривание, что приводит к на-
коплению крупнокускового материала с небольшим количеством мелких,
глинисто-пылеватых частиц. В прибрежных зонах с теплым и влажным кли-
матом горные породы подвергаются более глубоким химическим и биохими-
ческим изменениям, в результате которых образуются новые минералы, среди
которых глинистые играют основную роль.
Основными метеорологическими показателями, определяющими харак-
тер погоды и существенно влияющими на протекание процессов образования,
удержания, накопления и переноса загрязняющих веществ в водосборных
бассейнах, являются температура воздуха, количество и интенсивность атмо-
сферных осадков, особенно режим жидких осадков и температур. Напри-
мер, в горных условиях наибольшие объемы стока воды, взвешенных и др.
загрязняющих веществ приходятся на время весеннего половодья и разносе-
зонных паводков, размеры и длительность которых зависят от режима жид-
ких осадков и температур в период снеготаяния. Резкий подъем темпера-
туры вызывает таяние снега одновременно на разных высотах, что часто вы-
зывает селевые паводки, выносящие значительные количества глинистых и
грязевых материалов и преобразующие русла и поймы рек. Поэтому для оцен-
ки и прогнозирования явлений и процессов образования, удержания, накоп-
ления и переноса загрязняющих веществ необходимы климатологические
сведения с учетом их многолетних, внутригодовых и внутрисуточных колеба-
ний. С выпадением осадков обычно бывает связан сход и последующий
размыв оползней. Когда склоновый сток прекращается и река питается в
основном подземными водами, сток наносов формируется главным обра-
зом за счет руслового размыва (донных наносов и материала, вынесенно-
го в русло ранее за счет склоновых процессов).
В верхней зоне гор формируется умеренно континентальный климат
с избыточным и достаточным увлажнением, нежарким летом, мягкой
зимой и теплой осенью. Радиационные и циркуляционные условия обес-
печивают относительно высокие среднегодовые температуры воздуха в
Закавказье, защищенном горными хребтами от холодных масс воздуха,
поступающего с севера. Значительные колебания высот, ориентации до-
лин, экспозиции склонов и сложность рельефа обусловили резкие изме-
нения температурного режима в разных речных долинах и даже в разных
частях одних и тех же, сравнительно небольших по размерам водосборах
малых рек. Среднегодовые температуры заметно возрастают по направ-
лению к юго-востоку, хотя даже в районе Туапсе зимой во время вторже-
ния холодных масс воздуха температура может опускаться до ?-20°С [11].
Южнее устья р.Адерба вплоть до Туапсе возрастает количество атмо-
сферных осадков, к юго-востоку увеличивается сток рек (воды и нано-
сов); границей северо-западного и юго-восточного районов служит водо-
раздел рек Джубга и Шапсуго. Распределение температур определяется
главным образом высотой местности над уровнем моря, а также экспо-
зицией склонов и формами рельефа. На кавказском побережье РФ наи-
большее количество осадков (до 2500 мм за гож) выпадает в юго-
восточной части (от Туапсе до р.Псоу), наименьшее характерно для севе-
ро-западной части (?500-700 мм/год), при этом на подветренных склонах
количество осадков несколько уменьшается). Характерно неравномер-
ное выпадение осадков. Распределение осадков изменяется в зависимо-
сти от высоты местности, ориентации склонов и местоположения долин.
В периоды высокой водности количество осадков за отдельные месяцы
может в 2-3 раза превышать норму (среднемноголетние значения), что
может быть обусловлено частыми ливневыми дождями, нередко отли-
чающимися исключительной интенсивностью (до 2-5 мм/мин и выше) и
до 30-100 мм за ливень); ливни бывают десятки раз в году; продолжи-
тельность дождей бывает от нескольких минут до 2-3 суток непрерывно,
в связи с чем, гидрологический режим рек характерен наличием много-
численных паводков (до 30-40 в год), что обусловливает высокую актив-
ность эрозионно-аккумулятивных и связанных с ними оползневых и об-
вально-осыпных процессов в прирусловых зонах большинства рек побе-
режья [11]. Временные водотоки образуются, в основном, при выпадении
осадков и существуют обычно только в периоды паводков, а летом пол-
ностью пересыхают. В меженный период питание практически всех рек
идет за счет грунтовых вод (они находятся на значительной глубине, их
движение имеет трещинный характер). Свыше половины годового стока
рек проходит в осенне-зимний период - за счет выпадения большого ко-
личества осадков обложных дождей. Неравномерное выпадание осадков
сильно влияет на режим рек, на которых (даже небольших) формируют-
ся мощные паводки, часто приобретающие характер селевых потоков
[11]. Дождевые паводки на реках бывают в любое время года; они харак-
терны быстрым подъемом уровня на несколько метров. Пик паводка
проходит в течение 1?2 часов, затем начинается спад. Катастрофические
паводки в этом районе наиболее вероятны в период с 15 июля по 15 сен-
тября. В отдельные годы катастрофические паводки отмечены в осенне-
зимний период. Катастрофический паводок 1 августа 1991г. с макси-
мальным подъемом уровня воды в р.Туапсе до 11-12м, вызвал активиза-
цию эрозионных, оползневых, обвальных, селевых процессов в речных
долинах в районе Туапсе-Дагомыс. С продвижением на северо-запад эта
активность несколько снижается, что объясняется уменьшением количе-
ства атмосферных осадков и изменением гидрологических характери-
стик рек [11]. Во время паводка 1 августа 1991г. скорость потоков в ма-
лых реках достигала 3,5?5,5 м/с (в межень 0,2?0,7 м/с) [72]. Глубинные и
плановые деформации русла сохраняются (в той или иной степени) до
прохождения следующего паводка. По данным инженерно-геологических
изысканий, в нижнем течении реки Шепси продолжается процесс накоп-
ления аллювиальных отложений; хотя этот процесс и медленный, но
имеет место тенденция к повышению уровней реки (участок протяжен-
ностью 3-4 км) [72]. При прохождении паводков река Шепси несет значи-
тельное количество наносов; среднегодовой сток: взвешенных наносов
0,83 кг/сек; влекомых наносов 0,3 кг/сек (при модуле стока влекомых 160
т/км2) [72]. Одной из главных причин, приводящих к катастрофическим
наводнениям, является продолжающаяся вырубка лесов в верховье реки
Шепси, а также накопление аллювиальных отложений в русле реки
Шепси, в результате идет медленное повышение уровней в реке, приво-
дящих к затоплению прилегающих территорий [72].
В условиях чистой атмосферы при среднем содержании СО2 ?0,03%
и температуре 10оС дождевые воды имеют рН?5,6. В загазованной атмо-
сфере реакция среды дождевых вод становится кислой (рН=3,5-4,5) [73].
В случае действия кислотных дождей на почвенную систему важна роль
общего количества выпадающих осадков, которое способствует закисле-
нию почвы, усиливает коррозию и выветривание минералов, определяет
скорость ионообменных процессов.
3.2.4. Склоновые процессы и явления в водосборном бассейне
Самыми главными преобладающими современными экзогенными про-
цессами в развитии современного рельефа, которые формируют морфост-
руктуру речных долин и обуславливают интенсивность и масштабы
процессов образования, удержания, накопления и переноса загрязняю-
щих веществ, считаются геоморфологические процессы - площадная эрозия
и смыв грунта, линейная (овражная) эрозия, заболачивание, паводки, селевые
потоки, лавины, эрозионно-аккумулятивная работа рек и временных горных
водотоков, физическое выветривание пород, , оползневые, обвально-
осыпные, карстовые и др. явления. Склоны той или иной крутизны
представляют собой наиболее распространенный элемент рельефа и за-
нимают наибольшую площадь горных районов. К склонам приурочена
значительная доля пахотных угодий, активная хозяйственная деятель-
ность на которых стимулирует развитие эрозионных процессов. Так как
эта деятельность изменяет сложившееся равновесие между рельефом и
преобразующими его процессами, то склоновые территории, обладаю-
щие в естественных условиях большим запасом эрозионной стойкости,
часто превращаются в области интенсивной денудации с эрозионной
стойкостью, значительно ниже критической, в связи с чем, в извлечении
взвешенных и растворенныз веществ из почв и грунтов и переносе их в
водную среду заметную роль могут играть денудационные, эрозионные, эо-
ловые, флювиальные и др. явления и процессы. В прирусловых зонах
большинства рек побережья развиты эрозионно-аккумулятивные и свя-
занные с ними оползневые, обвально-осыпные процессы, активность ко-
торых обусловлена водным режимом рек. Пораженность эрозией в от-
дельных долинах рек Кавказского побережья РФ достигает 50-70% их
протяженности. Скорости боковой арозии низких террас могут достигать
нескольких десятков метров в год [11]. Ниже приведена краткая харак-
теристика склоновых процессов и явлений.
3.2.4.1. Лавины
Влияние лавин на интенсивность и масштабы стока взвешенных и рас-
творенных веществ-загрязнителей водной среды проявляется в основном
косвенно - путем выноса больших масс снега и обломочного материала
со склонов гор в долины, поймы и русла рек, что может непосредственно
деформировать русло и изменять режим стока рек, увеличивая образо-
вание и вынос загрязняющих веществ в море.
На юго-западном макросклоне Кавказского хребта, особенно в мно-
госнежные зимы на высотах около 800м и выше возможно образование
лавин. В годы с мощным снежным покровом (до 2-3м) сход лавин приоб-
ретает массовый характер.
Лавины сходят в основном в феврале-марте, они обычно возникают
вследствие срыва со склонов и гребней снежных <досок> и <карнизов>.
Н.А.Володичева (МГУ) предложила оценивать степень лавинной
опасности в зависимости от рельефа и мощности снежного покрова:
I - со значительной лавинной опасностью; этот район разделен на два
подрайона:
I-А - альпийское высокогорье с абсолютными высотами Z>=1500-
2000м н.у.м., высотой расчленения (перепадами максимальных и мини-
мальных абсолютных высот) ?Z>=500-1000м; высотой снежного покрова
hСн до 1,5м. Густая сеть мощных и среднемощных лавин, режим схода -
осенне-зимне-весенний.
I-Б - средне расчлененное, массивное, с платообразными водораздела-
ми среднегорье с Z=1000-1700м, ?Z=500-700м, hСн до 1м. Разреженная
сеть мощных и средне мощных лавин, режим схода - зимне-весенний.
II-В - со средней лавинной опасностью - среднерасчлененное, массив-
ное среднегорье с платообразными водоразделами и мягкими формами
склонов, Z=800-1500м, ?Z=400-600м, hСн до 1м. Разреженная сеть средне-
мощных лавин, режим схода - зимне-весенний.
III-Г - со слабой лавинной опасностью - средневысокие плато, глубо-
корасчлененные, с крутыми склонами долины, Z=800-1000м, ?Z=300-
500м, hСн до 0,5м. Редкая сеть среднемощных и маломощных лавин, схо-
дящих в многоснежные годы.
IV-Д - с потенциальной лавинной опасностью - среднегорье, средне
расчлененное, с резкими формами рельефа, Z=800-1500м, ?Z=400-600м,
hСн до 0,8м. В настоящее время безопасен, но при вырубке лесов возмож-
но образование лавин.
IV-Е - с потенциальной лавинной опасностью - низкогорье, средне
расчлененное, Z=600-800м, ?Z=200-400м, hСн до 0,5м. В настоящее время
безопасен, но при уничтожении лесов в отдельных местах возможен сход
лавин.
V-Ж - нелавиноопасный район - увалистые предгорья, возвышенно-
сти, межгорные котловины и низменные равнины.
Степень влияния на процессы образования, удержания, накопления и
переноса загрязняющих веществ определяется не столько количеством и
частотой схода лавин и объемом их выносов, сколько доступностью русел рек
для воздействия лавин. При достижении мощным лавинным выбросом
русла реки обычно образуются завальные перемычки, перегораживаю-
щие русло и создающие временные подпрудные озера, что в свою очередь
приводит к формированию отмелей из наносов, отлагающихся выше (от
запруды) по течению и к усиленному размыву русла ниже по течению
мощным потоком воды после прорыва запруды (образуется мощная волна,
значительно деформирующая русло реки и выносящая большие количества
взвешенных веществ, обломочного и др. материала и остатков древесины; не-
редко при этом формируется селевый поток).
Реже бывают мощные лавинные выносы (для этого, как правило,
требуются большие уклоны лавиносбросных лотков и значительное со-
держание скальной массы в лавинном выносе), которые, обрушившись с
большой скоростью и под большим углом атаки в русло реки, образуют
выбоины глубиной до нескольких метров, с выбросами руслового аллю-
вия объемом от десятков до тысяч кубометров.
Влажные лавины, сходящие в начале весны, движутся по грунту или
смешанным путем и выносят наибольшее количество обломочного мате-
риала, особенно когда лавины сходят по руслам потоков (с верховьев во-
досборов) и увлекают большое количество обломочного материала и
древесных остатков. Вся эта масса при движении по руслу водотока ув-
лекает все новые и новые неустойчивые участки склонов, обрушивает
крутые высокие берега, срезает лес. На конусе выноса накапливается
значительная масса твердого материала, которая покрывает дно доли-
ны. Из-за таких заторов и заломов иногда возникают паводки селевого
характера.
3.2.4.2. Селевые явления
На формирование русла и снабжение его твердыми материалами с широчай-
шим диапазоном крупности фракций (от долей микрона до нескольких метров
в поперечнике) существенное влияние оказывают селевые явления. Сель - это
горный поток, состоящий из воды и рыхлообломочных пород. От обычных во-
дотоков сели отличаются кратковременностью действия, внезапностью воз-
никновения, очень большой разрушительной мощностью потока, большим
количеством перемещаемых продуктов разрушения горных пород и значи-
тельным содержанием в них очень мелких фракций (до 1 мкм и мельче). Если
в обычных постоянных и временных горных водотоках содержание твердых
материалов обычно не превышает 1% объема потока, то в селевых потоках
оно составляет от 10-15% до 60-70%, что обусловливает огромную разруши-
тельную силу селей, динамические параметры которых вследствие больших
расходов, скорости движенияи и плотности селевой массы значительно выше,
чем у самых мощных неселевых потоков [74]. Это определяет качественно от-
личную от обычных горных потоков структуру селевых потоков и механизм
их действия. По составу селевые потоки делят на: наносовидные (плотность
потока 1100-1500кг/м3), грязевые (плотность 1600-2000кг/м3) и грязе-каменные
(плотность до 2100-2500кг/м3). Наносовидные (водокаменные) сели возникают
при прохождении сильного паводка, срывающего крупнообломочный матери-
ал (самоотмостку) и переносящего большое количество взвешенных и влеко-
мых наносов за счет своей транспортирующей способности. М.С.Гагошидзе
[75] и К.Л.Кузнецов [76] считают, что водокаменные потоки следует относить
не к селям, а к паводкам. С.М.Флейшман [74] подразделил сели на связные (в
них вода находится в связанном состоянии и поток представляет собой вязко-
пластичную среду) и несвязные (водокаменные), где вода является транспор-
тирующей средой. Грязекаменные сели отличаются низким содержанием воды
(15-20%) и вязкопластическими свойствами.
Селевые потоки обычно переносят материал, подготовленный процесса-
ми выветривания, и материал, ранее переотлагавшийся делювиальными,
пролювиальными, аллювиальными и оползневыми процессами, и только в
сравнительно небольших масштабах они непосредственно захватывают поро-
ды, слагающие склоны (И.Р.Соколовский, 1972). Согласно более поздним дан-
ным (М.М.Соседко и др., 1999), считается наоборот, что частые ливневые дож-
ди и паводки смывают рыхлообломочный материал и выносят в долины
ручьев и рек, поэтому его количество на водосборах ограниченно и преоблада-
ют водокаменные сели, а грязевые и грязекаменные бывают редко и связаны
они с оползнями и плывунами.
Литологический состав пород, слагающих склоны, определяет не только
количество, состав и мобильность продуктов выветривания, но в значитель-
ной степени и форму склонов. Сопоставление карт литологического состава и
типов селевых паводков свидетельствует о тесной зависимости типов селевых
паводков от литологии пород. В флишевых местностях в связи с относительно
малой устойчивостью флишевых пород и наличием благоприятных условий
для их разрушения, обычно скапливается большое количество материала,
пригодного для вовлечения в селевый поток, поэтому развитие селевых явле-
ний не так четко зависит от интенсивности процессов разрушения горных по-
род склонов и накопления исходных продуктов, как это имеет место во многих
других селевых районах.
Большинство селей формируются при прохождении ливневых дождей,
при совпадении ливня и бурного таяния снега, при длительных обложных до-
ждях. Во всех случаях для образования селя необходимо достаточное количест-
во рыхлообломочного материала, залегающего на склоне или в тальвеге при
значительных уклонах (то есть в состоянии неустойчивого равновесия) и при-
ходящего в движение при взаимодействии с водой. Перемещение продуктов
выветривания и денудации со склонов в тальвеги может проходить в виде
оползней, оплывин, осовов, обвалов, осыпания, плоскостного смыва, солиф-
люкции (вязко-пластического течения протаивающих переувлажненных почв
и тонкодисперсных грунтов на пологих (2-15о) склонах) и т.д.
В селевом русле, где формируется и проходит селевый поток, выделяют
три основные зоны: формирования (зарождения), транспорта (транзита) и
отложения (аккумуляции). Эти зоны селевого бассейна являются частями
не всего бассейна, а русла и опирающихся на него бортов прилегающих
склонов; количественный параметр разграничения зон - литодинамиче-
ский критерий - величина бюджета наносов в створе русла [77]. В любом
случае для возникновения селя необходимо достаточное количество рыхлооб-
ломочного материала, залегающего на склоне или в тальвеге при значитель-
ных уклонах (то есть в состоянии неустойчивого равновесия) и приходящего в
движение при взаимодействии с водой. Кроме того, для возникновения селя
необходимы начальный импульс и эффект мультипликативности, то
есть, возрастание перемещаемой массы во много раз по сравнению с на-
чальным моментом [77]. Зона формирования (зарождения) - это место скоп-
ления рыхлообломочного материала на уклонах не менее 200%, как правило, в
своеобразных формах рельефа (селевых очагах). сочетающих необходимые ус-
ловия для накопления и обводнения рыхлого материала. После насыщения
водой мелкозема - заполнителя рыхлообломочных пород они теряют устойчи-
вость и приходят в движение. Зона транзита - это участок водосбора, где дви-
жется уже сформированный поток без существенных изменений в составе и
режиме, увеличивая свою массу за счет притоков и размывания берегов и рус-
ла. При этом часть грязекаменного материала отлагается, участки отложения
чередуются с участками захвата ранее отложившейся массы. Содержание
твердой фазы возрастает до тех пор, пока поток не перегрузится настолько, что
потеряет скорость и начнет освобождаться от наносов. Так поток движется,
пока не наступит вторичная перегрузка. Отложение твердой фазы происходит
и на поворотах (у выпуклого берега, в виде сплошных полей, окаймленных ва-
лом со стороны берега), и на прямых участках (образуя отдельные валы, вы-
тянутые вдоль по течению). Зоной транзита обычно бывают участки русла с
уклоном 200-20%. Зона отложения (аккумуляции селя) обычно бывает при
выходе реки из гор или в расширение (межгорную котловину с малыми укло-
нами) долины, где сели образуют мощные конусы выноса, которые часто сли-
ваются друг с другом, создавая предгорный шлейф. Грязе-каменная масса
обычно отлагается при уклоне менее 20%, но иногда и при уклоне 100-150%
[76]. В селевом бассейне может отсутствовать зона транзита, если селевый очаг
заканчивается конусом выноса или впадает в крупный водоток (при этом мо-
жет отсутствовать и зона отложений).
По условиям формирования селей выделяют две группы водотоков.
1) Сель возникает вследствие сдвига переувлажненного грунта. Отличи-
тельная черта этой группы - отсутствие постоянного водотока или очень ма-
лые расходы воды, что создает благоприятные условия для постепенного на-
копления рыхлообломочного материала в тальвегах в виде аллювиально-
делювиальных или гравитационных отложений. Такой очаг называют рыт-
виной [78], глубина рытвины - до 10м, уклон русла обычно более 400%о, сдвиг
потерявшего устойчивость переувлажненного массива происходит по относи-
тельному водоупору, котрым служат коренные породы или мерзлота.
2) Формирование селя связано с непосредственным взаимодействием вод-
ного паводка с рыхлообломочным материалом, приводящим к интенсивной
русловой эрозии и размыву мощных толщ рыхлообломочных отложений, в
которых сформировано русло. Такой селевый очаг называют селевым врезом.
На селевых реках влияние селей проявляется, прежде всего, через изменение
гранулометрического состава береговых и русловых отложений, морфометрию
русла, резкое увеличение расхода и мутности воды. Сселевые отложения ха-
рактерны заметным содержанием глинистых пылеватых фракций (2-3%), то-
гда как в русловых отложениях их практически нет.
Селевые явления представляют характерную особенность режима многих
горных рек, временных водотоков и суходолов (сухих русел). Распространен-
ность селей, их характеристики, частота и интенсивность зависят от гидроло-
го-климатических и геолого-морфологических условий водосборов рек. Раз-
рушительное действие селевых потоков приурочено в основном к сужениям
долин; область питания и в то же время и область разгрузки селевых потоков
приурочены к расширениям долин. Сужения долин часто соответствуют осям
антиклинальных складок (которые продолжают свое развитие) выходам более
стойких пород, зонам надвигов, что усиливает на таких участках интенсив-
ность донной эрозии и способствует образованию узких долин. Расширения до-
лин приурочены к выходам менее стойких пород, к зонам тектонических на-
рушений, к участкам, отстающим в поднятии. Таким образом, на развитии се-
левых явлений сказывается вся история развития горной страны, основные
этапы которой зафиксированы в наличии, поверхностей выравнивания, реч-
ных террас, ступенчатости склонов и др. элементах долин, задерживающих пе-
ремещение продуктов выветривания по склонам и способствующих их накоп-
лению. Особенно опасно усиление современной геологической деятельности в
прирусловой части селевых водосборов, заложенных в флишевых породах, где
рыхлый материал может легко вовлекаться в селевый сток.
Среди факторов, обусловливающих селевые явления, выделяются: рез-
кая расчлененность бассейнов горных рек, наличие крутых склонов, значи-
тельные уклоны русел, слабая денудационная стойкость флишевых пород,
значительная мощность отложений рыхлых материалов на склонах, распро-
страненность безлесных участков, большой поверхностный сток. Селевую
опасность усиливают: 1)преобладание водосборов с крутыми склонами пло-
щадного стока, 2)пересечение водными потоками обвально-осыпных склонов,
3)возрастание количества обломочного материала за счет площадного смыва,
усиленного вырубками леса. Из антропогенных причин отмечены не только
вырубки леса в прошлом, но и отсыпка отходов карьеров. Различия в величи-
не бассейнов сказываются незначительно на их активности.
Конусы выноса селей формируются в водоемах, в русле реки (где обычно
сразу размываются), на суше. Их длина большей частью 50-200м (иногда до
600-1300м), ширина 20-30м (до 100-200м), продольный уклон 0,26-0,009. Крутые
уклоны конусов выноса (0,26-0,13) присущи типичным селевым ручьям и бал-
кам, а пологие (0,04-0,009) - более крупным рекам. Средняя мощность отложе-
ний 0,5-1м (до 4-9м). Селевые отложения состоят в основном из плохо отсорти-
рованного материала (75%, коэф. несортированности Sн=4,5), 15% - среднесор-
тированного (Sн =4,5-2,5) и 10% хорошо отсортированного (Sн<2,5). Преобла-
дают сели малой мощности (до 10-20 тыс.м3) - ~85% и средней мощности (20-
100 тыс.м3) - ~13%.
Выделяются три группы селевых очагов: денудационные, гравитацион-
ные и водно-аккумулятивные. Они распространены, как правило, в узкой по-
лосе водосбора, непосредственно примыкающей к руслу. Денудационные ха-
рактерны для участков свежих лесосек и небольших пространств, лишенных
растительности (в основном выше границы леса). Гравитационные очаги объ-
единяют разнотипные оползни в коренных породах и в делювии. По размеру и
положению оползни разделяют на крупные, локальные и мелкие срывы, про-
тягивающиеся вдоль селеопасных русел. Оползневые и осыпные рыхлообло-
мочные грунты быстро размокают, теряют связность и легко вовлекаются в
селевой поток. Водноаккумулятивные очаги обычно представлены пролюви-
альными скоплениями в тальвегах и конусах выноса боковых потоков.
Сели возникают главным образом после дождей с интенсивностью 50-
100 мм/сут (53% всех случаев) и 20-50мм/сут (30%). Более редки сели при ин-
тенсивности выше 100 мм/сут - 14% и при небольших дождях с 10-20мм/сут
(3%.), но это одиночные случаи в местах с крутыми склонами и наличием
рыхлого материала в вымоинах, балках, ручьях и т.п. Наиболее частый меха-
низм формирования селей - размыв и смыв твердого материала, находящегося
в руслах и слагающего берега. Сели, связанные с прорывом заторов, редки,
причем заторы бывают образованы оползнями и завалами снега, льда, древе-
сины. Важную роль в интенсификации развития селевых явлений в ХХ веке
сыграли вырубки леса (особенно сплошные и на обвально осыпных склонах) и
применение наземной (вместо требуемой воздушно-подвесной) тракторной
трелевки (что повреждает грунтово-почвенный покров), а также увеличение
распаханности склонов, уничтожение дернового покрова при чрезмерном вы-
пасе скота и др., что значительно облегчает мобилизацию рыхлообломочного
материала. Интенсификация селевых явлений связывается не только со зна-
чительной вырубкой лесов, но и с усилением ливневой активности, что уско-
рило процессы выветривания, эрозии, развития оползней, осыпей, обвалов.
Селевая активность, обусловленная антропогенными факторами, увеличива-
ется по мере освоения горных территорий и может возникать там, где селей
раньше никогда не было [79].
3.2.4.3. Оползневые, обвальные и осыпные явления
В прирусловых зонах большинства рек Кавказского побережья развиты
эрозионно-аккумулятивные и связанные с ними оползневые, обвально-
осыпные процессы, активность которых обусловлена водным режимом
рек (до 30-40 паводков в год). Процессы площадного развития тут пред-
ставлены в основном оползнями, обвалами, осыпями, селями, главным
фактором активизации которых является режим атмосферных осадков.
Оползневые процессы наиболее характерны для Сочинского района, где
естественная пораженность составляет 30-40% территории, иногда дохо-
дя на некоторых участках до 60-90% при площадной активности ополз-
ней около 50%, а в отдельные, наиболее влажные годы - до 70%. Пора-
женность эрозией в отдельных долинах рек достигает 50-70% их протя-
женности (при скорости боковой эрозии низких террас до нескольких де-
сятков м в год) [11]. С продвижением на северо-запад средняя оползневая
пораженность несколько снижается, что объясняется уменьшением ко-
личества атмосферных осадков и изменением гидрологических характе-
ристик рек. В зонах развития мел-палеогенового флиша (Анапско-
Геленджикский район) средняя пораженность оползнями составляет все-
го 1-5% [11].
Оползневые и эрозионные явления, являются одним из главных по-
ставщиков материала для образования селей, усиливают линейную эро-
зию и плоскостной смыв мелкозема и поставку его в речные системы.
Характерная особенность многих оползневых явлений с точки зрения
влияния на интенсивность и масштабы стока взвешенных и растворенных
веществ-загрязнителей водной среды проявляется в основном косвенно -
путем выноса больших масс грязевого и обломочного материала со скло-
нов гор и бортов долин в поймы и русла рек, что может непосредственно
деформировать русло и изменять режим стока рек, увеличивая образо-
вание и вынос загрязняющих веществ в море.
Оползнями считают смещение масс горных пород вниз по склону
под влиянием силы тяжести, возникающие вследствие подмыва склона,
переувлажнения (особенно при наличии чередования водоупорных и во-
доносных пород), сейсмических толчков и др. воздействий. В зависимо-
сти от типа деформаций склона (откоса), механизма и масштабности их
проявлений, геологических условий склона, нагрузок и воздействий на
него, различают следующие типы оползневых проявлений [80]: а) ополз-
ни скольжения; б) оползни выдавливания; в) оползни вязкопластиче-
ские; г) сложные оползни; д) обвалы; е) вывалы; ж) обвалы-оползни; и)
оползни-обвалы; к) осыпи.
Различают две категории факторов, влияющих на состояние склона.
А. Факторы, определяющие напряженное состояние пород склона: вы-
сота и крутизна склона, подрезка склона вследствие антропогенных воз-
действий, абразия, эрозия, пригрузки верхней части склона (свал грунта,
устройство зданий, сооружений и т.п.), наличие подземных потоков грун-
товых вод, мощность и градиент фильтрационного потока, сейсмическое
и вибрационное воздействие на породы склона и др.;
Б. Факторы, формирующие прочностные характеристики пород скло-
на: вид, структура и текстура пород отдельных слоев, строение склона,
наклоны и раздробленность пластов, сопротивление сдвигу пород в пла-
сте.
Равновесие действующих в склоне напряжений нарушается либо в
результате воздействия факторов первой категории, повышающего на-
пряженное состояние пород, либо под влиянием факторов второй кате-
гории, вызывающих уменьшение прочностных характеристик пород,
или вследствие одновременного воздействия факторов обеих категорий.
Неоднородное строение склона при увеличении его крутизны или
нагрузки в верхней части способствует неравномерному повышению на-
пряжений в отдельных его слоях. При возникновении предельных на-
пряжений в более прочных слоях и их разрушении соответственно по-
вышаются напряжения в более слабых слоях. Если прочность пород при
этом недостаточна для восприятия напряжений, происходит лавинооб-
разное разрушение пород в зоне смещения. В склонах, сложенных глини-
стыми грунтами, в этой фазе нарушается структурная прочность пород и
возникает ползучесть. При нарушении устойчивости склона территории
из категории оползнеопасных переходят в категорию оползневых.
Причинами нарушения устойчивости склона (как главными, так и
второстепенными) могут быть [81]:
- геологическое строение склона, характер напластования пород и их
прочностные свойства;
- гидрогеологические условия, величина повышения уровней или пье-
зометрических напоров подземных вод, а также их связь с антропоген-
ными воздействиями;
- из менение химического состава подземных вод, вызывающее
изменение структурной прочности грунтов;
- изменение прочности пород вследствие выветривания, суффозион-
ные явления (выщелачивание и вынос мелких минеральных частиц по-
токами грунтовых вод, фильтрующихся в толще горных пород) в подно-
жии склона на участке высачивания фильтрационного потока;
- влияние сейсмических процессов;
- экспозиция склона, геоморфологические особенности его поверхно-
сти и др.;
- особенности изменения крутизны склона и нагрузок на склон, вели-
чину и скорость подрезки основания склона в результате абразии, эро-
зии, а также в процессе строительных работ;
- дополнительные нагрузки на склон вследствие складирования грун-
та, строительства зданий, сооружений и т. д.
Обвально-осыпные явления приурочены и распространены на
склонах высокой крутизны (круче 30-40о), где отслаиваются флиши,
сланцы, песчаники и др. горные породы различных свит. Наиболее
сильная раздробленность горных пород (а, следовательно, и их предрас-
положенность к разрушению) бывает в зонах региональных разломов.
Распространенность реликтовых каменных россыпей и осыпей особенно
усиливает обвально-осыпные явления в местах лесовырубок - на таких
склонах возобновление лесного покрова становится невозможным или
очень длительным. В целом обвалы встречаются сравнительно реже
оползней, большей частью в долинах малых рек и вызываются или обу-
словлены в основном антропогенной деятельностью (взрывные работы,
устройство карьеров, прокладка дорог и т.п.).
Размеры каменного материала в осыпях колеблются от 1-1,5м до 0,5-
3см. В долинах горных рек осыпные процессы являются источником на-
копления рыхлообломочного материала и могут стать одной из причин
возникновения селей. В очень редких случаях оползневая масса образует
плотину с постоянным озером. Осыпи, обвалы и нагромождения крупно-
обломочного материала большей частью расположены за пределами ру-
сел водотоков и могут заметно вовлекаться в процессы образования и
стока наносов, как правило, при посредстве гравитационных процессов,
лавин, селей и др. явлений.
На Западном Кавказе обширному развитию обвально-оползневых
явлений способствуют активные тектонические процессы и сейсмиче-
ские колебания. Здесь оползневые явления весьма распространены, осо-
бенно на делювиальных склонах и в долинах водотоков в Туапсинском и
Сочинском районах; тут оползни связаны со структурно-литологической
зональностью и приурочены делювиально-пролювиальным отложениям,
залегающим на мелкоритмичном флише с преобладанием глинистых
сланцев. Широкому развитию оползневых явлений способствует глини-
стый флиш, мягкие очертания склонов, развитый делювиальный, суг-
линистый покров. Оползневые цирки и очаги приурочены к верховьям
балок с постоянным водотоком и к нижним, более крутым склонам. В
отдельных бассейнах оползневые склоны приурочены к глинистым раз-
новидностям флиша и часто расчленены потоками и оврагами, являясь
источником питания селей. Обращает на себя внимание тот факт, что во
многих водосборах оползни сходят со склонов, сплошь покрытых бога-
той растительностью (древесной, кустарникпм, разнотравьем). В то же
время очень высока оползневая активность и на склонах с бедной расти-
тельностью и сильно эродированной поверхностью.
Для области тонкоритмичных флишевых образований характерно
развитие оползней-оплывин; размеры оплывших масс достигают сотен
метров по фронту и в глубину и до 10 тыс.м3 по объему. Оползневые тела,
конусы выноса, обнажения рыхлых пород, врезы в них во многих случа-
ях преобразуют, загромождают, иногда перегораживают русло и пойму,
поставляют в них лессовые, суглинистые, обломочные материалы, яв-
ляются очагами образования наносов, создают предпосылки возникно-
вения селей. При полном перегораживании русла оползневой массой
возможно образование недолговечных подпрудных озер; при последую-
щем прорыве дамбы мутность воды в реках возрастает до 30-50кг/м3,
может образоваться селевый поток, который еще больше увеличивает
образование и вынос загрязняющих веществ в море.
3.2.4.4. Процессы выветривания и денудации горных пород
Взвешенные (в основном именно ими определяется количество и ка-
чество загрязнителей водной среды) наносы водотоков формируются за
счет поступления по склонам гор обломочного материала, образующего-
ся преимущественно за счет разрушения коренных горных пород (про-
цессы выветривания и денудации), а также за счет поступления в русла
других отложений. Как известно из геологии, выветривание - это про-
цесс механического разрушения и химического изменения горных пород
и минералов в условиях земной поверхности и приповерхностных слоёв
литосферы, происходящий под влиянием различных атмосферных аген-
тов (атмосферные осадки, ветер, сезонные и суточные колебания темпе-
ратуры воздуха, воздействие на породы атмосферного кислорода, угле-
кислоты и др.), грунтовых и поверхностных вод, жизнедеятельности рас-
тительных и животных организмов и продуктов их разложения. Основ-
ные его виды - физическое, химическое, биологическое выветривание;
выделяют также солевое, морозное и своеобразный тип выветривания -
почвообразование. Различные его виды обычно действуют одновремен-
но, но в зависимости от состава и строения горных пород, характера
рельефа, особенностей климата и растительности преобладает тот или
иной вид выветривания; природные условия определяют также его ин-
тенсивность и скорость. Результат выветривания - образование своеоб-
разных форм рельефа, различных типов коры выветривания, некоторых
осадочных пород, многих полезных ископаемых и в том числе мелкодис-
персных частиц и растворимых веществ, которые могут служить загряз-
нителями водной среды. Горные породы по-разному подвержены про-
цессам выветривания, в зависимости от их возраста, водно-физических
свойств, содержания мелкозема и др. (см. подраздел 3.2.4.1.). Происхож-
дение главных катионов солевого состава морских вод связано с вывет-
риванием изверженных горных пород, а происхождение большинства
анионов - с дегазацией мантии [18]; по оценке В.М.Гольдшмидта на 1 кг
воды современного океана приходится 0,6 кг первичной изверженной
породы, полностью разрушившейся в процессе химического выветрива-
ния.
В верхней пригребневой зоне ГКХ и его отрогов преобладают про-
цессы физического выветривания - растрескивание и разрушение обна-
женных горных пород на обломки разной величины в результате резких
колебаний температуры (инсоляционное дневное нагревание сменяется
быстрым ночным охлаждением), периодической смены увлажнения и
высыхания (а в холодное время - и замерзания воды в трещинах и порах
пород). В нижней зоне гор и на побережье, а также на покрытых расти-
тельностью участках преобладают процессы химического (под воздейст-
вием кислорода, СО2, солей, кислот, щелочей, содержащихся в водных
средах - воздухе, воде, почвах, горных породах) и биохимического (свя-
занных с жизнедеятельностью организмов) выветривания, чему способ-
ствуют высокие температуры и увлажненность.
3.2.4.5. Эоловые процессы и явления
В некоторых горных местностях (например, в Украинских Карпатах - в
верховьях Черной Тисы и Быстрицы-Надворнянской, в верховьях
р.Турбат (бассейн Тересвы)) особо выделяются специфические эоловые
процессы, вызывающие сильные ветровые лесоповалы лесоломы (позже
эти обломки древесины выносятся лавинами, селевыми и водными по-
токами, гравитационными процессами в поймы и русла рек, где образу-
ют завалы, зачастую в смеси с обломками горных пород). Большие пло-
щади ветровалов встречаются там, где распространены обвально-
осыпные склоны и склоны площадного смыва, соответствующие зонам
залегания массивных песчаников и др. пород [82]. На таких склонах в
составе делювия преобладает грубообломочный материал, а корневая
система деревьев слабо закреплена. Неправильная вырубка лесов (поло-
сами и отдельными гнездами) вызывает усиление сноса мелкозема и ос-
лабление корневой системы. Не встречая сплошных лесных преград,
орографические ветры вызывают ветровалы, которые особенно усили-
ваются при наличии благоприятных орографических условий (окруже-
ние низкогорья более высокими грядами с глубокими седловинами - пу-
тями проникновения воздушных потоков).
На Западном Кавказе подобные процессы проявляются в небольших
масштабах, не вызывая особо значительного увеличения сдува и смыва
мелкозема, растительного и другого мусора в водную среду суши и моря.
Более существенный вклад в смыв и транспортировку различных за-
грязнителей вносят относительно редкие, но более разрушительные
смерчи и изливающиеся из них большие массы воды. Они довольно часто
случаются в различных местах Сочинского и Туапсинского районов.
В отдельные годы (как, например, в зимний сезон 2001-2002гг.) разруши-
тельное воздействие ветроломов дополняется и усиливается процессом
обледенения ветвей деревьев (во время дождей при температуре воздуха
ниже 0оС). Древесные обломки затем выносятся в море, обуславливая за-
грязнение акватории и берегов плавником и продуктами его разложения.
3.2.5. Морфологические характеристики бассейнов и гидрологический
режим постоянных и временных водотоков
Сток воды и наносов можно считать основным, постоянно (в некоторых
случаях - с ограниченными перерывами) действующим, активным фак-
тором русловых процессов, осуществляющим размыв и др. переформи-
рования русла, транспорт и аккумуляцию наносов и различных загряз-
няющих веществ. Деформации русла и связанные с ними интенсивность
и масштабы процессов образования, удержания, накопления и переноса
загрязняющих веществ в водосборных бассейнах зависят от расхода воды,
скорости течения, интенсивности нарастания, спада и длительности раз-
личных фаз водного режима (межень, половодье, паводок и др.).
Основные контуры речной сети определены первичным рельефом
поверхности, сложившейся в результате горообразовательных процессов,
впоследствии сильно видоизмененные в ходе эрозионно-аккумулятивной
деятельности водных потоков, а в исторические времена - также дея-
тельностью человека. Строение речного бассейна, его рельеф, характер
гидрографической сети, речных долин и русел влияют на режим и ход
процессов стекания осадков и гидрологический режим рек, а, следова-
тельно, и на вынос взвешенных и растворенных веществ природного и
антропогенного происхождения. Значительную роль в этом играют и та-
кие физико-географические факторы как лесистость, озерность, заболо-
ченность водосборных бассейнов, расход воды, уклоны русел и размер
частиц материалов, слагающих русла и поймы рек, которые в свою оче-
редь определяются морфологическими характеристиками водосборных
бассейнов.
Гидрографическая сеть Западного Кавказа и Крыма представлена в
основном реками и временными водотоками; остальные традиционные
элементы гидросети встречаются сравнительно редко; в частности, здесь
очень мало болот, озер и искусственных водоемов - прудов и водохрани-
лищ.
Заболоченные участки русел и лугов встречаются в водосборах мно-
гих рек, как в пойменной зоне, так и на склонах долин; в них происходит
практически полное осаждение влекомых и части взвешенных наносов
руслового стока и склонового плоскостного смыва. Мутность воды в ре-
ке ниже заболоченных участков почти на протяжении всего года невели-
ка и поток, как и положено на начальном участке нижнего бьефа, обла-
дает повышенной размывающей способностью и вскоре образует глубо-
кий врез либо в коренных породах, либо в толщах отложений.
В горных районах реки длиной до 10 км обычно составляют более
98% от общего числа рек; их общая длина составляет ?85% от общей
длины всех рек. К числу морфометрических характеристик бассейнов
рек относят площадь, длину, среднюю ширину, средний уклон, среднюю
высоту и распределение площади бассейна по высотам (гипсографиче-
ская кривая), график изменения ширины бассейна по длине реки, гра-
фик нарастания площади по длине реки. Степень обводненности (насы-
щенности территории постоянными водотоками) оценивают по величине
коэффициента густоты речной сети Г (км/км2), определяемого как отно-
шение суммарной длины всех постоянных водотоков (?Li) к площади их
водосборной территории (??Fi), (то есть: Г = ??Li/??Fi). По величинам Г оп-
ределяют среднюю длину склона ?скл (?скл = 1/2Г, км ), характеризующую
длину пути склонового стекания осадков. Чем реже речная сеть (меньше
коэффициент густоты речной сети Г), тем больший путь надо пройти во-
де по поверхности склона до русла приемного водотока. С возрастанием
пути поверхностного стекания осадков ?скл возрастают:
1) время добегания осадков до реки;
2) количество воды, впитываемой грунтом (инфильтрация);
3) расход склонового стока, а следовательно и его эрозионная спо-
собность, смыв и сток твердого материала и растворенных веществ в
пойму и русло реки.
Как известно из гидрологии рек, речная сеть распределяется по тер-
ритории неравномерно, в зависимости от количества осадков, геологиче-
ского строения и почвенно-растительного покрова, причем в нашей
стране максимальных значений (Г=1,5-2 км/км2, что соответствует длине
пути склонового стекания осадков ?скл?0,35-0,25 км) коэффициент густо-
ты речной сети достигает в наиболее богатых осадками районах - в
верхних частях лесного пояса Кавказа и Карпат. Бассейны рек заметно
различаются по развитости речной сети постоянных водотоков, более
высокой в приводораздельных частях главных (по абсолютной высоте)
хребтов и резко снижающейся в зонах ветровой тени, в низкогорье и в
долинах крупных рек. Чем реже речная сеть (меньше коэффициент гус-
тоты речной сети Г), тем больший путь надо пройти воде по поверхности
склона до русла приемного водотока. Сочинский район (протяженность
около 100 км от водораздела рек Макопсе и Шепси до р.Псоу) характерен
самой насыщенной гидросетью в РФ. В его границах расположено 20 рек
длиной более 10 км и множество более мелких водотоков.
Важное значение на продолжительность половодья и паводков, на
форму их гидрографов, а следовательно, и на вынос взвешенных и рас-
творенных веществ оказывают длина и ширина водосборного бассейна.
В бассейнах большой длины гидрограф более растянут, так как вода до-
бегает дольше, чем в коротких бассейнах. Чем шире бассейн, тем больше
его водосборная площадь, тем больше воды поступает в русло, тем выше
половодье и паводки, а следовательно, и вынос взвешенных и раство-
ренных веществ. Наибольшую среднюю длину (а, следовательно, и пло-
щадь бассейна) имеют реки с малым числом притоков или вообще не
имеющие протоков.
В соответствии с изменением ширины происходит возрастание пло-
щади водосборного бассейна F: постепенное возрастание F по мере уве-
личения длины реки сменяется скачкообразным увеличением F при
впадении притоков, а следовательно, и на вынос взвешенных и раство-
ренных веществ.
Как известно из гидрологии рек, характер сочленения притоков с
главным руслом и их распределение в речной системе влияют на про-
должительность и форму волны половодья и паводков, а, следовательно,
и на вынос взвешенных и растворенных веществ. В вытянутом бассейне
с равномерным расположением притоков время добегания осадков до
замыкающего створа более продолжительно и паводок имеет вытянутую
форму, а в округлом бассейне с радиальным расположением главных
притоков концентрация осадков в главном русле происходит быстрее и
гидрограф имеет более острую форму. Для условий малых горных рек
(длиной до 100 км и с площадью водосборного бассейна до 2 тыс. км2) это
правило сказывается не очень существенно, так как при длине подав-
ляющего большинства рек в пределах первых десятков километров и
скорости течения до 2-6 м/с (или ?7-20 км/час) паводочная волна дости-
гает моря за считанные часы.
Приведенные данные показывают, что как малые длина и ширина,
так и обычно узкая, вытянутая форма водосборных бассейнов горных
рек способствуют быстрому нарастанию паводочной волны, заострению
и повышению пиков гидрографов половодья и паводков, что в свою оче-
редь определяет характер, интенсивность протекания и масштабы ру-
словых и пойменных процессов, а следовательно, и вынос взвешенных и
растворенных веществ.
Примерно такое же влияние на характеристики паводков и на вы-
нос взвешенных и растворенных веществ оказывают крутизна склонов и
уклон водосборного бассейна [83]. Горные районы Западного Кавказа и
Крыма отличаются сильной расчлененностью рельефа, большой крутиз-
ной склонов, а, следовательно, и большими уклонами водосборных бас-
сейнов. В горах относительно пологие (крутизна до 10о, уклон до 0,18) по-
верхности встречаются только в днищах долин (поймы и террасы) и у
устьевых участков рек. Для большей части территории уклон поверхно-
стей склонов колеблется в пределах 0,3-1, но нередко достигает 1,5-2 и
даже выше. Средние уклоны большинства бассейнов лежат в пределах
0,25-0,4 (14-22о), а для совсем малых (длиной до 10-15км) доходят до 0,5-
0,6 (27-30о). Это способствует увеличению стока наносов и максимально-
го стока воды, усилению поверхностного смыва и склоновой эрозии, по-
вышению скорости стекания осадков и полых вод, увеличивает высоту
паводков, интенсивность русловых процессов и масштабы их последст-
вий.
Сток воды и наносов может существенно зависеть от распределения
площади водосборного бассейна по высотным интервалам. Значения
средних высот водосборных бассейнов (Zср) для большинства рек района
составляют от 200м до 500м. Значения средних квадратичных отклоне-
ний (?Z) высотных интервалов от средней высоты составляют от 74м до
220м; здесь минимальные значения ?Z = 74-100м имеют либо реки низко-
горья (целиком протекающие в прибрежной зоне), либо верхние участки
многих среднегорных рек, у которых днища долин еще слабо врезаны
относительно приводораздельных участков). Самые большие значения
?Z (порядка 200м и более) отмечены у рек, стекающих с самых высоких
участков гор и имеющих значительные перепады высот ?Z. Таким обра-
зом, сравнительно небольшие значения ?Z содействуют увеличению вы-
соты половодья и сокращению его продолжительности, что соответст-
вующим образом отражается на русловых и пойменных процессах и яв-
лениях.
Одним из важных факторов, определяющих протекание процессов
выноса наносов, является продольный профиль русла водотока (как из-
менение уклона по длине русла). Величина уклона определяет величину
скорости потока воды и наносов, энергетическую мощность потока (или
произведение расхода воды на уклон), степень сопротивляемости реки
внешним воздействиям на неё и, в общем случае, отражает закон вырав-
нивания транспортирующей способности потока: чем больше расход во-
ды в реке (Q) - тем меньше уклон реки (J) (то есть Q*J = const или J ~
1/Q). Поэтому средние уклоны рек имеют обратно пропорциональную за-
висимость с длиной реки (L), которая обычно прямо пропорциональна
расходу воды (то есть L ~ Q), следовательно, J ~ 1/L.
Как известно, общую (интегральную) форму продольного профиля
(как и любой другой линии) определяют частные (дифференциальные)
уклоны отдельных участков русла реки. Их распределение вдоль реки
было обусловлено действием многих факторов: морфологии долины, со-
става и свойств пород в русле (как коренных, так и наносных), расхода
воды, стока наносов и др. Среди известных (Р.С.Чалов, 1979) типов форм
продольного профиля рек (прямолинейных, вогнутых, выпуклых, сту-
пенчатых) в нашем районе наиболее распространена вогнуто-
ступенчатая форма. Вогнутость формы профиля объясняется последова-
тельным нарастанием водности (расхода воды) от истоков до выхода ре-
ки из гор или в межгорную котловину, что в сооответствии с теоретиче-
ской зависимостью J ~ 1/L обусловливает большие уклоны на обычно
маловодном участке истока и постепенное уменьшение уклона по на-
правлению к низовью, по мере возрастания длины и водности реки. Ук-
лоны горных рек на участке истоков (L?300-800м) достигают 200-300% (и
выше), в верховьях они снижаются до ?100% при глубине вреза долин до
400м и более, а при выходе из гор снижаются до 10-20% (а перед впадени-
ем в море - и до 2-1%. Скорость течения в руслах горных участков рек
составляет 2-3 м/с (в паводки - до 4-6 м/с), при выходе в прелгорья сни-
жается до 1,5-2 м/с, а на участках аккумуляции наносов и боковой эрозии
- до 0,5-0,1 м/с.
С юго-западного макросклона Северо-Западного Кавказа на участке
побережья между г.Туапсе и пос.Леселидзе в Черное море впадают свыше
50 рек разной величины. В основном это короткие реки длиной менее 20-
40км и площадью водосбора менее 200-400 км2. Эти реки имеют
постоянный сток, но есть множество временных водотоков,
заполняющих разветвленную овражно-балочную сеть в периоды
интенсивных дождей; для них характерен нерегулярный, часто
селеобразный сток, который типичен и для более крупных рек, особенно
в их верховьях и в среднем течении. Почти все эти реки обеспечиваются
атмосферным питанием, которое поступает прямо или через подземный
сток [84]. Продольный профиль рек обычно представляет собой дугу, ее
верховья (примерно треть общей длины), наиболее круты, на этом
участке от истока - основной перепад высот, а ниже по течению
происходит резкое выполаживание русла и перепад высот не превышает
десятков м. Такой профиль русел обеспечивает селевый характер их
стока. Во время проливных дождей в верховьях смывается сносимый со
склонов глинистый и каменный материал, устремляющийся при
избытке влаги в виде грязекаменного потока вниз по круто падающему
верховью реки и быстро достигающий ее относительно пологой
приустьевой части. Сила инерции этого потока бывает такова, что он и
большую часть пологого профиля реки проходит в виде селя, достигая
устья и вынося в прибрежную волновую зону моря галечный материал, а
на шельф - илистый [11].
Особенности твердого стока рек во многом обусловлены условиями
выветривания горных пород, слагающих водосбор. Для верхних участ-
ков водосборов и истоков малых рек более характерны процессы высо-
когорного физического выветривания горных пород и нивальные про-
цессы, что местами выражается в преобладании стока воды под слоем
обломочного материала, при почти полном отсутствии влекомых и очень
малом стоке взвешенных наносов. Ниже по течению больше выражается
сильная залесенность водосборов малых горных рек, что, в свою очередь,
обусловило захламление участков русел некоторых рек обломками дре-
весины. Аргиллиты, глинистые песчаники и рассланцованные мергели
выветриваются особенно хорошо, представляя собой среду для мощных
очагов селеобразования, причем разовый вынос селя колеблется от 0,5 до
4 млн. м3; при этом мергельный материал образует в основном каменно-
грязевые или грязекаменные сели, в то время как известняки дают в
большей степени водно-каменные потоки [11].
В режиме стока воды малыми горными реками выделяются три ге-
нетических периода стока: межень (с октября по февраль включитель-
но), период снегового паводка (март--апрель), периоды дождевых павод-
ков. Режим питания определяется высотой водосбора: выше 600м - сне-
го-дождевое питание, а ниже 600м - дождевое и частично грунтовое. Ус-
ловия питания рек определяют не только режим их стока, но и их уро-
венный режим. В нижних частях бассейнов уровень воды в реке начина-
ет повышаться в марте, а в верхней - в апреле. Наивысшие уровни при-
ходятся на март-апрель. Величина среднего годового модуля стока из-
меняется по отдельным бассейнам от Мср=5-6 до Мср=50 и более (в районе
Сочи) л/с с км2. Средний многолетний модуль стока воды (Мср, л/с с 1
км2) основных рек четко зависит от средневзвешенной высоты водосбора
(Zср, м н.у.м.), закономерно возрастая с увеличением высоты и доли сне-
гового стока в питании.
Для малых горных рек максимальные срочные (Qмmax,) и макси-
мальные среднесуточные (Qсутmax,) расходы значительно (в 1,5-3,5 и более
раза) различаются между собой. При этом отношение Qмmax,/Qсутmax,
уменьшается при увеличении площади водосбора: 3,5-3,2 при F порядка
10км2, 2,1-1,6 при F=100км2, 1,3-1 при F более 1000км2, хотя имеются и
отклонения от этой зависимости. Чем больше величина отношения
Qмmax,/Qсутmax,, тем выше степень неустойчивости русла реки, тем сильнее
может деформироваться русло. Таким образом, это отношение может
служить косвенным показателем эрозионной способности потока: чем
оно больше, тем больше деформации русла и вынос взвешенных и рас-
творенных веществ (при равных расходах воды).
Самые минимальные (срочные) расходы (Qминмин) на горных реках
во много раз меньше средних многолетних, причем эта разница зависит
от источников питания и водности реки. В меженный период сток в ос-
новном обусловлен грунтовыми водами. Минимальные срочные расхо-
ды в низкогорье наблюдаются преимущественно в декабре-феврале, в
конце лета и осенью, когда многие малые водотоки пересыхают полно-
стью.
Относительная изменчивость стока воды (коэффициент вариации
Сv) колеблется в пределах Сv=0,2-0,6, в зависимости от расположения
водосборного бассейна и др. факторов. Сv уменьшается при увеличении
высоты бассейна (на большей высоте уменьшается изменчивость водно-
сти, снежного покрова и роль испарения в водном балансе, кроме того,
возрастает частота выпадения дождей).
Особенности климата (короткие теплые зимы, жаркое сухое лето) и
подстилающей поверхности (горный и холмистый рельеф, геологическое
строение и др.) обусловили смешанный характер питания (дождевыми,
грунтовыми и талыми водами сезонных снегов), долю участия этих
источников питания, а также её изменение во времени и по территории.
Удельный вес каждого вида питания не превышает 50%. В среднем
наибольшая доля дождевого питания приходится на низкогорные реки;
грунтовое (подземное) и снеговое питание дают по 20-30%. С
увеличением высоты бассейнов доля грунтового и снегового питания
возрастает, а дождевого уменьшается (до 30-35%). Возрастание доли
грунтового питания связывают с расширением в верхних частях горных
склонов каменистых осыпей, способствующих переходу поверхностных
вод в подземные. В предгорьях доля грунтового питания также возрас-
тает до 30-40% за счет увеличения мощности водоносных толщ. В разные
по водоносности годы и в середине года вариация удельного вклада
источников питания возрастает. Особенно сильные (почти в 3 раза)
колебания доли сезонного стока приходятся на зиму; меньше (в ?1,5
раза) - на весну и еще меньше (10-12%) - на лето и осень. Водоносная
мера изменчивости стока внутри года зависит от природных и ан-
тропогенных факторов его урегулированности. Коэффициент природной
урегулированности рек возрастает с увеличением высоты и площади
бассейнов от 0,45 до 0,7 и выше [11]. Как следует из аналитического
обзора, максимальный мгновенный сток дождевых паводков в
несколько раз превышает максимальный мгновенный сток весеннего
половодья. Модуль максимального стока дождевых паводков также
выше, чем талых вод (дождевой сток составляет ?70% годового стока).
Коэффициент паводочности стока варьирует в довольно широких
пределах - от ?0,2 до 0,9 на разных реках и в разные гидрологические
годы. Для горных рек характерна чрезвычайно большая амплитуда
колебаний стока - в многолетнем плане минимальный суточный сток
(который может быть как зимой, так и летом в межпаводковый период)
может быть в тысячи раз меньше максимального. Для малых горных
рек не прослеживается четкой зависимости величины отношения между
наблюдавшимися значениями максимального и минимального стока
(Qмакс/Qмин) от размеров водосборного бассейна и принадлежности реки к
восточному или западному макросклону. Тепловые процессы зимой
вызывают образование льда на реках, что оказывает влияние на весь
гидрологический режим рек. Длительность свободного ото льда периода
на реках в среднем от ?200 до ?340 суток в году. Повышение удельной
энергии потоков в направлении к верховьям затрудняет там
установление ледового покрова, но способствует развитию
шугообразования, а на участках больших уклонов и скоростей течения
ледовый покров вообще не образуется.
С морфометрией речных долин тесно связано формирование зон
затопления поймы и берегов в периоды дождевых паводков и весеннего
половодья. Крупные реки по выходе из гор имеют широкие поймы, так
что ширина зоны затопления может достигать 2-3 км и более при
интенсивности подъема уровня 0,4-0,8м/ч (1,5-2,5м за 3-4 часа), скорости
течения 0,5-1 м/с и длительности затопления около суток. Так же быстро
протекает и спад уровня паводочных вод. Не вдаваясь в анализ
наводнения, как одного из грозных и опасных стихийных природных
явлений, вызывающих гибель людей и наносящих большой ущерб
хозяйству прибрежных районов, следует отметить, что они могут
оказывать двоякое воздействие на сток наносов. Наводнения вы-
зываются разными причинами: интенсивным таянием снегов,
продолжительными ливнями и др. В зависимости от характера речной
долины и количества воды, стекающей с водосборной площади, уровень
воды в период паводка (когда расходы воды в реке увеличиваются по
сравнению с меженью в десятки, сотни и тысячи раз) в реке может
подняться на высоту 10м и более, поскольку русло реки не может пропус-
тить такие массы воды. В приустьевой зоне вода разливается по долине
вширь, затопляя населенные пункты, сельхозугодья, дороги,
предприятия, нередко повреждает хозяйственные объекты,
припойменные земли размывает и заносит песком, илом и различным
мусором, в том числе смытыми и переотложенными почвой, сырьем, то-
пливом, материалами, полуфабрикатами, готовой продукцией [90]. По
размерам зоны затопления территории и составу затопляемых объектов
выделяют несколько категорий наводнений - от небольших
(затоплением затрагиваются только сенокосные угодья) до
катастрофических (затопление причиняет большой ущерб городам, маги-
стральным дорогам, мостам, противопаводковым и др. сооружениям).
Размеры воздействий наводнений на вынос и переотложение наносов
зависят не только от размеров затопления, но и от других факторов,
например, времени и продолжительности наводнения, быстроты
подъема воды, своевременности прогноза наступления наводнения.
Наводнение ранней весной и поздней осенью обычно смывают и
переотлагают большие количества почвенного материала
(свежевспаханная почва легче смывается), чем случившиеся перед
началом уборки урожая. Повторное наводнение, последовавшее через
небольшой промежуток времени, выносит меньше наносов, поскольку
им захватывается уже опустошенная зона, с которой смыто и унесено
все, что могли унести потоки.
Для Западного Кавказа в истоках и в верховьях рек прослеживается
зависимость типа Шзз(м)~L(км), а поскольку все реки имеют небольшую
длину (L), то и ширина зоны затопления (Шзз) при паводках также
сравнительно невелика и наводнения в классическом виде на них
проявляются слабо, хотя при мощных паводках наблюдается подъем
уровня воды на несколько метров (по сравнению с меженью) ([11], [72]),
резко увеличивается количество смываемого материала, его переотложе-
ния в расширениях долин и выноса в море.
При катастрофических паводках реки, заливая всю пойму, нередко
прокладывают себе новые русла и протоки, при этом сохраняя или же
занося отложениями прежние русла и протоки. Нередко паводочное
затопление поймы сопровождается не смывом, а наоборот - отложением
влекомых и взвешенных наносов на обочинах пойм и в виде ила и
наилка слоем толщиной до 1-3мм (в редких случаях и в отдельных
местах - больше). В последующем отложения ила могут полностью или
частично смываться при паводках или сдуваться ветром и
переотлагаться в виде пыли на прилегающих склонах и в пойменной
зоне. Таким образом, при наводнениях могут действовать процессы как
размыва берегов, русел и пойм, так и переотложения и аккумуляции
наносов. Общий итог (с точки зрения стока загрязняющих веществ) опре-
деляется конкретными морфологическими характеристиками реки и
гидрологическими характеристиками паводка, гранулометрическими и
др. характеристиками взвешенных и влекомых паводком наносов.
3.2.6. Русловые процессы постоянных и временных водотоков,
формирование и режим стока наносов реками
В условиях неоднородных ландшафтных характеристик горных стран и
большой изменчивости водного режима рек отмечается и разнообразие
стока наносов, однако, степень его изученности еще недостаточна для
глубоких обобщений.
Формирование стока взвешенных наносов состоит из двух фаз.
1) Насыщение мелкоземом дождевого (и в меньшей степени - талого)
стока на поверхности горных склонов. При этом жидкие осадки не
только переносят продукты предшествующего разрушения горных
пород, но и сами, начиная с момента их выпадения на склон, производят
значительную эрозионную работу. В этом их отличие от твердых
осадков, которые почти (за исключением града) не производят
эрозионной работы при выпадении и начинают её только после таяния,
при движении талой воды по склону и в русле. В формировании
склонового дождевого стока большое значение имеет интенсивность
осадков. Осадки повышенной интенсивности обуславливают
формирование нескольких дождевых паводков, из которых
складывается годовой дождевой смыв с поверхности водосбора.
2) Когда склоновый сток прекращается и река питается в основном
подземными водами, сток наносов формируется главным образом за счет
руслового размыва, то есть, происходит изменение стока вдоль реки.
Основным активным природным фактором формирования и стока
наносов горными реками является сток воды, на постоянных водотоках
непрерывно воздействующий на русло и изменяющий его морфологию
посредством вертикальных и горизонтальных деформаций. Однако,
заметные изменения происходят не в течение всего сезона, года и более
длительных периодов времени и не при всех расходах воды; степень
участия различных расходов воды определяется их величиной,
длительностью действия, частотой и скоростью изменения величины и
состава стока. В качестве объективного показателя для оценки влияния
природной обстановки на процессы формирования и стока наносов и
развития речных русел хорошо применимо понятие руслоформирующего
расхода воды, т.е. расхода, при котором в многолетнем плане наиболее
активно происходят русловые деформации и основной суммарный сток
наносов (взвешенных и влекомых). Он определяется величиной
размывающих скоростей водных потоков, длительностью их
воздействия на их ложе, а также "резкостью" и последовательностью
протекания расходов воды, и зависит от климатических и геолого-
геоморфологических условий местности.
В качестве критерия для оценки величины руслоформирующего
расхода воды (в дальнейшем обозначаемого Qф) разные авторы
принимают различные показатели: средние расходы половодья, средние
многолетние расходы воды, расходы, соответствующие уровню бровок
русла и др. Для конкретного створа реки Н.И.Маккавеев [85] предложил
зависимость суммарного расхода наносов (взвешенных и влекомых) Rобщ
от уклона русла (J) и расхода воды (Q):
Rобщ = ЭJnQm, кг/с (1)
где Э - "эрозионный" коэффициент учета неравномерности стока,
характера пород, слагающих русло, механического состава наносов,
поставляемых притоками, склоновыми процессами, талыми и
дождевыми водами;
n - показатель учета степени влияния уклона на расход наносов; n=1
для взвешенных наносов и n>1 - для влекомых наносов;
m - показатель учета степени влияния расхода воды на расход
наносов; m=~2 для равнинных рек (малых уклонов) и m=~3 для горных
рек (для больших продольных уклонов дна русла).
Кубический характер зависимости величины стока наносов от
расхода воды обуславливает различную долю участия в транспорте
наносов расходов воды разных сезонов: в межень она минимальна и
ограничена стрежневой зоной потока, но резко возрастает в периоды
паводков и половодья. Годовой расход наносов (Rгод) определяется не
только величиной мгновенных расходов (Ri), но и длительностью
промежутков времени их действия (ti):
Rгод = ?i=0годRi*ti , (2)
где суммация (?i=0год - знак суммации) проводится в течение всего года.
Даже при малых значениях текущего расхода наносов Ri в какой-то
период года (длительностью ti) общий расход их за весь период (Ri*ti)
может быть значительным при достаточно большой длительности этого
периода (ti). Отсюда следует, что небольшие расходы воды высокой
обеспеченности могут оказывать на русло не меньшее влияние, чем
максимальные расходы малой обеспеченности и длительности. Поэтому
руслоформирующими принято считать расходы воды (Qф), при которых
переносится (в многолетнем плане) максимальное количество наносов,
вследствие чего их влияние на формирование русла оказывается
наибольшим. Исходя из выражения (1), а также из того, что в той или
иной мере руслоформирующим расходом является каждый расход и
правильнее говорить о некотором диапазоне расходов, определяющих
основные деформации русла, Н.И.Маккавеев и Р.С.Чалов [86]
предложили определять величину Qф как максимум функции
Qф=f(АшJnQmP), то есть:
Qф=maх[f(АшJnQmP)], (3)
где J - средний уклон водной поверхности для каждого интервала
расходов;
Q - средная величина расхода воды в пределах интервалов, на
которые разбит весь диапазон расходов в данном створе;
Р - вероятность расходов каждого интервала;
Аш - коэффициент, зависящий от ширины разлива реки и равный:
Аш=1 до выхода воды на пойму; Аш=0,9 при ширине затопленной поймы
меньше двух ширин русла; Аш=0,5 - при ширине затопленной поймы
больше 10 ширин основного русла (для врезанных русел горных рек
обычно принимают Аш=1);
m - эмпирический параметр (показатель степени зависимости расхода
наносов от расхода воды); при отсутствии наблюдений за наносами
принимают: m=2 - для рек с песчаным ложем, m=2,5 - для рек с
гравийно-галечным ложем, m=3 - для рек с галечно-валунным ложем;
n - эмпирический параметр, обычно принимаемый равным n=1.
Здесь величина JnQm прямо пропорциональна суммарному расходу
взвешенных и влекомых наносов.
Н.И.Маккавеев и Р.С.Чалов [86] выделили три основные группы
русловые деформаций: 1) вертикальные, вызывающие трансформацию
продольного профиля реки (врезание или аккумуляция) и изменение
отметок дна русла;
- 2) горизонтальные, связанные с размывами (боковая эрозия) или
наращиванием берегов и образованием поймы;
- 3) движение донных гряд, перекатов, отмелей, кос и др. форм руслового
рельефа.
По времени своего проявления на данном створе они бывают двух
видов: 1) направленные (связанные с наиболее общими условиями
формирования русла и развивающиеся без изменения знака процесса в
течение длительных исторических или геологических отрезков времени)
и 2) периодические (или знакопеременные), обусловленные сезонными
или многолетними колебаниями водности реки и развитием русловых
форм. Каждый вид деформаций может проявляться на значительных по
протяженности участках реки (общие деформации) или на коротких
отрезках русла (местные деформации), регрессивно (против течения
реки) или трансгрессивно (вниз по течению). Скорости направленных
вертикальных деформаций, как правило, не превышают долей
миллиметра в год и в редких случаях достигают нескольких см в год, но,
тем не менее, они создают общий фон для развития других видов
русловых деформаций (на врезающейся реке более вероятны извилистые
неразветвленные русла, а на аккумулирующей - наоборот). Их конечным
результатом являются долины с террасами и аллювиальными толщами
или аллювиальные равнины.
Направленность, интенсивность и масштабы русловых деформаций
определяются соотношением состояния ложа реки (базовая,
основополагающая, хотя и пассивная составляющая часть системы
<русло-поток>), а также величины и режима стока реки (активная
составляющая часть системы), то есть, в конечном счете, количеством и
составом перемещаемых наносов. Поскольку расходы воды паводков в
десятки-сотни и тысячи раз больше меженных и среднемноголетних, они
обладают большей размывающей и транспортирующей способностью.
Направленность, интенсивность и масштабы процессов образования
и транспортировки наносов определяются условиями взаимодействия
жидкой и твердой фаз водных потоков со своими ложами, руслами и
берегами на отдельных участках и на всем протяжении реки в целом.
Состав и распространенность наносов, слагающих значительные
участки речных русел и образующих основные формы их рельефа,
обусловленные размывом дна и берегов и транспортом наносов, а также
склоновыми процессами, в интегральной форме определяют развитие
русловых деформаций, позволяют судить об устойчивости русла,
характере, возможной скорости и масштабах его переформирования.
Соотношением расхода наносов (взвешенных В и влекомых G) и
транспортирующей способности потока (Тр) определяются
закономерности формирования речных русел и динамические типы
русел [87]: I - эрозионные (размываемые, врезающиеся) - при G + В < Tp;
II - заиляемые (заносимые) - при G + В > Tp;
III - динамически устойчивые - при G + В = Tp.
По способу транспорта и крупности частиц наносы делят на
взвешенные и влекомые. Взвешенные наносы более-менее равномерно
распределены (взвешены) во всем объеме водного потока и
перемещаются по всему живому сечению потока. Влекомые наносы
располагаются и перемещаются только в придонном слое потока. В
условиях транспорта между ними происходит постоянный обмен,
поэтому в интервале крупности 0,1-1мм разделение наносов на
взвешенные и влекомые условно; пространственные (по сечению и
протяженности потока) и временные (в разные сезоны года, а в горах - и
в разное время суток) изменения кинетических и динамических
характеристик потока обусловливают взаимные переходы форм
транспорта наносов от одной к другой в разные фазы водного режима и в
разных частях русла [86]. В зависимости от кинетичности и структуры
потока, мелкие фракции влекомых наносов переходят во взвешенное
состояние, а наиболее крупные взвешенные частицы опускаются в
придонный слой потока. Критерием взаимного перехода взвешенных и
влекомых наносов принято считать разность между вертикальной
составляющей пульсационной скорости потока и гидравлической
крупностью частиц. Пульсации скорости потока возрастают от
поверхности к дну потока. По концепции Ю.А.Ибад-заде-Кулу Оглы [88]
под донными наносами следует понимать все наносы придонного слоя:
влекомые, полувзвешенные, перемещающиеся в потоке ниже того слоя,
который является зоной раздела областей с избытком и недостатком
энергии.
Исследование массообмена между взвешенными наносами и
русловыми отложениями (например, на горных реках Крыма [89])
показали, что практически на всех реках этот процесс реализуется в
диапазоне размеров минеральных частиц от 0,1 до 1мм. Выделявшаяся
граничная руслообразующая фракция изменяется по крупности от 0,25-
0,39 мм в верховьях до 0,4-0,5 мм в среднем течении и снижается до 0,13
мм на равнине. В то же время на горных реках в составе взвешенных
наносов и донных отложений могут отсутствовать общие фракции, что
говорит о незначительности обмена наносами между потоком и руслом
реки. Считают, что на горных реках на протяжении большей части года
взвешенные наносы не обмениваются с донными отложениями.
Руслоформирование тут происходит периодически - когда расходы воды
и скорости течения станут достаточными для размыва донных наносов,
слагающих русло [90]. Взаимоотношение между формами наносов
хорошо иллюстрируются на совмещенном графике Рd%=f(d)
интегральной зависимости содержания фракций наносов (Р) от их
крупности (d). Наличие в речном потоке генетически различных наносов
довольно часто выражено двумя горбами на дифференциальной кривой
распределения гранулометрического состава Рd%=f(d); линия раздела
между этими горбами (соответствующая граничному размеру взвеси dГр),
разделяет наносы на транзитные и руслоформирующие (то есть часть
взвешенных наносов является руслоформирующими). Способность
потока транзитом переносить большую часть склоновых наносов
предохраняет русло от заиливания. Такой горб-перегиб на интегральной
кривой фракционного состава может прослеживаться как для
взвешенных, так и для влекомых наносов и может свидетельствовать о
генетической неоднородности либо влекомых (приходящих в движение
вследствие размыва русла), либо взвешенных наносов (например, когда
взвешенные наносы на верхнем участке реки образуются в основном за
счет склонового стока, без заметного участия русловых мелких фракций,
достаточного запаса которых в русле верхнего участка практически нет,
тем более очень мелких фракций (диапазон размеров частиц от 0,001 до
0,05мм). В принципе это можно объяснить поступление в состав стока
техногенной пыли, выбрасываемой в атмосферу предприятиями,
расположенными либо в долине реки, либо принесенными из других
мест, однако для уверенного вывода требуются более детальные
специальные исследования [91].
Для русел различных типов характерны свои формы транспорта
наносов. Для русел с развитыми аллювиальными формами (РАФ)
характерен грядовый режим движения наносов; по мере увеличения
уклона происходит перенос гребней перекатов; поток спокойный в
межень и бурный в паводки. Возможны антидюнные формы,
соизмеримые с параметрами живого сечения. Для русел с неразвитыми
аллювиальными формами (НАФ) характерны бурный поток во все фазы
водного режима, более крупный аллювий, преобладание врезанных
русел, слабое развитие поймы, движение наносов под совместным
воздействием скоростного и гидростатического напоров; возрастает роль
воздействия в движении экстремальных паводков. Для порожисто-
водопадных русел (скульптурных, глыбово-валунных, безгрядовых,
бесструктурных) характерны ступенчатый профиль, скопления аллювия
зачастую беспорядочны, массовое перемещение наносов в результате
экстремальных паводков, аблювиальный эффект. Образование
перепадов уровня, порогов и водопадов на глыбах и обломках скал
является косвенной причиной перемещения таких крупных частиц
вследствие аблювиального эффекта. При больших уклонах русла вынос
мелкого материала в основании водопада может происходить уже при
небольших паводках, что приводит к размыванию ложа под крупным
обломком, потере им равновесия и смещению на некоторое расстояние,
зависящее от величины эрозионного вреза под глыбой, крутизны и
формы склона под глыбой. При неоднократных повторениях такого
подмыва-смещения глыба оказывается перемещенной на значительное
расстояние, а вслед за ней будут перемещены и более мелкие частицы,
находившиеся под её защитой. Результаты аблювиального эффекта
проявляются практически на всех малых реках с уклоном свыше 80% и
на небольших участках более крупных рек, где обвалы или селевые
притоков образуют порожисто-водопадное русло со значительным (более
20%) уклоном.
Ю.А.Ибад-Заде [88] отметил большую роль пульсаций в движении
донных наносов, которая связана с изменением их расхода вдоль гряды
(максимальные значения в районе гребня, минимальные, а иногда и
отрицательные - в подвалье) и с пульсацией скорости смещения самой
гряды. На реке Сулак такие пульсации происходили через 6-12 минут с
колебанием удельного расхода от 0,1-0,2 до 1-2 кг/(с*м). Период
пульсаций уменьшался при увеличении расхода воды, что, повидимому,
связано с крупномасштабными турбулентными возмущениями. На
р.Мзымте пульсации зафиксированы как при равномерном движении
сравнительно мелких наносов, так и при групповом движении крупных
частиц. Низкопериодные пульсации могут быть обусловлены
различными внешними воздействиями (размывами берегов, оползнями,
поступлением материала из притоков, заторами и т.д.).
Образование отмостки в галечно-валунных руслах определяется
дефицитом наносов. Количеством поступающего материала
определяются также размеры и положение зоны движения влекомых
наносов на дне реки - чем больше поступление наносов, тем шире полоса
движения наносов при равных гидравлических условиях. При полном
насыщениии (расход наносов равен транспортирующей способности
потока) движение влекомых наносов в виде поперечных скоплений
материала наблюдается по всей ширине русла. В близких к
критическому состоянию и бурных потоках с песчаным и гравийно-
галечным составом наносов основные формы перемещения наносов -
антидюны и движение наносов в виде узких лент или тонкого сплошного
потока (в зависимости от крупности поступающего сверху материала)
при практически гладкой поверхности дна. Отмечено, что при песчано-
гравийно-галечном составе донных отложений размер отмостки больше
при поступлении влекомых наносов с вышележащих участков, чем при
отсутствии поступления материала. Обьясняют это увеличением
турбулентных возмущений и пульсаций придонной скорости, а, сле-
довательно, и селективным вымыванием частиц при наличии слоя
движущихся наносов и гряд.
Уже давно установлена общая для всех горных стран основная
закономерность уменьшения крупности аллювия вниз по течению,
выраженная для горных рек более отчетливо, чем для равнинных. Это
объясняют как истиранием частиц при их перемещении, так и
гидравлической сортировкой при уменьшении уклонов русла и скорости
течения реки от истоков к устью [88]. Штельсер (1965) выделил 3 группы
причин, обусловливающих уменьшение размера частиц наносов:
влияние гидродинамических изменений (разделение, сортировка);
механическая обработка (уменьшение размера частиц по стадиям -
раздробление, выветривание); постепенное уменьшение размеров частиц
(износ, истирание) [88]. Д.Саймонс и К.Миллер (1962) установили, что
диаметр частиц наносов изменяется по длине реки по
экспоненциальному закону [88]. Расстояние, которое нужно пройти
частице породы вдоль по руслу реки, чтобы ее диаметр в результате
истирания уменьшился в два раза, равно (км): кварц - 150; гранит, гипс -
100-150; доломит - 60; известняк - 50; мергелистый известняк - 30.
Из анализа опубликованных материалов вытекает, что
формирование состава наносов является результатом деятельности реки
и ее притоков, а также эндогенных и экзогенных процессов.
Руслообразующие наносы малых горных рек и временных водотоков (в
основном - глыбы, валуны, галька, а в качестве их наполнителя - более
мелкие фракции) формируются за счет поступления по склонам гор
обломочного материала, образующегося в основном за счет разрушения
коренных пород, а также за счет поступления в русла других отложений. В
неоднородных (как по крупности, так и по петрографическому составу)
русловых отложениях в результате вымывания мелких фракций
образуются донные отложения или самоотмостка, крупность слагающих
их частиц превышает критические размеры, то есть эти частицы могут
только перемещаться по дну русла в виде слоя, но не уносятся в поток.
Частицы донных наносов перекрывают находящиеся ниже более мелкие
фракции и защищают их от размыва, повышая устойчивость русла. Во
время паводков усилившиеся потоки воды приводят в движение
частицы, слагающие отмостку, взмучивают более мелкий материал,
лежащий под отмосткой, в результате мутность речной воды возрастает
в десятки, сотни и тысячи раз. Потоки воды размывают берега и нередко
сносят большие участки их, беспорядочно углубляют русла или,
наоборот, отлагают наносы с образованием разнообразных форм
руслового и пойменного рельефа. Огромная энергия паводочных
потоков (особенно селевых, плотность которых в ~1,5-2 раза выше, чем
водных) позволяет перемещать обломки скал массой иногда в десятки и
даже сотни тонн. Во время паводков редкой повторяемости возможен
перенос водными потоками очень крупных обломков скал и камней при
мутности водо-каменных потоков - до 50-200 кг/м3 и выше. Во время
обычных снего-дождевых паводков обычно переносится лишь мелкозем
и мелкая щебенка, а насыщение потока твердой массой не превышает
30кг/м3. Первичные горные потоки с площадью водосбора 1,5-5 км2 во
время паводков имеют мутность от 5-15 до 50-70 кг/м3; в наносах
преобладает мелкозем (30-70% массы); при слое осадков более 20 мм
возможны грязекаменные и водокаменные селеподобные паводки с
мутностью до 250 кг/м3. В отдельных бассейнах сток наносов небольших
горных потоков формируется в основном за счет размыва ранее
отложенного материала конусов выноса, оползней, обнажений флиша.
При разрушении флиша характерно образование отдельных глыб из
пластинчатых сланцев и песчаников и вынос мелкозема,
образовавшегося из прослоев аргиллитов. Закономерности
формирования и обработки наносов в руслах горных рек почти
регулярно нарушаются не только за счет поступления наносов из
боковых притоков и склонового материала, но и выходами коренных
пород, где на протяжении от нескольких метров до нескольких
километров образуется врезанное скальное-порожистое или скальное
лотковое русло. Аллювиальные образования в таких местах редки,
малоразвиты и приурочены к изгибам русел, карманам в скальных
массивах, нижней части мысов или островов; на большем протяжении
скальных участков они практически отсутствуют вследствие
транзитного переноса наносов от очагов питания к зонам аккумуляции в
периоды паводков. Этим обусловлено широкое распространение частых
чередований плесовых и порожисто-водопадных участков и
специфический ступенчатый профиль русел, дополняемый искусственно
созданными ступенями-перепадами для создания подпора.
Установлено, что насыщение потока мелкими фракциями
существенно повышает его транспортирующую способность (по
отношению к донным наносам) и вызывает активное движение галечно-
валунного материала [92], что усиливает их истирание и образование
взвешенного стока. М.В.Куценко [93] исследовал динамику эрозионно-
аккумулятивных процессов, изучая связь между расходом наносов,
расходом воды и уклонами русел потоков. Полученные уравнения
регрессии для различных грунтов, слагающих ложе русел, показали, что
в то время как расходы воды вниз по течению потоков возрастают,
расходы наносов изменяются волнообразно, зоны эрозии и аккумуляции
закономерно сменяют одна другую вниз по течению. Наблюдения на
одном из потоков в течение 5 лет показали в разное время различные
результаты, описываются они различными уравнениями регрессии,
показавшими (для суглинков и лессов) даже обратную связь между
расходами воды и наносов (показатель степени m при Q в формуле (2-1)
равен m=-0,2 для суглинков и m=-1,7 для лессов). Отсюда автор сделал
вывод, что неудивительно, что существуют десятки методов расчета
смыва грунтов со склонов, свыше сотни формул для скорости потоков на
склонах.
3.2.5. Формирование и режим стока наносов постоянными
и временными водотоками
В условиях неоднородных ландшафтных характеристик горных стран и
большой изменчивости водного режима рек отмечается и разнообразие
стока наносов, однако, степень его изученности еще недостаточна для
глубоких обобщений.
Формирование стока взвешенных наносов состоит из двух фаз.
1) Насыщение мелкоземом дождевого (и в меньшей степени - талого)
стока на поверхности горных склонов. При этом жидкие осадки не
только переносят продукты предшествующего разрушения горных
пород, но и сами, начиная с момента их выпадения на склон, производят
значительную эрозионную работу. В этом их отличие от твердых
осадков, которые почти (за исключением града) не производят
эрозионной работы при выпадении и начинают её только после таяния,
при движении талой воды по склону и в русле. В формировании
склонового дождевого стока большое значение имеет интенсивность
осадков. Осадки повышенной интенсивности обуславливают
формирование нескольких дождевых паводков, из которых
складывается годовой дождевой смыв с поверхности водосбора.
2) Когда склоновый сток прекращается и река питается в основном
подземными водами, сток наносов формируется главным образом за счет
руслового размыва, то есть, происходит изменение стока вдоль реки.
Основным активным природным фактором формирования и стока
наносов горными реками является сток воды, на постоянных водотоках
непрерывно воздействующий на русло и изменяющий его морфологию
посредством вертикальных и горизонтальных деформаций. Однако,
заметные изменения происходят не в течение всего сезона, года и более
длительных периодов времени и не при всех расходах воды; степень
участия различных расходов воды определяется их величиной,
длительностью действия, частотой и скоростью изменения величины и
состава стока. В качестве объективного показателя для оценки влияния
природной обстановки на процессы формирования и стока наносов и
развития речных русел хорошо применимо понятие руслоформирующего
расхода воды, т.е. расхода, при котором в многолетнем плане наиболее
активно происходят русловые деформации и основной суммарный сток
наносов (взвешенных и влекомых). Он определяется величиной
размывающих скоростей водных потоков, длительностью их
воздействия на их ложе, а также "резкостью" и последовательностью
протекания расходов воды, и зависит от климатических и геолого-
геоморфологических условий местности.
В качестве критерия для оценки величины руслоформирующего
расхода воды (в дальнейшем обозначаемого Qф) разные авторы
принимают различные показатели: средние расходы половодья, средние
многолетние расходы воды, расходы, соответствующие уровню бровок
русла и др. Для конкретного створа реки Н.И.Маккавеев [85] предложил
зависимость суммарного расхода наносов (взвешенных и влекомых) Rобщ
от уклона русла (J) и расхода воды (Q):
Rобщ = ЭJnQm, кг/с (1)
где Э - "эрозионный" коэффициент учета неравномерности стока,
характера пород, слагающих русло, механического состава наносов,
поставляемых притоками, склоновыми процессами, талыми и
дождевыми водами;
n - показатель учета степени влияния уклона на расход наносов; n=1
для взвешенных наносов и n>1 - для влекомых наносов;
m - показатель учета степени влияния расхода воды на расход
наносов; m=~2 для равнинных рек (малых уклонов) и m=~3 для горных
рек (для больших продольных уклонов дна русла).
Кубический характер зависимости величины стока наносов от
расхода воды обуславливает различную долю участия в транспорте
наносов расходов воды разных сезонов: в межень она минимальна и
ограничена стрежневой зоной потока, но резко возрастает в периоды
паводков и половодья. Годовой расход наносов (Rгод) определяется не
только величиной мгновенных расходов (Ri), но и длительностью
промежутков времени их действия (ti):
Rгод = ?i=0годRi*ti , (2)
где суммация (?i=0год - знак суммации) проводится в течение всего года.
Даже при малых значениях текущего расхода наносов Ri в какой-то
период года (длительностью ti) общий расход их за весь период (Ri*ti)
может быть значительным при достаточно большой длительности этого
периода (ti). Отсюда следует, что небольшие расходы воды высокой
обеспеченности могут оказывать на русло не меньшее влияние, чем
максимальные расходы малой обеспеченности и длительности. Поэтому
руслоформирующими принято считать расходы воды (Qф), при которых
переносится (в многолетнем плане) максимальное количество наносов,
вследствие чего их влияние на формирование русла оказывается
наибольшим. Исходя из выражения (1), а также из того, что в той или
иной мере руслоформирующим расходом является каждый расход и
правильнее говорить о некотором диапазоне расходов, определяющих
основные деформации русла, Н.И.Маккавеев и Р.С.Чалов [86]
предложили определять величину Qф как максимум функции
Qф=f(АшJnQmP), то есть:
Qф=maх[f(АшJnQmP)], (3)
где J - средний уклон водной поверхности для каждого интервала
расходов;
Q - средная величина расхода воды в пределах интервалов, на
которые разбит весь диапазон расходов в данном створе;
Р - вероятность расходов каждого интервала;
Аш - коэффициент, зависящий от ширины разлива реки и равный:
Аш=1 до выхода воды на пойму; Аш=0,9 при ширине затопленной поймы
меньше двух ширин русла; Аш=0,5 - при ширине затопленной поймы
больше 10 ширин основного русла (для врезанных русел горных рек
обычно принимают Аш=1);
m - эмпирический параметр (показатель степени зависимости расхода
наносов от расхода воды); при отсутствии наблюдений за наносами
принимают: m=2 - для рек с песчаным ложем, m=2,5 - для рек с
гравийно-галечным ложем, m=3 - для рек с галечно-валунным ложем;
n - эмпирический параметр, обычно принимаемый равным n=1.
Здесь величина JnQm прямо пропорциональна суммарному расходу
взвешенных и влекомых наносов.
Н.И.Маккавеев и Р.С.Чалов [86] выделили три основные группы
русловые деформаций: 1) вертикальные, вызывающие трансформацию
продольного профиля реки (врезание или аккумуляция) и изменение
отметок дна русла;
- 2) горизонтальные, связанные с размывами (боковая эрозия) или
наращиванием берегов и образованием поймы;
- 3) движение донных гряд, перекатов, отмелей, кос и др. форм руслового
рельефа.
По времени своего проявления на данном створе они бывают двух
видов: 1) направленные (связанные с наиболее общими условиями
формирования русла и развивающиеся без изменения знака процесса в
течение длительных исторических или геологических отрезков времени)
и 2) периодические (или знакопеременные), обусловленные сезонными
или многолетними колебаниями водности реки и развитием русловых
форм. Каждый вид деформаций может проявляться на значительных по
протяженности участках реки (общие деформации) или на коротких
отрезках русла (местные деформации), регрессивно (против течения
реки) или трансгрессивно (вниз по течению). Скорости направленных
вертикальных деформаций, как правило, не превышают долей
миллиметра в год и в редких случаях достигают нескольких см в год, но,
тем не менее, они создают общий фон для развития других видов
русловых деформаций (на врезающейся реке более вероятны извилистые
неразветвленные русла, а на аккумулирующей - наоборот). Их конечным
результатом являются долины с террасами и аллювиальными толщами
или аллювиальные равнины.
Направленность, интенсивность и масштабы русловых деформаций
определяются соотношением состояния ложа реки (базовая,
основополагающая, хотя и пассивная составляющая часть системы
<русло-поток>), а также величины и режима стока реки (активная
составляющая часть системы), то есть, в конечном счете, количеством и
составом перемещаемых наносов. Поскольку расходы воды паводков в
десятки-сотни и тысячи раз больше меженных и среднемноголетних, они
обладают большей размывающей и транспортирующей способностью.
Направленность, интенсивность и масштабы процессов образования
и транспортировки наносов определяются условиями взаимодействия
жидкой и твердой фаз водных потоков со своими ложами, руслами и
берегами на отдельных участках и на всем протяжении реки в целом.
Состав и распространенность наносов, слагающих значительные
участки речных русел и образующих основные формы их рельефа,
обусловленные размывом дна и берегов и транспортом наносов, а также
склоновыми процессами, в интегральной форме определяют развитие
русловых деформаций, позволяют судить об устойчивости русла,
характере, возможной скорости и масштабах его переформирования.
Соотношением расхода наносов (взвешенных В и влекомых G) и
транспортирующей способности потока (Тр) определяются
закономерности формирования речных русел и динамические типы
русел [87]: I - эрозионные (размываемые, врезающиеся) - при G + В < Tp;
II - заиляемые (заносимые) - при G + В > Tp;
III - динамически устойчивые - при G + В = Tp.
По способу транспорта и крупности частиц наносы делят на
взвешенные и влекомые. Взвешенные наносы более-менее равномерно
распределены (взвешены) во всем объеме водного потока и
перемещаются по всему живому сечению потока. Влекомые наносы
располагаются и перемещаются только в придонном слое потока. В
условиях транспорта между ними происходит постоянный обмен,
поэтому в интервале крупности 0,1-1мм разделение наносов на
взвешенные и влекомые условно; пространственные (по сечению и
протяженности потока) и временные (в разные сезоны года, а в горах - и
в разное время суток) изменения кинетических и динамических
характеристик потока обусловливают взаимные переходы форм
транспорта наносов от одной к другой в разные фазы водного режима и в
разных частях русла [86]. В зависимости от кинетичности и структуры
потока, мелкие фракции влекомых наносов переходят во взвешенное
состояние, а наиболее крупные взвешенные частицы опускаются в
придонный слой потока. Критерием взаимного перехода взвешенных и
влекомых наносов принято считать разность между вертикальной
составляющей пульсационной скорости потока и гидравлической
крупностью частиц. Пульсации скорости потока возрастают от
поверхности к дну потока. По концепции Ю.А.Ибад-заде-Кулу Оглы [88]
под донными наносами следует понимать все наносы придонного слоя:
влекомые, полувзвешенные, перемещающиеся в потоке ниже того слоя,
который является зоной раздела областей с избытком и недостатком
энергии.
Исследование массообмена между взвешенными наносами и
русловыми отложениями (например, на горных реках Крыма [89])
показали, что практически на всех реках этот процесс реализуется в
диапазоне размеров минеральных частиц от 0,1 до 1мм. Выделявшаяся
граничная руслообразующая фракция изменяется по крупности от 0,25-
0,39 мм в верховьях до 0,4-0,5 мм в среднем течении и снижается до 0,13
мм на равнине. В то же время на горных реках в составе взвешенных
наносов и донных отложений могут отсутствовать общие фракции, что
говорит о незначительности обмена наносами между потоком и руслом
реки. Считают, что на горных реках на протяжении большей части года
взвешенные наносы не обмениваются с донными отложениями.
Руслоформирование тут происходит периодически - когда расходы воды
и скорости течения станут достаточными для размыва донных наносов,
слагающих русло [90]. Взаимоотношение между формами наносов
хорошо иллюстрируются на совмещенном графике Рd%=f(d)
интегральной зависимости содержания фракций наносов (Р) от их
крупности (d). Наличие в речном потоке генетически различных наносов
довольно часто выражено двумя горбами на дифференциальной кривой
распределения гранулометрического состава Рd%=f(d); линия раздела
между этими горбами (соответствующая граничному размеру взвеси dГр),
разделяет наносы на транзитные и руслоформирующие (то есть часть
взвешенных наносов является руслоформирующими). Способность
потока транзитом переносить большую часть склоновых наносов
предохраняет русло от заиливания. Такой горб-перегиб на интегральной
кривой фракционного состава может прослеживаться как для
взвешенных, так и для влекомых наносов и может свидетельствовать о
генетической неоднородности либо влекомых (приходящих в движение
вследствие размыва русла), либо взвешенных наносов (например, когда
взвешенные наносы на верхнем участке реки образуются в основном за
счет склонового стока, без заметного участия русловых мелких фракций,
достаточного запаса которых в русле верхнего участка практически нет,
тем более очень мелких фракций (диапазон размеров частиц от 0,001 до
0,05мм). В принципе это можно объяснить поступление в состав стока
техногенной пыли, выбрасываемой в атмосферу предприятиями,
расположенными либо в долине реки, либо принесенными из других
мест, однако для уверенного вывода требуются более детальные
специальные исследования [91].
Для русел различных типов характерны свои формы транспорта
наносов. Для русел с развитыми аллювиальными формами (РАФ)
характерен грядовый режим движения наносов; по мере увеличения
уклона происходит перенос гребней перекатов; поток спокойный в
межень и бурный в паводки. Возможны антидюнные формы,
соизмеримые с параметрами живого сечения. Для русел с неразвитыми
аллювиальными формами (НАФ) характерны бурный поток во все фазы
водного режима, более крупный аллювий, преобладание врезанных
русел, слабое развитие поймы, движение наносов под совместным
воздействием скоростного и гидростатического напоров; возрастает роль
воздействия в движении экстремальных паводков. Для порожисто-
водопадных русел (скульптурных, глыбово-валунных, безгрядовых,
бесструктурных) характерны ступенчатый профиль, скопления аллювия
зачастую беспорядочны, массовое перемещение наносов в результате
экстремальных паводков, аблювиальный эффект. Образование
перепадов уровня, порогов и водопадов на глыбах и обломках скал
является косвенной причиной перемещения таких крупных частиц
вследствие аблювиального эффекта. При больших уклонах русла вынос
мелкого материала в основании водопада может происходить уже при
небольших паводках, что приводит к размыванию ложа под крупным
обломком, потере им равновесия и смещению на некоторое расстояние,
зависящее от величины эрозионного вреза под глыбой, крутизны и
формы склона под глыбой. При неоднократных повторениях такого
подмыва-смещения глыба оказывается перемещенной на значительное
расстояние, а вслед за ней будут перемещены и более мелкие частицы,
находившиеся под её защитой. Результаты аблювиального эффекта
проявляются практически на всех малых реках с уклоном свыше 80% и
на небольших участках более крупных рек, где обвалы или селевые
притоков образуют порожисто-водопадное русло со значительным (более
20%) уклоном.
Ю.А.Ибад-Заде [88] отметил большую роль пульсаций в движении
донных наносов, которая связана с изменением их расхода вдоль гряды
(максимальные значения в районе гребня, минимальные, а иногда и
отрицательные - в подвалье) и с пульсацией скорости смещения самой
гряды. На реке Сулак такие пульсации происходили через 6-12 минут с
колебанием удельного расхода от 0,1-0,2 до 1-2 кг/(с*м). Период
пульсаций уменьшался при увеличении расхода воды, что, повидимому,
связано с крупномасштабными турбулентными возмущениями. На
р.Мзымте пульсации зафиксированы как при равномерном движении
сравнительно мелких наносов, так и при групповом движении крупных
частиц. Низкопериодные пульсации могут быть обусловлены
различными внешними воздействиями (размывами берегов, оползнями,
поступлением материала из притоков, заторами и т.д.).
Образование отмостки в галечно-валунных руслах определяется
дефицитом наносов. Количеством поступающего материала
определяются также размеры и положение зоны движения влекомых
наносов на дне реки - чем больше поступление наносов, тем шире полоса
движения наносов при равных гидравлических условиях. При полном
насыщениии (расход наносов равен транспортирующей способности
потока) движение влекомых наносов в виде поперечных скоплений
материала наблюдается по всей ширине русла. В близких к
критическому состоянию и бурных потоках с песчаным и гравийно-
галечным составом наносов основные формы перемещения наносов -
антидюны и движение наносов в виде узких лент или тонкого сплошного
потока (в зависимости от крупности поступающего сверху материала)
при практически гладкой поверхности дна. Отмечено, что при песчано-
гравийно-галечном составе донных отложений размер отмостки больше
при поступлении влекомых наносов с вышележащих участков, чем при
отсутствии поступления материала. Обьясняют это увеличением
турбулентных возмущений и пульсаций придонной скорости, а, сле-
довательно, и селективным вымыванием частиц при наличии слоя
движущихся наносов и гряд.
Уже давно установлена общая для всех горных стран основная
закономерность уменьшения крупности аллювия вниз по течению,
выраженная для горных рек более отчетливо, чем для равнинных. Это
объясняют как истиранием частиц при их перемещении, так и
гидравлической сортировкой при уменьшении уклонов русла и скорости
течения реки от истоков к устью [88]. Штельсер (1965) выделил 3 группы
причин, обусловливающих уменьшение размера частиц наносов:
влияние гидродинамических изменений (разделение, сортировка);
механическая обработка (уменьшение размера частиц по стадиям -
раздробление, выветривание); постепенное уменьшение размеров частиц
(износ, истирание) [88]. Д.Саймонс и К.Миллер (1962) установили, что
диаметр частиц наносов изменяется по длине реки по
экспоненциальному закону [88]. Расстояние, которое нужно пройти
частице породы вдоль по руслу реки, чтобы ее диаметр в результате
истирания уменьшился в два раза, равно (км): кварц - 150; гранит, гипс -
100-150; доломит - 60; известняк - 50; мергелистый известняк - 30.
3.2.7. Ориентировочная оценка природных источников
загрязнения прибрежной акватории моря)
Из анализа опубликованных материалов вытекает, что формирование
состава наносов является результатом деятельности реки и ее притоков,
а также эндогенных и экзогенных процессов. Руслообразующие наносы
малых горных рек и временных водотоков (в основном - глыбы, валуны,
галька, а в качестве их наполнителя - более мелкие фракции) формируются за
счет поступления по склонам гор обломочного материала, образующегося в
основном за счет разрушения коренных пород, а также за счет поступления в
русла других отложений. В неоднородных (как по крупности, так и по
петрографическому составу) русловых отложениях в результате
вымывания мелких фракций образуются донные отложения или
самоотмостка, крупность слагающих их частиц превышает критические
размеры, то есть эти частицы могут только перемещаться по дну русла в
виде слоя, но не уносятся в поток. Частицы донных наносов
перекрывают находящиеся ниже более мелкие фракции и защищают их
от размыва, повышая устойчивость русла. Во время паводков
усилившиеся потоки воды приводят в движение частицы, слагающие
отмостку, взмучивают более мелкий материал, лежащий под отмосткой,
в результате мутность речной воды возрастает в десятки, сотни и тысячи
раз. Потоки воды размывают берега и нередко сносят большие участки
их, беспорядочно углубляют русла или, наоборот, отлагают наносы с
образованием разнообразных форм руслового и пойменного рельефа.
Огромная энергия паводочных потоков (особенно селевых, плотность
которых в ~1,5-2 раза выше, чем водных) позволяет перемещать обломки
скал массой иногда в десятки и даже сотни тонн. Во время паводков
редкой повторяемости возможен перенос водными потоками очень
крупных обломков скал и камней при мутности водо-каменных потоков
- до 50-200 кг/м3 и выше. Во время обычных снего-дождевых паводков
обычно переносится лишь мелкозем и мелкая щебенка, а насыщение
потока твердой массой не превышает 30кг/м3. Первичные горные потоки
с площадью водосбора 1,5-5 км2 во время паводков имеют мутность от 5-
15 до 50-70 кг/м3; в наносах преобладает мелкозем (30-70% массы); при
слое осадков более 20 мм возможны грязекаменные и водокаменные
селеподобные паводки с мутностью до 250 кг/м3. В отдельных бассейнах
сток наносов небольших горных потоков формируется в основном за
счет размыва ранее отложенного материала конусов выноса, оползней,
обнажений флиша. При разрушении флиша характерно образование
отдельных глыб из пластинчатых сланцев и песчаников и вынос
мелкозема, образовавшегося из прослоев аргиллитов. Закономерности
формирования и обработки наносов в руслах горных рек почти
регулярно нарушаются не только за счет поступления наносов из
боковых притоков и склонового материала, но и выходами коренных
пород, где на протяжении от нескольких метров до нескольких
километров образуется врезанное скальное-порожистое или скальное
лотковое русло. Аллювиальные образования в таких местах редки,
малоразвиты и приурочены к изгибам русел, карманам в скальных
массивах, нижней части мысов или островов; на большем протяжении
скальных участков они практически отсутствуют вследствие
транзитного переноса наносов от очагов питания к зонам аккумуляции в
периоды паводков. Этим обусловлено широкое распространение частых
чередований плесовых и порожисто-водопадных участков и
специфический ступенчатый профиль русел, дополняемый искусственно
созданными ступенями-перепадами для создания подпора.
Поскольку насыщение потока мелкими фракциями существенно
повышает его транспортирующую способность (по отношению к донным
наносам) и вызывает активное движение галечно-валунного материала
[92], оно усиливает их истирание и образование взвешенного стока.
М.В.Куценко [93] исследовал динамику эрозионно-аккумулятивных
процессов, изучая связь между расходом наносов, расходом воды и
уклонами русел потоков. Полученные уравнения регрессии для
различных грунтов, слагающих ложе русел, показали, что в то время как
расходы воды вниз по течению потоков возрастают, расходы наносов
изменяются волнообразно, зоны эрозии и аккумуляции закономерно
сменяют одна другую вниз по течению. Наблюдения на одном из потоков
в течение 5 лет показали в разное время различные результаты,
описываются они различными уравнениями регрессии, показавшими
(для суглинков и лессов) даже обратную связь между расходами воды и
наносов (показатель степени m при Q в формуле (2-1) равен m=-0,2 для
суглинков и m=-1,7 для лессов). Отсюда автор сделал вывод, что
неудивительно, что существуют десятки методов расчета смыва грунтов
со склонов, свыше сотни формул для скорости потоков на склонах.
Данные о стоке взвешенных и влекомых наносов в бассейнах рек
юго-западного макросклона Северо-Западного Кавказа обобщены в
работах Г.Н.Хмаладзе (1978) и Н.И.Кочетова (1991). Согласно
Н.И.Кочетову (1991) [94], здесь впадают 25 водотоков, которые выносят
1395,4 тыс. м3/год твердых наносов (87,3% общего объема стока). Среднее
значение модуля стока составляет 344 м3/км2, а экстремальные
показатели характеризуются величинами 148 (р.Херота) и 448 (р.Шахе)
м3/км2 в год. Соотношение между влекомым и взвешенным стоком равно
0,34. В целом для рек РФ, впадающих в Черное море, средний объем
твердого стока составляет 1597,8 тыс. м3 при среднем модуле 299 м3/км2 и
соотношении между влекомым и взвешенным стоком 0,34 [11].
Многолетние колебания стока взвешенных наносов очень велики].
Более ранние (1978) данные Г.Н.Хмаладзе [84] по стоку взвешенных
и влекомых наносов приблизительно в 1,57 раза превышают более
поздние (1991) показатели Н.И.Кочетова [94]. Учитывая, что данные
Г.Н.Хмаладзе (1978) более детальны и обширны, им можно отдать
предпочтение. Выполненная нами обработка этих данных (см. работу
[91]) показала, что среднегодовые значения мутности воды отдельно взя-
тых рек колеблются в пределах от 195-214 г/м3 (на реках Вулан и Пшада)
до ~480 г/м3 на реках Цемес, Джубга, Хотецай. Среднегодовая мутность
всего стока воды всех учтенных рек составляет 337 г/м3. В целом по
району не прослеживается четкой связи мутности с высотным
положением водосборных бассейнов рек, хотя в целом принято считать,
что мутность рек и сток взвешенных наносов с высотой уменьшаются.
Наиболее низка (?25%) доля влекомых наносов (в общем стоке
наносов) у самых крупных (по стоку воды и наносов) рек (Мезыб,
Пшада, Нечепсухо), для которых она варьирует от 22% (Шапсухо) до
27% (Вулан, Агой). Для малых речушек она заметно выше и достигает
37% (Дюрсо, Тешебс)-41% (Первая Щель). В целом по участку от Анапы
до Туапсе доля влекомых наносов составляет ?26,5% от общего стока
наносов (667 тыс. т/год, в том числе 176 - влекомых и 491 - взвешенных,
при суммарном стоке воды 1457 млн. м3/год).
Обработка данных Н.И.Кочетова показала, что среднегодовая мутность
всего стока воды всех <мелких> рек 304 г/м3 и <крупных> - 170 г/м3 (здесь к
мелким (по терминологии Н.И.Кочетова) отнесены реки со средним годовым
стоком воды менее 100 млн. м3, а к крупным - реки со средним годовым стоком
воды более 100 млн. м3).
Величина среднего годового модуля стока воды в Краснодарском
регионе черноморского побережья изменяется по отдельным бассейнам
от 5-6 л/с с км2 в северо-западной части (в районе Новороссийска) до 40 и
более (56,5 у Мзымты) л/с с км2 в юго-восточной части; для основных рек
региона он закономерно возрастает с увеличением средневзвешенной
высоты расположения водосборного бассейна и доли снегового стока в
питании реки. По данным [11] реки северо-западного района (10 ос-
новных водотоков) поставляют к морю 202,4 тыс. м3/год обломочного
материала, что составляет 12,7% общего объема твердого стока рек всего
региона. Модуль твердого стока в среднем значении характеризуется
величиной 157 м3/км2, а экстремальные показатели составляют 91
(р.Цемес) и 267 м3/км2 в год (р.Джанхот); соотношение между влекомой и
взвешенной составляющими стока равно здесь 0,37 (Геоэкол., 2001);
модуль твердого стока в среднем значении характеризуется
величинами~150-300 т/(год*км2), а экстремальные показатели
составляют от 91 (р.Цемес) до 711 (в том числе - 552 взвешенных и 159
влекомых) (р.Мзымта) т/км2 в год.
Общий среднемноголетний сток наносов рек российской части юго-
западного склона ГКХ (от Сукко до Псоу включительно) составляет 2934
тыс. т/год, в том числе 762 - влекомых и 2172 - взвешенных, при
суммарном стоке воды 7245 тыс. м3/год. Доля влекомых наносов в общем
стоке наносов составляет в среднем около 30% для всех мелких рек и
около 25% для всех более крупных рек российского региона.
Крупные (среднегорные) реки имеют смешанное (атмосферное,
подземное и снеговое питание; мелкие реки (которых значительно
больше) питаются только теми водами, которые стекают со склонов при
дождях и снеготаянии. Почти все крупные реки сосредоточены в южной
части кавказского побережья РФ. В этом же направлении возрастает и
взвесенесущая способность этих рек, что показывает важную роль
климата и рельефа прибрежной суши в формировании речного стока в
море. Крупные реки, число которых в ~два раза меньше, чем мелких,
поставляют в прибрежную зону и на шельф по крайней мере в четыре
раза больше взвешенных и в три раза больше влекомых наносов [11].
Значительная часть взвешенных наносов в прибрежную акваторию
моря поступает со стоком малых горных рек (часть которых пересыхает
в жаркие месяцы). Во время интенсивных дождей и снеготаяния
смываются и сносятся в реки почвы, грунты, обломки горных пород,
растительный и древесный материал, а с урбанизированных территорий
- также всевозможный мусор, бытовые, транспортные, строительные,
производственные отходы, смыв с поверхностей дорог, площадей, дворов
и т. д. Процесс смыва твердых материалов достигает наибольшей
интенсивности на горных склонах с отсутствующим или ослабленным
растительным покровом.
Как и в других горных районах, главные факторы формирования
твердого стока - состав и свойства горных пород и почв, состояние
растительного покрова, эродированность территории, большая глубина
вреза речных долин, характер атмосферных осадков, отсутствие
природной и искусственной зарегулированности стока. В результате
совместного действия этих факторов мутность воды рек может
колебаться от нескольких г/м3 до сотен кг/м3.
Верховья малых рек и их притоков имеют крутопадающие узкие
долины (V-образные и реже - U-образные) характерны мощными
скоплениями глыб и обломков (размером до 3-4м), образующими вместе
с выходами коренных скальных пород пороги и водопады в русле. Почти
на всем протяжении горной части рек в их русла поступает большое
количество обломков камней и рыхлого материала из обвалов, осыпей,
оползней, оплывин и подмываемых берегов, с выносами боковых
притоков, селей, лавин. В горной части рек находится преимущественно
область питания наносами, а зоны их аккумуляции здесь относительно
редки и приурочены к расширениям и выположениям днищ долин.
Особенно велика роль склоновых процессов в питании рек наносами в
сужениях долин, в ущельях и теснинах, где несортированный и
необработанный твердый и рыхлый материал может со склонов
поступать непосредственно в русло. Крупными обломками завалены не
только верховья, но и отдельные участки среднего и нижнего течения
рек. Перед скоплениями глыб, а также в их гидродинамической тени и в
плесовых лощинах происходит аккумуляция более мелкого материала -
валунов, гальки, гравия; это снижает общую сортированность аллювия в
русле. Селевые выносы в крупных реках образуют скопления крупных
глыб и валунов с порожисто-водопадными участками, с уклоном до 20%
и более.
На участках рек, где уменьшается поступление селевого и
склонового материала в русло, на формирование состава наносов
большее влияние начинает оказывать морфология долины (чередование
расширений-сужений), определяющая гидравлические характеристики
потока (уклон русла, ширину, глубину и скорость потока и др.).
Большая часть грубообломочного материала перемещается
(подвергаясь по пути измельчению, окатыванию и сортировке и
пополнению за счет поступления наносов из боковых притоков и
склонового материала) во время паводков вниз, где в расширениях
выположенных долин образуется пойма и аллювиальные формы в виде
побочней, осередков и гряд, сложенных валунно-галечным материалом с
гравийно-песчаным наполнителем.
Состав наносов изменяется вниз по течению от обломков скал, глыб
и необработанного щебеночного материла в верхнем течении до галечно-
валунного (с включением более крупных обломков и более мелких
гравийно-песчаных фракций наполнителей) в днищах широких долин,
где происходит аккумуляция наносов, вынесенных паводками из
вышележащих участков бассейна реки.
Русловой аллювий малых горных рек сформирован в основном
валунами разных размеров с включением отдельных глыб и
наполнителя из гальки, гравия, а в застойных зонах потока и в
аллювиальной толще - и песка крупностью ?0,5-1 мм; в составе валунов
и галек преобладают округлые и овальные формы. Такой
гранулометрический состав более характерен для аллювия горных рек
юго-восточного участка побережья (ближе к Туапсе); в аллювии рек
северо-западного участка побережья больше плитняка неправильной
формы, ориентированного по направлению течения потока.
Неоднородный, необработанный материал, поступающий со склонов,
подвергается в русле обработке и гидравлической сортировке, при
которой потоком выносятся мелкие фракции, а на дне образуется слой из
более крупных отложений. При "руслоразрушающих" паводках в
движение приходит придонный слой наносов всех фракций. При спаде
паводка первыми останавливаются наиболее крупные фракции,
покрывая своим слоем аллювиальную толщу из несортированного
материала всех размеров. Общая тенденция к уменьшению среднего
размера руслообразующих наносов вниз по течению реки (что вызвано
уменьшением уклонов, дроблением и истиранием наносов), нарушаемая
влиянием селевых притоков, резко изменяющих. состав наносов главной
реки массовым выносом обломочного материала. Плавность
уменьшения крупности наносов по длине реки нарушается также
чередованием сужений и расширений долин. В сужениях (теснинах,
каньонах) формируются крупные скопления глыбово-валунного
материала, поступающего с крутых склонов. Выносы обломочного
материала из долины-притока и его отложения в днище долины-
приемника, как правило, вызывают подпруживание обеих рек,
накопление наносов на их подпруженных участках и выполаживание
уклонов на этих участках. Ниже конус выноса обычно вызывает
увеличение уклона русла реки-приемника. Такие выносы вызывают
местные увеличения крупности, необработанности и несортированности
материала наносов. Стеснение русла и увеличение скорости потока
способствует выносу мелкого материала за пределы сужения, в
результате чего в составе наносов возрастает доля крупных фракций.
Результаты натурных исследований не отвечают и зависимости среднего
диаметра отмостки (dСрОтм) от площади водосборного бассейна (F) и
среднего уклона реки (J) dСрОтм~F0,4J0,3, вытекающей из условия
формирования фракционного состава отмостки за счет гидравлической
сортировки руслообразующих наносов. Это объяснили действием
внешних (по отношению к системе "поток-русло") факторов,
определяющих поступление в русло наносов селевых потоков и
склоновых процессов [94]. В условиях сложного горного рельефа их
влияние столь велико, что затушевывает влияние собственно
гидравлических факторов, не наблюдается повсеместного закономерного
уменьшения крупности материала отмостки вниз по течению реки и
уменьшения несортированности материала, что свидетельствует о
преобладании влияния селевых выносов из боковых притоков над
влиянием морфологии долины, гидродинамических характеристик
водных потоков рек и изменения типов русел.
Взвесь стока рек района представлена преимущественно
мелкоалевритовым и алевритово-пелитовым материалом; больше всего
- мелкого и крупного алевритового, в несколько раз меньше - песчаного
и на порядок меньше - пелитового; в глинистом материале доминируют
гидрослюды (иллит) и монтмориллонит. Средневзвешенная крупность
частиц взвеси (dСР) наиболее часто лежит в пределах 0,02-0,08мм; она
несколько выше в реках с большей скоростью течения. При дождевых
паводках (особенно в их начале) dСР больше, чем в половодье, которое в
этом районе редко отличается от дождевого паводка. При возрастании
расхода воды dСР уменьшается, так как смытые со склонов водосбора
наносы мельче, чем те, что слагают русло. По химическому составу во
взвеси преобладают алюмо-силикаты и карбонаты кальция и магния; в
виде взвеси выносится основная масса стока токсичных металлов,
бенз/а/пирена, некоторых пестицидов [11].
Кафедрой физической географии Ростовского университета [95] в
1970-80-е годы проведено исследование галек в пробах пляжевых
отложений в различных бухтах участка побережья от Анапы до Туапсе.
Оценивали гальки по величине коэффициента сферичности (Ксф),
характеризующего степень приближения отдельной гальки к форме
идеального шара и обычно имеющего значения в пределах 0,3-0,8.
Процесс образования гальки можно представить так. Первоначально
происходит откалывание обломков от материнской породы в результате
действия экзогенных процессов. После откалывания начинается
транспортировка обломка, что и является началом изменения
первичной формы, полученной при откалывании. Галечный материал
может попасть на пляж бухты в результате транспортировки по руслу
реки или при движении по урезу воды вдоль берега. Галечные
отложения интегрально характеризуют процессы на побережье и на
территории речных водосборов. На коэффициент формы галек
оказывают влияние длина русла реки, уклон речного профиля, геоло-
гическое строение бассейна, степень его залесенности, распаханности и т.
п., наличие осыпей, обвалов, обнаженных склонов, как источников
крупнообломочного материала. Важную роль играют степень
переуглубления речных долин и мощность погребенного под дном реки
запаса рыхлых речных отложений, которые также дают поступление
материала на пляжи бухт (А.В.Островский, 1966). В прибрежной зоне на
форму галек существенное влияние оказывают поступление материала с
береговых обрывов и степень волновой активности, определяющая
истирание и перемещение обломочного материала. При поступлении в
бухту он может несколько изменить свои размеры в результате
истирания и раскалывания, но форма (или соотношение его трех
главных осей) остается постоянной в целом для бухты. Таким образом,
начиная от момента образования обломка породы и кончая формированием
пляжа на берегу моря, постоянно происходит измельчение горных пород (и
других материалов) с образованием взвешенныхх и растворенных
загрязнителей водной среды, причем этот процесс определяется в основном
геологическими и геоморфологическими условиями водосборного бассейна рай-
она. Значения коэффициента сферичности галек в соседних бухтах могут
значительно различаться, но это различие будет неизменным в течение
многих лет, что говорит о некоторой устойчивости литодинамической
системы в целом.
4. Основные виды загрязнителей моря и их источники
4.1. Ориентировочная сравнительная оценка загрязнителей
прибрежной акватории моря)
В таблице 1 приведена оценка сравнительной опасности для морской
среды 12 видов загрязняющих веществ (по данным [3]) (цифры в
столбцах 2-5 таблицы означают: О - нет настораживающих данных, 1 -
неопределенная опасность, 2 - незначительная, 3 - значительная, 4 -
большая опасность).
Как следует из таблицы 1, в целом по комплексу 4 показателей (вред
для живых ресурсов моря, опасность для здоровья человека, препятствие
деятельности человека в море, ухудшение эстетического эффекта)
наиболее тяжелые последствия вызывает
Таблица 1
Виды загрязняющих
веществ (средний
балл негативных
последствий)
Виды последствий загрязнения моря
Вред для
живых
ресурсов мо-
ря
Опасность
для
здоровья че-
ловека
Препятств
ие дея-
тельности
человека в
мре
Ухудшает
эсте-
тический эф-
фект
1
2
3
4
5
Радиоактивные
материалы (0,75)
О
3
О
О
Тяжелые металлы,
включая ртуть (2)
4
4
О
О
Другие
неорганические
вещества (1,5)
2-3
О -2
О -3
О -2
Твердый мусор (2,5)
2
О
4
4
Пестициды и
гербициды (1,6)
3-4
2-4
О
О
Нефть (2)
2
1
2
3
Органические химика-
лии (1,75)
О-4
О-3
О-3
О-4
Другие органические
отходы (2,1)
3
О
2
3-4
Коммунальные
сточные воды (3,5)
4
4
2
4
Детергенты, моющие
средства (0,75)
1
О
О
2
Отходы военной про-
мышленности, армии
и флота (0,5)
1
1
О
О
Нагретые воды (0,75)
3
О
О
О
Отвалы грунта и
инертные отходы (2)
3
О
2
3
сброс в море коммунальных сточных вод, средний балл негативных
последствий которого (3,5) значительно опережает любой из всех
остальных комплексных загрязнителей моря, в том числе твердый мусор
(средний балл негативных последствий 2,5), органические отходы, нефть,
отвалы грунта и инертные отходы, тяжелые металлы, включая ртуть
(средний балл негативных последствий 2-2,1). Сравнительно низкий
средний балл негативных последствий получили отходы военной
промышленности, армии и флота (0,5), детергенты и моющие средства,
радиоактивные материалы, нагретые воды (0,75).
По нашему мнению для условий прибрежных зон, ориентированных
на рекреацию, к приведенным в таблице 2 загрязняющим веществам
следует добавить еще взвешенные вещества, поскольку на самых
популярных пляжах Черного и Азовского морей именно взвешенные
вещества являются основным и, самое главное, - самым заметным (даже
"невооруженным" глазом) загрязнителем самой посещаемой зоны моря, в
которой бултыхаются большинство купальщиков (особенно детей и их
родных). А заметность "невооруженным глазом") загрязнителя оказывает
сильное психологическое воздействие, резко снижая эстетическую
привлекательность мест, где вода на пляже быстро мутнеет даже при
небольшом волнении. Да и для здоровья людей муть может представлять и
вред, и опасность.
Большая часть загрязняющих веществ поступает в море с берега.
Практически все виды источников загрязнения, приведенные в табл. 1, имеют
непосредственную связь с берегом или сушей, хотя некоторые из них могут
иметь и морское происхождение. Например, Р.Szefer [96], исследуя загрязнение
тяжелыми металлами поверхностных слоев донных отложений в южной части
Балтийского моря в пределах акватории Польши, установил положительную
связь между содержанием Co, Ni, Cs, Rb, Fe, Mg, Li, K и содержанием Аl;
фактор обогащения для первых близок к единице, что свидетельствует об их
приуроченности к глинистой фракции отложений, а их источником можно
считать горные породы, слагающие площадь водосборных бассейнов
впадающих в залив рек. Для Zn, Cd, Pb, Ag и P фактор обогащения намного
больше 1, что характерно для антропогенных загрязнений, Концентрация
химических элементов во многом определяется гранулометрическим составом
отложений: для большинства элементов их содержание повышается с
увеличением доли тонкой фракции (мельче 80 мкм). Определенных
закономерностей в распределении тяжелых металлов в отложениях по мере
удаления от береговой линии не установлено, однако статистический анализ
по R-фактору показал, что наиболее загрязнены отложения прибрежных вод,
особенно вблизи устьев рек. Установлено, что часть тяжелых металлов
привнесена в поверхностные слои донных отложений атмосферными
осадками. В будущем масса загрязнителей возрастет - по прогнозу
министерства энергетики США к 2020г. увеличится мировое потребление:
нефти не менее чем в 1,5-2, газа в 2, угля - как минимум в 1,4 раза [110].
Ниже в таблице 2 приведены ориентировочные данные (по нашей
оценке [91]) о доле вклада основных источников образования и стока
взвешенных наносов водотоками юго-западного макросклона Северо-
Западного Кавказа на участке между мысами Дооб (в ?10 км к югу от
г.Новороссийска) и Кодош (к С-З от г.Туапсе) (в % к общей массе стока
взвешенных веществ в море).
Как видно из таблицы 2, главным (69,4% общей массы стока) их
источником являются естественные процесссы и явления (к ним условно
отнесен небаланс, т.е.
Таблица 2
Показатель
Масса,
т/год
% к итогу
Средний многолетний сток взвешенных
веществ всеми водотоками - всего
490000
100,0
в том числе за счет:
А. Естественных процессов - всего
340000
69,4
в том числе:
1)Выветривание естественных обнажений
горных пород в водосборах рек
50000
10,2
2)Размыв выносов лавин
2400
0,5
3)Размыв выносов оползней
25000
5,1
4) Размыв селевых отложений
14000
2,9
5) Взвешенный сток селеподобных
потоков
100000
20,4
6)Русловой размыв
42000
8,6
7) Поверхностный смыв - всего
106000
21,6
в том числе: а) с залесенных склонов
6000
1,2
б) с естественных обнажений у рек
75000
15,3
в) прочие поступления
25000
5,1
Б. Совместных естественных и
антропогенных процессов - всего
150000
30,6
в том числе:
1) Линейная эрозия грунтовых дорог и
просек
3000
0,6
2) Поверхностный смыв - всего
127000
25,9
в том числе: а)со свежих лесосек
1400
0,3
б) с пастбищ с ненарушенной дерниной
1600
0,3
в) с пастбищ с нарушенной дерниной
10000
2,0
г) с антропогенных обнажений горных
пород (у дорог, просек и т.п.)
30000
6,1
д) размыв поверхности грунтовых дорог,
просек, площадок и т.п.
8000
1,6
е) с пахотных земель (пропашные
виноградники, сады и др.)
75000
15,3
ж) с приусадебных, дачных участков,
огородов
1000
0,2
3) Смыв пыли, грязи с поверхности дорог,
тротуаров, площадей и т.п.
20000
4,1
неучтенные поступления взвешенных веществ), в том числе:
выветривание естественных обнажений горных пород в водосборах рек
-10,2%; размыв выносов оползней - 5,1%; размыв выносов лавин - 0,5%;
взвешенный сток селеподобных потоков - 20,4%; размыв селевых
отложений - 2,9%; русловой размыв - 8,6%; поверхностный смыв - всего
- 21,6%, в том числе: с залесенных склонов - 1,2%; с естественных об-
нажений у рек - 15,3%. За счет совместных естественных и
антропогенных процессов - всего 30,6%, в том числе: линейная эрозия
просек, грунтовых дорог и обочин - 0,6%; поверхностный смыв - всего -
25,9%, в том числе: со свежих лссосек - 0,3%; с пастбищ с ненарушенной
дерниной - 0,3%; с пастбищ с нарушенной дерниной - 2%; с ан-
тропогенных обнажений горных пород (у дорог, просек и т.п.) - 6,1%;
размыв поверхности грунтовых дорог, просек, площадок и т.п. - 1,6%; с
пахотных земель (пропашные виноградники, сады и др.) - 15,3%; с
приусадебных, дачных участков, огородов - 0,2%; смыв пыли, грязи с
поверхности дорог, тротуаров, площадей и т.п. - 4,1%.
Сведения (полученные нами [112] для того же участка
<Новороссийск-Туапсе>) по массе поступлений загрязняющих веществ в
прибрежную акваторию моря и доле вклада различных процессов,
явлений, источников и веществ приведены в табл. 3. Для приведения
массы разных веществ к общей ПДК=1мг/л приняты ПДК веществ (мг/л)
для моря и водоемов рыбохозяйственные назначения (ПДКРХ).
Таблица 3
Процессы, явления, источники
поступления загрязняющих веществ в
море
Масса
поступления
% к общему по-
ступлению
ПДКрх
, мг/л
т/год
натура
-льных
т/год, при-
веден-ных
к ПДКрх=
1мг/л
данного
веществ
а
всех
вещест
в
1
2
3
4
5
6
Взвешеные вещества - всего
789400
1052533
100
71,23
0,75
Нефтепродукты - всего
623
12460
100,00
0,84
0,05
в том числе:
1) осаждение из атмосферы
10
200
1,61
0,01
0,05
2) поступление с судов
103
2060
16,53
0,14
0,05
3) поступление со стоком рек,
временных водотоков и стоков
510
10200
81,86
0,69
0,05
Бенз/а/пирен - всего
0,058
58000
100,00
3,92
0,00000
1
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
0,0046
4600
7,93
0,31
0,00000
1
2) поступление с выхлопными газами
судовых двигтелей и дизель-
генераторов
0,013
13000
22,41
0,88
0,00000
1
3) поступление со стоком рек,
временных водотоков и стоков
0,04
40000
68,97
2,71
0,00000
1
Азот аммонийный - всего
528
230
100,00
0,0155
2,3
в том числе:
1) с хоз-бытовыми стоками судов
5
2
0,95
0,0001
2,3
2) с хоз-бытовыми сточными водами
населенных пунктов и рекреации
492
214
93,18
0,0145
2,3
3) с поверхностным смывом с пастбищ
21
9
3,98
0,0006
2,3
4) с поверхностным смывом с пашни
10
4
1,89
0,0003
2,3
Органические вещества ХБСВ
(условно принято БПК5=2 мг/л)
6900
3450
100,00
0,2335
2
Фенолы
33
33000
100,00
2,2332
0,001
Альдегиды
54
5400
100,00
0,3654
0,01
Пестициды (ХОП, ФОС, ХФОС) -
поступление со стоком рек и
временных водотоков
0,114
11400
100,00
0,77
0,00001
Токсичные ("тяжелые") металлы -
всего
10421,7
9
301245
100,00
20,39
0,0346
в том числе: Железо - всего
9320
186400
61,88
12,61
0,05
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
1670
33400
11,09
2,26
0,05
2) поступление со стоком рек
7650
153000
50,79
10,35
0,05
Марганец - всего
555
11100
3,68
0,75
0,05
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
200
4000
1,33
0,27
0,05
2) поступление со стоком рек
355
7100
2,36
0,48
0,05
Медь - всего
133
26600
8,83
1,80
0,005
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
67
13400
4,45
0,91
0,005
2) поступление со стоком рек
66
13200
4,38
0,89
0,005
Цинк - всего
238
4760
1,58
0,32
0,05
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
65
1300
0,43
0,09
0,05
2) поступление со стоком рек
173
3460
1,15
0,23
0,05
Свинец - всего
56
5600
1,86
0,38
0,01
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
12
1200
0,4
0,08
0,01
2) поступление со стоком рек
44
4400
1,46
0,30
0,01
Кадмий - всего
6
600
0,20
0,04
0,01
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
4
400
0,13
0,03
0,01
2) поступление со стоком рек
2
200
0,07
0,01
0,01
Кобальт - всего
15
3000
1,00
0,20
0,005
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
2
400
0,13
0,03
0,005
2) поступление со стоком рек
13
2600
0,86
0,18
0,005
Никель - всего:
38
3800
1,26
0,26
0,01
в том числе:
1) осаждение из атмосферы
10
1000
0,33
0,07
0,01
2) поступление со стоком рек
28
2800
0,93
0,19
0,01
Ванадий - всего:
51
51000
16,93
3,45
0,001
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
34
34000
11,29
2,30
0,001
2) поступление со стоком рек
17
17000
5,64
1,15
0,001
Ртуть - всего:
0,035
350
0,12
0,02
0,0001
в том числе: 1) осаждение из
атмосферы
0,012
120
0,04
0,01
0,0001
2) поступление со стоком рек
0,023
230
0,08
0,02
0,0001
Хром - осаждение из атмосферы
8
8000
2,66
0,54
0,001
Серебро (принята ПДК=0,05 мг/л) -
всего:
1,75
35
0,012
0,0024
0,05
1) осаждение из атмосферы
0,15
3
0,001
0,0002
0,05
2) поступление со стоком рек
1,6
32
0,011
0,0022
0,05
Итого всех веществ
797484
1477718
100
100,00
0,5397
Как вилно из таблицы 3, в целом больше всего загрязнителей поступает
в море со стоком рек и временных водотоков.
4.2. Основные особенности химических элементов и их соединений
как загрязнителей поверхностных вод; источники их образования
и поступления в прибрежную зону моря
Кальций, магний, натрий, калий, стронций, кремний, алюминий,
углерод, фтор, бром, иод, бор, титан, железо и их соединения, а
также хлориды, сульфаты и некоторые др. ионы являются
постоянными компонентами химического состава природных вод,
чему способствует (в отличие от других компонентов) их
повсеместная распространенность в горных породах, а главными
источниками их поступления в поверхностные воды, а затем в море
являются процессы химического выветривания и растворения
минералов, горных пород, почв. Растворению способствуют
микробиологические процессы разложения органических веществ,
сопровождающиеся понижением водородного показателя (рН). Их
содержание в поверхностных водах (в растворенной, ионной, колло-
идной и взвешенной формах) подвержено заметным колебаниям:
как правило, максимальные концентрации наблюдаются в
меженный период, минимальные - в периоды паводков и
половодья. Растворение усиливает интенсификация процессов
выщелачивания элементов из почв и горных пород в результате
выпадения кислотных дождей с пониженным водородным
показателем (рН) осадков [34], [97-98]. Значительные количества их
поступают в природные воды в процессе биохимического распада
органических остатков, отмирания наземных и водных
растительных организмов, с атмосферными осадками, выносятся
со сточными водами предприятий, коммунально-бытовогого и
сельского хозяйства, со стоками сельскохозяйственных и др.
угодий. Однако все источники их поступления создают в море
изменения их концентраций, на несколько порядков ниже их ПДК
и обычных естественных концентраций в морской воде, в связи с
чем их, в принципе, можно исключить из списка загрязнителей.
Ниже приведены краткие сведения об основных химических
элементах и их соединениях, как загрязнителях поверхностных вод,
источниках их образования и поступления в прибрежную зону моря,
характерных для условий Азово-Черноморского региона нашей страны
(по материалам [20?24], [99?103] и др.).
Взвешенные вещества (твердые грубодисперсные примеси,
присутствующие в природных водах) состоят из частиц глины, песка,
ила, суспендированных органических и неорганических веществ,
планктона и различных микроорганизмов. Данные о крупности разных
типов взвешенных веществ приведены в таблице 3 (по данным [24] и
[104]). Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными
факторами и режимом стока, зависит от пород, слагающих русло
водотока или дно водоема, а также от антропогенных факторов (сельское
хозяйство, горные разработки и т.п.).
Таблица 4
Типы взвешенных
веществ
Размер
мм
Гидравлическа
я крупность,
мм/с
Время осаждения
частиц на глубину 1
м
Коллоидные части-
цы
2*10-4?1*10-6
7*10-6
4 года
Тонкая глина
1*10-3?5*10-4
7*10-4?17*10-5
0.5?2 месяца
Глина
27*10-4
5*10-3
2 суток
Ил
5*10-
2?27*10-3
1,7?0,5
10?30 минут
Песок мелкий
<0.1
7
2,5 минуты
Песок средний
<0.5
50
20 секунд
Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение
в нее света, на температуру, состав растворенных компонентов
поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и
распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в
которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного
использования по эстетическим соображениям. В соответствии с требо-
ваниями к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов
хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, содержание
взвешенных веществ в результате спуска сточных вод не должно
увеличиваться соответственно более, чем на 0,25 мг/дм3 и 0,75 мг/дм3;
для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/дм3 природных
минеральных веществ, допустимо увеличение концентрации
взвешенных веществ в пределах 5% [24].
2. Токсичные соединения серы. Главные источники сероводорода и
сульфидов в поверхностных водах - восстановительные процессы,
протекающие при бактериальном разложении и биохимическом
окислении органических веществ естественного происхождения, и
веществ, поступающих в водоем со сточными водами (хозяйственно-
бытовыми, предприятий коксохимии, нефте- и газопереработки,
пищевой промышленности и др.). Концентрация сероводорода в водах
быстро уменьшается за счет окисления кислородом, растворенным в
воде, и микробактериологических процессов. Появление сероводорода в
придонных слоях служит признаком острого дефицита кислорода и
развития заморных явлений. Сероуглерод может попадать в открытые
водоемы со сточными водами.
3. Цианиды встречаются в природных водах и в стоках коксохимии,
гальванических и др. цехов. Уменьшение концентрации простых
цианидов может происходить под воздействием угольной и других
кислот, в результате окисления и гидролиза, а также образования
нерастворимых соединений и сорбции взвешенными веществами и
донными отложениями.
4. Токсичные (<тяжелые>) металлы и металлоиды
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим
веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.
Термин <тяжелые металлы>, характеризующий широкую группу
загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное
распространение. В различных научных и прикладных работах авторы
по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество
элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в
широких пределах. В качестве критериев принадлежности используют
многочисленные характеристики (атомная масса, плотность,
токсичность, распространенность в природной среде, степень во-
влеченности в природные и техногенные циклы). В некоторых случаях
под определение <тяжелые металлы> попадают элементы, относящиеся к
хрупким (например, висмут) или металлоидам (например, мышьяк). По
классификации Н.Реймерса [105], тяжелыми следует считать металлы с
плотностью более 8 г/см3. Возникшая в начале XX века опасность
загрязнения тяжелыми металлами, имеет тенденцию к возрастанию; к
тажелым металлам относят химические элементы, атомные кларки
которых меньше массовых [101]: ванадий, хром, марганец, медь,
кобальт, никель, цинк, мышьяк, молибден, кадмий, ртуть, свинец,
висмут, теллур, сурьму и др. Среди них особо опасны ртуть, свинец,
кадмий и их соединения. К критической группе химических элементов-
индикаторов <стресса окружающей среды> относят ртуть, свинец,
кадмий, мышьяк, селен [106]. Зарубежные эксперты выделяют Cd, Cu,
As, Ni, Hg, Pb, Zn, Cr как наиболее опасные, а поэтому контроль за их
влиянием на геокомпоненты и ландшафтные системы должен быть
приоритетным [52].
В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей
природной среды и экологического мониторинга, в нынешнее время к
<тяжелым> металлам относят более 40 элементов с атомной массой
свыше 50 единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и
др. [16], [24], [101?103], [107-108]. При этом немаловажную роль в
категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их
высокая токсичность для живых организмов в относительно низких
концентрациях, а также способность к биоаккумуляции и
биомагнификации. Практически все металлы, попадающие под это
определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута,
биологическая роль которых на настоящий момент не совсем ясна),
активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих
ферментов.
Формально определению тяжелые металлы соответствует большое
количество элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых
практической деятельностью, связанной с организацией наблюдений за
состоянием и загрязнением окружающей среды, соединения этих
элементов далеко не равнозначны как загрязняющие вещества. Поэтому
во многих работах происходит сужение рамок группы тяжелых
металлов, в соответствии с критериями приоритетности,
обусловленными направлением и спецификой работ. В работах
Ю.А.Израэля в перечне химических веществ, подлежащих определению
в природных средах на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в
разделе тяжелые металлы поименованы Pb, Hg, Cd, As [24]. По решению
Целевой группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эги-
дой Европейской Экономической Комиссии ООН и занимающейся
сбором и анализом информации о выбросах загрязняющих веществ в
европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были отнесены к тяжелым
металлам. По определению Н.Ф.Реймерса отдельно от тяжелых металлов
стоят благородные и редкие металлы, соответственно, остаются только
Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg [105]. В прикладных работах к числу
тяжелых металлов чаще всего добавляют Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn [24].
Ионы металлов являются непременными компонентами природных
водоемов. В зависимости от условий среды (pH, окислительно-
восстановительного потенциала, наличия лигандов) они существуют в
разных степенях окисления и входят в состав разнообразных
неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть
истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав
минеральных и органических взвесей.
Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма
разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической
полимеризации (образованием полиядерных гидроксо-комплексов) и
комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как
каталитические свойства металлов, так и доступность для водных
микроорганизмов зависят от форм существования их в водной
экосистеме.
Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с
органическими соединениями; эти комплексы являются одной из
важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство
органических комплексов образуются по хелатному механизму и
являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными
кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди,
молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо
растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной
сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в
природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно
это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод,
в которых образование других комплексов невозможно [24]. Для
понимания факторов, которые регулируют концентрацию металла в
природных водах, их химическую реакционную способность,
биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только
валовое содержание, но и долю свободных и связанных форм металла.
Переход металлов в водной среде в металлокомплексную форму имеет
три следствия: может происходить увеличение суммарной концентрации
ионов металла за счет перехода его в раствор из донных отложений;
мембранная проницаемость комплексных ионов может существенно
отличаться от проницаемости гидратированных ионов; токсичность
металла в результате комплексообразования может сильно измениться.
Так, хелатные формы Cu, Cd, Hg менее токсичны, нежели свободные
ионы. Для понимания факторов, которые регулируют концентрацию
металла в природных водах, их химическую реакционную способность,
биологическую доступность и токсичность, необходимо знать не только
валовое содержание, но и долю связанных и свободных форм [24].
Источниками загрязнения вод тяжелыми металлами служат
сточные воды гальванических цехов, машиностроительных заводов,
предприятий горнодобывающей промышленности, черной и цветной
металлургии. Тяжелые металлы входят в состав удобрений и пестицидов
и могут попадать в водоемы вместе со стоком с сельскохозяйственных
угодий. Повышение концентраций тяжелых металлов в природных
водах часто связано с другими видами загрязнения, например, с
закислением. Выпадение кислотных осадков способствует снижению рН
и переходу металлов из сорбированного (на минеральных и
органических веществах) состояния в свободное. Все тяжелые металлы и
металлоиды всегда содержатся в организмах животных и в растениях,
поэтому их относят к числу биологически активных элементов [20].
4.1. Ванадий. Одним из его главных источников поступления в
природные воды - нефть и продукты ее переработки. В природных водах
встречается в очень малой концентрации: в воде рек 0,2-4,5 мкг/дм3, в
морской воде - в среднем 2 мкг/л [24].
4.2. Висмут. Его источники - процессы выщелачивания висмут-
содержащих минералов, сточные воды фармацевтических и
парфюмерных производств, предприятий стекольной промышленности.
В морских водах его ?0,02 мкг/ дм3 [24].
4.3. Кадмий в природные воды поступает при выщелачивании почв,
полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных
организмов, способных его накапливать, выносится со сточными водами
с шахт, рудообогатительных фабрик, свинцово-цинковых заводов,
сернокислотного и гальванического производства. Понижение
концентрации растворенных соединений кадмия происходит за счет про-
цессов сорбции, выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и
потребления их водными организмами. Значительная часть кадмия
может мигрировать в составе клеток гидробионтов. В речных
незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в
субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах
концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм3
[24].
4.4. Кобальт. Его источники - естественные процессы
выщелачивания из медноколчедановых и других руд, из почв,
разложение растительных и животных организмов, а также сточные
воды химических, металлодобывающих и обрабатывающих заводов. В
речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеб-
лется от десятых до тысячных долей мг в 1 дм3, в морской воде 0,5
мкг/дм3 [24] .
4.5. Марганец играет важную экологическую и физиологическую
роль. Источники - выщелачивание железомарганцевых руд и других
минералов, процессы разложения водных животных и растительных
организмов (особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших
водных растений), сточные воды шахт, обогатительных фабрик,
металлургических и химических заводов. В речных водах содержание
марганца подвержена сезонным колебаниям от 1 до 160 мкг/дм3, среднее
содержание в морских водах - 2 мкг/дм3. Факторы, определяющие
изменения его концентраций - соотношение между поверхностным и
подземным стоком, интенсивность потребления его при фотосинтезе,
разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной расти-
тельности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.
4.6. Медь - один из важнейших микроэлементов. Содержание меди в
природных пресных водах колеблется от 2 до 30 мкг/дм3, в кислых
рудничных водах - до нескольких г/дм3, в морских водах - от 0,5 до 3,5
мкг/дм3. Основные источники поступления меди в природные воды -
выщелачивание из горных пород, сточные воды шахт, предприятий
химии, металлургии, коррозия медных трубопроводов и других
сооружений, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения
водорослей.
4.7. Молибден попадают в поверхностные воды в результате
выщелачивания из экзогенных минералов, со сточными водами
обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. В речных
водах его 2,1?10,6, а в морских ?10 мкг/дм3.
4.8. Мышьяк в природные воды поступает из минеральных
источников, районов мышьяковистого оруднения (мышьяковый
колчедан, реальгар, аурипигмент), а также из зон окисления пород
полиметаллического, медно-кобальтового и вольфрамового типов.
Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате
разложения растительных и животных организмов. Потребление
мышьяка водными организмами является одной из причин понижения
концентрации его в воде, наиболее отчетливо проявляющегося в период
интенсивного развития планктона. Значительные количества мышьяка
поступают в водные объекты со сточными водами обогатительных
фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и
предприятий, производящих пестициды, а также с
сельскохозяйственных угодий, на которых применяют пестициды. В
природных водах соединения мышьяка находятся в растворенном и
взвешенном состоянии, соотношение между ними определяется
химическим составом воды и её рН. В растворенной форме мышьяк
встречается в трех- и пятивалентной форме, главным образом в виде
анионов. В речных незагрязненных водах - мкг/дм3, а в минеральных
водах - до нескольких мг/дм3 мышьяка, в подземных водах - до·100
мг/дм3; в морских водах ?3 мкг/дм3 [24].
4.9. Никель. Его присутствие в природных водах обусловлено
составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в
местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и
железоникелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и
животных организмов при их распаде. Повышенное (по сравнению с
другими типами водорослей) содержание никеля обнаружено в сине-
зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают
также со сточными водами цехов никелирования, заводов
синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик.
Значительные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топ-
лива. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах
концентрация никеля колеблется обычно от 0,8 до 10 мкг/дм3; в
загрязненных - до несколько десятков мкг/дм3, в подземных водах - 1-20
мг/дм3, в морской воде в среднем 2 мкг/дм3 [24].
4.10. Ртуть. Её источники - извержения вулканов, процессы
выщелачивания минералов и горных пород, процессы разложения
водных организмов, накапливающих ртуть, люминесцентные лампы,
приборы, красители, пестициды, фармацевтические препараты,
некоторые взрывчатые вещества, сточные воды электролизных и др.
производств. Бытовые, коммунальные и производственные печи, топки
и котлы (особенно тепловых электростанций), сжигаюшие уголь,
выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути,
которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные
объекты. Понижение концентрации растворенных соединений ртути
происходит в результате извлечения их многими морскими и пре-
сноводными организмами, обладающими способностью накапливать ее в
концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а
также в результате процессов адсорбции взвешенными веществами и
донными отложениями. Содержание ртути в речных незагрязненных и
слабозагрязненных водах - десятые доли мкг/дм3, в подземных водах - 1-3
мкг/дм3, в морской воде - 0,03 мкг/дм3. Ртуть и ее соединения высоко
токсичны, накапливаются в пищевых цепях (например, фито-
планктон?зоопланктон?рыба) и могут попадать в организм человека.
4.11. Свинец. Его естественные источники - процессы растворения
минералов, сжигание углей, применение тетраэтилсвинца в качестве
антидетонатора в моторном топливе, вынос со сточными водами шахт,
рудообогатительных фабрик, металлургических и химических
производств и т.д. Понижение концентрации свинца в воде вызывается
адсорбцией его взвешенными веществами и осаждением с ними в донные
отложения. В числе других металлов свинец извлекают и накапливают
гидробионты. В речных водах концентрация свинца от десятых долей до
единиц мкг/дм3. В воде водных объектов, прилегающих к залежам
полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков
мг/дм3.
4.12. Серебро. Его источники - подземные и сточные воды рудников,
обогатительных фабрик, фотопредприятий, применение бактерицидных
и альгицидных препаратов. В подземных водах серебра от единиц до
десятков, а в морских ?0,3 мкг/дм3.
4.13. Сурьма поступает за счет выщелачивания минералов сурьмы и
со сточными водами резиновых, стекольных, красильных, спичечных
предприятий. В незагрязненных поверхностных водах сурьма находится
в субмикрограммовых концентрациях, в морской воде до 0,5 мкг/дм3, в
подземных водах - 10 мкг/дм3.
4.14. Хром в поверхностные воды попадаетт в результате
выщелачивания из пород, из почв (в процессе разложения
организмов и растений), со сточными водами гальванических и
красильных цехов, химических предприятий. Концентрация хрома
может понижаться в результате потребления водными
организмами и процессов адсорбции. В речных водах хрома - до
нескольких мкг/дм3, в загрязненных водоемах - до нескольких
десятков и сотен мкг/дм3, в морских водах - 0,05 мкг/дм3.
4.15. Цинк. Источники цинка - природные процессы разрушения и
растворения горных пород и минералов, сточные воды рудников,
рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств
пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др. В
речных водах инка обычно от 3 до 120 мкг/дм3, в морских - от 1,5 до 10
мкг/дм3.
5. Соединения азота общего (сумма минерального и
органического азота) находятся в поверхностных водах в
растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии и могут под
влиянием многих физико-химических и биохимических факторов
переходить из одного состояния в другое. Средняя концентрация
общего азота в природных водах колеблется в значительных
пределах и зависит от трофности водного объекта: для
олиготрофных изменяется обычно в пределах 0,3?0,7 мг/дм3, для
мезотрофных - 0,7?1,3 мг/дм3, для эвтрофных - 0,8?2 мг/дм3.
Повышение концентрации ионов аммония и нитритов обычно
указывает на свежее загрязнение, в то время как увеличение
содержания нитратов - на загрязнение в предшествующее время.
Все формы азота, включая и газообразную, способны к взаимным
превращениям.
5.1. Аммиак в природной воде образуется при разложении
азотсодержащих органических веществ. Содержание ионов
аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200
мкг/дм3 в пересчете на азот. Присутствие в незагрязненных
поверхностных водах ионов аммония связано главным образом с
процессами биохимической деградации белковых веществ,
дезаминирования аминокислот, разложения мочевины под
действием уреазы. Основными источниками поступления ионов
аммония в водные объекты - животноводческие фермы,
хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с
сельхозугодий в случае использования аммонийных удобрений, а
также сточные воды предприятий пищевой, лесохимической и
химической промышленности. В стоках предприятий содержится
до 1 мг/дм3 аммония, в бытовых стоках - 2?7 мг/дм3; с
хозяйственно-бытовыми сточными водами в канализационные
системы на одного жителя ежесуточно поступает до 10 г
аммонийного азота. При переходе от олиготрофных к мезо- и
эвтрофным водоемам возрастают как абсолютная концентрация
ионов аммония, так и их доля в общем балансе связанного азота.
Токсичность аммония возрастает с повышением pH среды.
5.2. Присутствие нитратных ионов в природных водах связано:
с внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных
ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих
бактерий; с атмосферными осадками, которые поглощают
образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды
азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает
0,9?1 мг/дм3); с промышленными и хозяйственно-бытовыми
сточными водами, особенно после биологической очистки, когда
концентрация достигает 50 мг/дм3; со стоком с
сельскохозяйственных угодий и со сбросными водами с орошаемых
полей, на которых применяют азотные удобрения.
Главными процессами, направленными на понижение
концентрации нитратов, являются потребление их
фитопланктоном и денитрофицирующими бактериями, которые
при недостатке кислорода используют кислород нитратов на
окисление органических веществ.
Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена
заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период,
она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при
минимальном потреблении азота происходит разложение органических
веществ и переход азота из органических форм в минеральные.
Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эв-
трофирования водного объекта. В незагрязненных поверхностных водах
концентрация нитрат-ионов не превышает величины порядка десятков
мкг/дм3 (в пересчете на азот). С нарастанием эвтрофикации
концентрация нитратного азота и его доля в сумме минерального азота
возрастают.
5.3. Нитриты представляют собой промежуточную ступень в
цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов
(нитрификация - только в аэробных условиях) и, напротив,
восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация -
при недостатке кислорода). Нитриты используют в качестве
ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки
технологической воды и консервирования пищевых продуктов.
Сезонные колебания содержания нитритов характеризуются
отсутствием их зимой и появлением весной при разложении
неживого органического вещества. Наибольшая концентрация
нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с
активностью фитопланктона (установлена способность
диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до
нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается. Одной из
особенностей распределения нитритов по глубине водного объекта
являются хорошо выраженные максимумы, обычно вблизи нижней
границы термоклина и в гиполимнионе, где концентрация
кислорода снижается наиболее резко.
6. Фосфор - важнейший биогенный элемент, чаще всего
лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому
поступление избытка соединений фосфора с водосбора в виде
минеральных удобрений с поверхностным стоком с полей (с гектара
орошаемых земель выносится 0,4?0,6 кг фосфора), со стоками с ферм
(0,01?0,05 кг/сут. на одно животное), с недоочищенными или
неочищенными бытовыми сточными водами (0,003?0,006 кг/сут. на
одного жителя), а также с некоторыми производственными отходами
приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной
биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и
малопроточных водоемов). Происходит так называемое изменение
трофического статуса водоема, сопровождающееся перестройкой всего
водного сообщества и ведущее к преобладанию гнилостных процессов (и,
соответственно, возрастанию мутности, солености, концентрации
бактерий). Один из вероятных аспектов процесса эвтрофикации - рост
сине-зеленых водорослей (цианобактерий), многие из которых токсичны.
Выделяемые этими организмами вещества относятся к группе фосфор- и
серосодержащих органических соединений (нервно-паралитических
ядов).
Природные соединения органического фосфора поступают в
природные воды в результате процессов жизнедеятельности и
посмертного распада водных организмов, обмена с донными
отложениями. Соединения минерального фосфора поступают в
природные воды в результате выветривания и растворения пород,
содержащих ортофосфаты (апатиты и фосфориты) и поступления с
поверхности водосбора в виде орто-, мета-, пиро- и полифосфат-ионов
(удобрения, синтетические моющие средства, добавки,
предупреждающие образование накипи в котлах, и т.п.), а также
образуются при биологической переработке остатков животных и
растительных организмов. Минимальные концентрации фосфатов в
поверхностных водах наблюдаются обычно весной и летом,
максимальные - осенью и зимой, в морских водах - соответственно
весной и осенью, летом и зимой.
7. Органические вещества в природных водных системах, их состав
и содержание определяются совокупностью многих различных по своей
природе и скорости процессов: посмертных и прижизненных выделений
гидробионтов; поступления с атмосферными осадками, с поверхностным
стоком в результате взаимодействия атмосферных вод с почвами и
растительным покровом на поверхности водосбора; поступления из
других водных объектов, из болот, торфяников; поступления с хозяйст-
венно-бытовыми и промышленными сточными водами. Органические
вещества находятся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном
состояниях, образующих некоторую динамическую систему, в общем
неравновесную, в которой под воздействием физических, химических и
биологических факторов непрерывно осуществляются переходы из
одного состояния в другое.
7.1. Концентрация органического углерода подвержена сезонным
колебаниям, характер которых определяется гидрологическим режимом
водных объектов и связанными с ним сезонными вариациями
химического состава, временными изменениями интенсивности
биологических процессов. В придонных слоях водоемов и поверхностной
пленке содержание органического углерода может значительно отли-
чаться от его содержания в остальной массе воды. Наименьшая
концентрация углерода растворенных органических веществ в
незагрязненных природных водах составляет около 1 мг/дм3,
наибольшая обычно не превышает 10-20 мг/дм3.
7.2. Нефтепродукты относят к числу наиболее распространенных и
опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и
продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную,
непостоянную и разнообразную смесь веществ (низко- и
высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические,
нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые,
сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические
соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых
кислот). Понятие "нефтепродукты" в гидрохимии условно
ограничивают только углеводородной фракцией (алифатические,
ароматические, алициклические углеводороды). Большие количества
нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти
водным путем, со сточными водами предприятий, с хозяйственно-
бытовыми, ливневыми и талыми водами. Некоторые количества
углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений
растительными и животными организмами, а также в результате их
посмертного разложения. В результате протекающих в водоеме
процессов испарения, сорбции, биохимического и химического
окисления концентрация нефтепродуктов может существенно
снижаться, при этом значительным изменениям может подвергаться их
химический состав [6]. Наиболее устойчивы ароматические
углеводороды, наименее - н-алканы. Нефтепродукты находятся в
различных миграционных формах: растворенной, эмульгированной,
сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде
пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса
нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника
загрязнения происходит перераспределение между основными формами
миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных,
эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Количественное
соотношение этих форм определяется комплексом факторов,
важнейшими из которых являются условия поступления
нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость
течения и перемешивания водных масс, характер и степень
загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их
вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов
[6]. При санитарно-химическом контроле определяют, как правило,
сумму растворенных, эмульгированных и сорбированных форм нефти.
Содержание нефтепродуктов в речных и морских водах и
атмосферных осадках колеблется в широких пределах и обычно
составляет сотые и десятые доли мг/дм3 [107-108]. В незагрязненных
нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных
углеводородов может колебаться в морских водах от 0,01 до 0,1 мг/дм3 и
выше, в речных и озерных водах от 0,01 до 0,2 мг/дм3, иногда достигая 1-
1,5 мг/дм3. Содержание естественных углеводородов определяется
трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от
биологической ситуации в водоеме. Неблагоприятное воздействие
нефтепродуктов сказывается различными способами на организме
человека, животном мире, водной растительности, физическом,
химическом и биологическом состоянии водоема. Наибольшую
опасность представляют полициклические конденсированные
углеводороды типа бенз/а/пирена, обладающие канцерогенными
свойствами. Нефть несомненно, является одним из самых мощных и опас-
ных загрязнителей моря. Особенно тяжелые последствия возникают при
авариях супертанкеров, которые, как правило, происходят именно в
прибрежных водах. При аварии на рифе 16 марта 1978 г. из танкера
<Амоко Кадиз> нефть выплеснулась в море и покрыла соседние участки
берега Бретани вязким слоем, убивая все живое. При изучении
последствий кораблекрушения супертанкера <Торн Кэньон> оказалось,
что в результате отравления нефтью в прибрежной зоне французского
побережья Ламанша до глубины 14 м вымерло все население дна
(бентос), погибли десятки тысяч водоплавающих птиц, несметное
количество рыбы [2]. Нефть особенно опасна потому, что она действует и
как отравляющее вещество, и как разрушитель трофических цепей в
море (при уничтожении одних организмов гибнут и другие, питающиеся
ими), нефтяные пленки препятствуют испарению с водной поверхности
и аэрации водной толщи, что подрывает условия обитания организмов
планктона и нектона; оседая на дно, нефтепродукты заражают грунт,
уничтожая тем самым бентос [2]. Нефтепродукты обволакивают
оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов,
вызывая заболевания и гибель. Отрицательное влияние нефтепродук-
тов, особенно в концентрациях 0,001?10 мг/дм3, и присутствие их в виде
пленки сказывается и на развитии высшей водной растительности и
микрофитов. В присутствии нефтепродуктов вода приобретает
специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН, ухудшается
газообмен с атмосферой [24].
7.3. Бензол и его гомологи (толуол, ксилол) в поверхностные
воды поступают со сточными водами коксохимических заводов,
мебельных фабрик и др. предприятий и производств. Источником
загрязнения акваторий может быть транспортный флот
(применяется в моторном топливе для повышения октанового
числа). Бензол быстро испаряется из водоемов в атмосферу (период
полуиспарения составляет 37,3 минуты при 20°С), в связи с чем, его
можно не рассматривать как загрязнитель моря.
7.4. Фенолы в естественных условиях образуются в процессах
метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и
трансформации органических веществ, протекающих как в водной
толще, так и в донных отложениях. Фенолы являются одним из
наиболее распространенных загрязнителей, поступающих в
поверхностные воды со стоками различных предприятий. В
незагрязненных или слабозагрязненных речных водах содержание
фенолов обычно не превышает 20 мкг/дм3, а в загрязненных
природных водах - до десятков и сотен мкг/дм3. Фенолы -
соединения нестойкие и подвергаются биохимическому и
химическому окислению. При концентрации более 1 мг/дм3
разрушение фенолов протекает достаточно быстро, убыль фенолов
составляет 50?75% за трое суток, при концентрации несколько
десятков мкг/дм3 этот процесс замедляется, и убыль за то же время
составляет 10?15%. Быстрее всех разрушается собственно фенол,
медленнее крезолы, еще медленнее ксиленолы. Многоатомные
фенолы разрушаются в основном путем химического окисления.
Концентрация фенолов в поверхностных водах подвержена
сезонным изменениям. В летний период содержание фенолов
падает (с ростом температуры увеличивается скорость распада).
Сброс фенольных вод в водоемы и водотоки резко ухудшает их
общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые
организмы не только своей токсичностью, но и значительным
изменением режима биогенных элементов и растворенных газов
(кислорода, углекислого газа). В результате хлорирования воды,
содержащей фенолы, образуются устойчивые соединения
хлорфенолов (малейшие следы которых - 0,1 мкг/дм3 придают воде
характерный привкус) и диоксины.
Гидрохинон в поверхностные воды попадает со сточными водами
производства пластмасс, кинофотоматериалов, красителей, предприятий
нефтеперерабатывающей промышленности. Он, как и фенол, является
сильным восстановителем, обладает слабым дезинфицирующим
действием, но не придает воде запаха, а привкус появляется при
концентрации несколько г/дм3; пороговая концентрация по окраске
воды составляет 0,2 мг/дм3, по влиянию на санитарный режим водоемов
- 0,1 мг/дм3; при 100 мг/дм3 стерилизует воду, при 10 мг/дм3 - тормозит
развитие сапрофитной микрофлоры. В концентрациях ниже 10 мг/дм3
гидрохинон подвергается окислению и стимулирует развитие водных
бактерий; при 2 мг/дм3 тормозит нитрификацию разведенных сточных
вод, а при 15 мг/дм3 - процесс их биологической очистки. Дафнии
погибают при 0,3 мг/дм3; 0,04 мг/дм3 вызывают гибель икры форели.
7.5. Метанол, этиленгликоль и др. спирты попадают в
поверхностные воды со сточными водами производств, где их получают
или применяют (текстильные, фармацевтические, парфюмерные,
табачные и др.). Сточные воды целлюлозно-бумажных предприятий
содержат 4,5?58 г/дм3 метанола, производств фенолоформальдегидных
смол - 20?25 г/дм3, лаков и красок 2 г/дм3, синтетических волокон и
пластмасс - до 600 мг/дм3, в сточных водах газогенераторных станций
работающих на буром, каменном угле, торфе, древесине - до 5 г/дм3. При
попадании в воду метанол снижает содержание в ней О2 (вследствие
окисления метанола). Концентрация выше 4 мг/дм3 влияет на
санитарный режим водоемов. При содержании 200 мг/дм3 наблюдается
торможение биологической очистки сточных вод. Порог восприятия
запаха метанола составляет 30?50 мг/дм3. Концентрация 3 мг/дм3
стимулирует рост сине-зеленых водорослей и нарушает потребление
кислорода дафниями. Летальные концентрации для рыб - 0,25?17 г/дм3.
7.6. Органические кислоты относятся к числу наиболее
распространенных компонентов природных вод различного
происхождения и нередко составляют значительную часть всего
органического вещества в этих водах. Состав органических кислот
и их концентрация определяются с одной стороны
внутриводоемными процессами, связанными с
жизнедеятельностью водорослей, бактерий и животных
организмов, с другой - поступлением этих веществ извне.
Органические кислоты образуются за счет следующих
внутриводоемных процессов: прижизненных выделений в
результате нормальных физиологических процессов здоровых
клеток; посмертных выделений, связанных с отмиранием и
распадом клеток; выделений сообществами, связанных с био-
химическим взаимодействием различных организмов, например
водорослей и бактерий; ферментативного разложения
высокомолекулярных органических веществ типа углеводородов,
протеинов и липидов. Поступление органических кислот в водные
объекты извне возможно с поверхностным стоком, особенно в
период половодья и паводков, с атмосферными осадками,
промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами и с
водами, сбрасываемыми с орошаемых полей. Органические
кислоты играют большую роль в процессах химического
выветривания, миграции элементов, образования осадочных
пород, а также при взаимоотношениях водных организмов со
средой, поскольку органические кислоты служат одним из
источников углерода и энергии для большинства этих организмов.
Концентрация органических кислот в речных водах колеблется от
10 до·102 ммоль/дм3. Главные источники поступления гумусовых
кислот в природные воды - почвы и торфяники, из которых они вы-
мываются дождевыми и болотными водами. Значительная часть
гумусовых кислот вносится в водоемы вместе с пылью и
образуется непосредственно в водоеме в процессе трансформации
"живого органического вещества". Гумусовые кислоты в
значительной степени влияют на распределение миграционных
форм микроэлементов. Повышенное содержание гумусовых кислот
может оказывать отрицательное влияние на развитие водных
растительных и животных организмов в результате резкого
снижения концентрации растворенного кислорода в водоеме,
идущего на их окисление, и их разрушающего влияния на
устойчивость витаминов. В то же время при разложении гумусовых
кислот образуется значительное количество ценных для водных
организмов продуктов, а их органоминеральные комплексы
представляют наиболее легко усваиваемую форму питания
растений микроэлементами [24].
7.7. Под "органическим азотом" понимают азот, входящий в состав
органических веществ, таких, как протеины и протеиды, полипептиды
(высокомолекулярные соединения), аминокислоты, амины, амиды,
мочевина (низкомолекулярные соединения). Значительные их
количества поступает в природные воды в процессе отмирания
организмов, главным образом фитопланктона, и распада их клеток.
Концентрация этих соединений определяется биомассой гидробионтов и
скоростью указанных процессов. Другим важным источником
азотсодержащих органических веществ являются прижизненные их
выделения водными организмами. К числу существенных источников
азотсодержащих соединений относятся также атмосферные осадки, в ко-
торых концентрация азотсодержащих органических веществ близка к
наблюдаемой в поверхностных водах [24]. Значительное повышение
концентрации этих соединений нередко связано с поступлением в водные
объекты смыва с полей и пастбищ [109], промышленных,
сельскохозяйственных и хозяйственно-бытовых сточных вод. На долю
органического азота приходится 50?75% общего растворенного в воде
азота. Концентрация органического азота подвержена значительным
сезонным изменениям с общей тенденцией к увеличению в
вегетационный период (1,5?2 мг/л) и уменьшению в период ледостава
(0,2?0,5 мг/л).
7.8. Мочевина (карбамид), будучи одним из важных продуктов
жизнедеятельности водных организмов, присутствует в природных водах
в заметных концентрациях: до 10?50% суммы азотсодержащих
органических соединений в пересчете на азот. Значительные количества
мочевины поступают в водные объекты с хозяйственно-бытовыми
сточными водами, с коллекторными водами, а также с поверхностным
стоком в районах использования ее в качестве азотного удобрения.
Карбамид может накапливаться в природных водах в результате
естественных биохимических процессов как продукт обмена веществ
водных организмов, продуцироваться растениями, грибами, бактериями
как продукт связывания аммиака, образующегося в процессе
диссимиляции белков. Значительное влияние на концентрацию
мочевины оказывают внеорганизменные ферментативные процессы.
Под действием ферментов происходит распад мононуклеотидов
отмерших организмов с образованием пуриновых и пиридиновых
оснований, которые, в свою очередь, распадаются за счет мик-
робиологических процессов до мочевины и аммиака. Под действием
специфического фермента (уреазы) мочевина распадается до
аммонийного иона и потребляется водными растительными
организмами. Повышение концентрации мочевины может указывать на
загрязнение водного объекта сельскохозяйственными и хозяйственно-
бытовыми сточными водами. Оно обычно сопровождается активизацией
процессов утилизации мочевины водными организмами и потреблением
кислорода, приводящими к ухудшению кислородного режима. В речных
незагрязненных водах концентрация мочевины колеблется в пределах
60?300 мкг/дм3, или в пересчете на азот 30?150 мкг/дм3, в
водохранилищах и озерах - от 40 до 250 мкг/дм3. Наиболее высока ее кон-
центрация в летне-осенний период (июль-сентябрь).
7.9. Амины. Основные источники их образования и
поступления - распад белковых веществ под воздействием
бактерий и грибов и аминирование; водоросли; атмосферные
осадки; сточные воды анилино-красочных предприятий. Амины в
водных объектах могут усугублять заморные явления.
7.10. Диметилсульфид выделяется водорослями в ходе
нормальных физиологических процессов, имеющих существенное
значение в круговороте серы. Его повышенное содержание в море
10-5 мг/дм3) - в местах скопления водорослей. Он стабилен от 3 до 15
суток, частично подвержен превращениям при участии водорослей
и микроорганизмов, а в основном испаряется в воздух.
7.11. Карбонильные соединения в природных водах могут
появляться в результате прижизненных выделений водорослей,
биохимического и фотохимического окисления спиртов и органических
кислот, распада органических веществ типа лигнина, обмена веществ
бактерио-бентоса. Постоянное присутствие карбонильных соединений
среди кислородных соединений нефти и в воде, контактирующей с
залежами углеводородов, позволяет рассматривать последние в качестве
одного из источников обогащения природных вод этими веществами
[18]. Значительная часть альдегидов и кетонов поступает в природные
воды в результате деятельности человека. Основными факторами,
обусловливающими уменьшение концентрации карбонильных
соединений, являются их способность к окислению, летучесть и
относительно высокая трофическая ценность отдельных групп
карбонилсодержащих веществ.
В дождевой воде городских районов зарегистрировано присутствие
формальдегида - сильного восстановителя; в водной среде подвергается
биодеградации: в аэробных условиях при 20°С разложение длится около
30 часов, а в анаэробных - 48ч.
7.12. Углеводы - группа органических соединений, которая
объединяет моносахариды, их производные и продукты конденсации. В
воды они поступают главным образом вследствие процессов
прижизненного выделения водными организмами и их посмертного
разложения. Значительные количества растворенных углеводов попа-
дают в водные объекты с поверхностным стоком в результате
вымывания их из почв, торфяников, горных пород, с атмосферными
осадками, со сточными водами дрожжевых, пивоваренных, сахарных,
целлюлозно-бумажных и других заводов. В морских водах суммарная
концентрация углеводов составляет 0-8 мг/дм3, в атмосферных осадках
0?4 мг/дм3. Наблюдается корреляция между содержанием углеводов и
интенсивностью развития фитопланктона.
7.13. Жиры, присутствующие в природных водах, являются
главным образом результатом метаболизма растительных и животных
организмов и их посмертного разложения. Жиры образуются при
фотосинтезе и биосинтезе; высокие концентрации в воде связаны со
сбросом в водные объекты сточных вод предприятий пищевой и
кожевенной промышленности, а также хозяйственно-бытовых сточных
вод. Понижение содержания жиров в природных водах связано с
процессами их ферментативного гидролиза и биохимического окисления.
В воде жиры ухудшают кислородный режим, стимулируют развитие
микрофлоры.
7.14. Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)
представляют собой обширную группу соединений, способных
адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать
вследствие этого поверхностное натяжение. В водные объекты
СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-
бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту)
и промышленными сточными водами и со стоком с
сельскохозяйственных угодий (в качестве эмульгаторов входят в
состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов).
Главными факторами понижения их концентрации являются
процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веще-
ствами и донными отложениями. При понижении температуры
скорость окисления СПАВ уменьшается и при 0-5°С протекает
весьма медленно. Наиболее благоприятные для процесса
самоочищения от СПАВ нейтральная или слабощелочная среды
(рН 7?9). При значительном накоплении СПАВ в донных
отложениях в аэробных условиях происходит окисление
микрофлорой донного ила. В случае анаэробных условий СПАВ
могут накапливаться в донных отложениях и становиться
источником вторичного загрязнения водоема. Максимальные
количества кислорода (БПК), потребляемые 1 мг/дм3 различных
ПАВ колеблется от 0 до 1,6 мг/дм3. В водоеме СПАВ ухудшают
кислородный режим и сохраняются там долгое время, так как
разлагаются очень медленно. Отрицательным (с гигиенической
точки зрения) свойством ПАВ является их высокая
пенообразующая способность. Хотя СПАВ не являются высокоток-
сичными веществами, имеются сведения о косвенном их
воздействии на гидробионтов. При концентрациях 5?15 мг/дм3
рыбы теряют слизистый покров, при более высоких
концентрациях может наблюдаться кровотечение жабр.
7.15. Полиакриламид используют как флокулянт при осветлении
сточных вод, коагулянт в металлургии, флото-реагент, диспергатор,
загуститель. В воде постепенно гидролизуется до аммониевой соли
полиакриловой кислоты.
7.16. Некоторые растения вырабатывают сложные по химическому
составу смолистые вещества. Наиболее токсичны для рыб и
представителей планктона смолистые вещества, выделяемые хвойными
породами (сосна, ель). Смолистые вещества поступают в поверхностные
воды в результате лесосплава, а также со стоками гидролизной
промышленности (переработка непищевого растительного сырья). Во
многих растениях содержатся дубильные вещества и лигнин; в водную
среду они поступают в результате лесосплава, а также со стоками
переработки непищевого растительного сырья. В природных водах
лигнин разрушается примерно через 200 суток с образованием
токсичных фенолов, метанола, карбоновых кислот.
7.17. Хлорорганические соединения относят к супер-экотоксикантам
- чужеродным веществам (ксенобитики), которые отличаются
уникальной биологической активностью, распространяются в
окружающей среде далеко за пределы своего первоначального
местонахождения и уже на уровне микропримесей оказывают негативное
воздействие на живые организмы. К ним относят полихлорированные
диоксины, дибензофураны, бифенилы, а также хлорорганические
пестициды.
7.18. Хлорированные бифенилы попадают главным образом за счет
сброса промышленных отходов, а также из отбросов судов. Они
накапливаются в иловых отложениях водоемов (в воде рек и лиманов
содержится 50?500 мг/дм3). В почву хлорированные бифенилы попадают
при использовании ила в качестве удобрения и с полей орошения.
Снижение содержания их в почве происходит благодаря испарению и био-
трансформации: период полуразложения около 5 лет.
7.19. К пестицидам относят химические вещества, применяемые для
борьбы с различными вредными организмами: растительноядными
клещами (акарициды), насекомыми (инсектициды), бактериями
(бактерициды), высшими растениями (гербициды), грибами
(фунгициды), моллюсками (лимациды), круглыми червями (нема-
тоциды), паразитическими червями у животных (антигельминты), тлей
(афицид), личинками и гусеницами (ларвициды) и др. В эту группу
веществ обычно включают и антисептики, применяемые для
предохранения неметаллических материалов от разрушения
микроорганизмами, а также вещества, употребляемые для предубороч-
ного удаления листьев с растений (дефолианты), вызывающие
обезвоживание тканей растений, что ускоряет их созревание и облегчает
уборку урожая (десиканты), предпосевную обработку семян
(протравители семян) и др. Пестициды подразделяются на два основных
класса: хлорорганические и фосфорорганические. Хлорорганические
пестициды представляют собой хлорпроизводные многоядерных
углеводородов (ДДТ), циклопарафинов (гексахлорциклогексан),
соединения диенового ряда (гептахлор), алифатических карбоновых
кислот (пропанид) и др. Важнейшей отличительной чертой большинства
хлорорганических соединений является стойкость к воздействию
различных факторов окружающей среды (температура, солнечная
радиация, влага и др.) и нарастание концентрации их в последующих
звеньях биологической цепи (например, содержание ДДТ в гидробионтах
может превышать содержание его в воде на один-два порядка).
Хлорорганические инсектициды обладают значительно большей
токсичностью для рыб. Фосфорорганические пестициды представляют со-
бой сложные эфиры: фосфорной кислоты - диметилдихлорвинилфосфат
(ДДВФ); тиофосфорной - метафос, метилнитрофос; дитиофосфорной -
карбофос, рогор; фосфоновой - хлорофос. Преимуществом
фосфорорганических пестицидов является их относительно малая
химическая и биологическая устойчивость. Большая часть их
разлагается в растениях, почве, воде в течение одного месяца, но
отдельные инсектициды и акарициды внутрирастительного действия
(рогор, сейфос и др.) могут сохраняться в течение года. Основным
источником поступления пестицидов в водные объекты является
поверхностный сток талых, дождевых и грунтовых вод с сельско-
хозяйственных угодий, коллекторно-дренажные воды, сбрасываемые с
орошаемых территорий. Пестициды также могут поступать в водные
объекты во время их обработки (с целью уничтожения нежелательных
водных растений и других гидробионтов), со сточными водами
предприятий, производящих ядохимикаты, непосредственно при
обработке полей пестицидами с помощью авиации, при небрежной транс-
портировке их водным транспортом и при хранении. Несмотря на
большой вынос стойких пестицидов в водную среду, содержание их в
природных водах относительно невелико из-за быстрой кумуляции
пестицидов гидробионтами и отложения в илах. Коэффициенты
кумуляции (во сколько раз содержание химического вещества больше в
гидробионтах, чем в воде) составляют от 3?10 до 1000?500000 раз. В
поверхностных водах пестициды могут находиться в растворенном,
взвешенном и сорбированном состояниях. Хлорорганические пестициды
(ХОП) содержатся в поверхностных водах обычно в концентрациях n·10-
5?n·10-3 мг/дм3, фосфорорганические (ФОП) - n·10-3?n·10-2 мг/л.
7.19-1. Гексахлорциклогексан (ГХЦГ) поступает в водоемы из почвы
с поверхностными стоками и ирригационными водами. При содержании
ГХЦГ в почве 3,3 -5 мг/кг в воду переходит 0,6 мг/дм3 препарата. Если
дожди идут сразу после внесения в почву ГХЦГ, в водоемы переходит
?1% препарата. Вынос ГХЦГ зависит от состояния почвы: с
необработанных площадей в 2 раза больше, чем со вспаханного поля. Из
воды мигрирует по водным биологическим цепям: <вода ?
фитопланктон ? зоопланктон ? рыбы ? рыбоядные птицы; рыбы ?
морские млекопитающие; рыбы ? человек>. ГХЦГ длительно
сохраняется в почве: через 3 года после обработки в почве обнаруживалb
5% препарата. Применение ГХЦГ в РФ не разрешено.
7.19-2. ДДТ - мощный инсектицид широкого спектра действия -
вместе с вредными насекомыми уничтожает и полезные, а устойчивость
ДДТ приводила к тому, что он накапливался в пищевых цепях и
оказывал губительное действие на их концевые звенья. Применение ДДТ
в РФ запрещено с 1970 г., но во многих странах еще имеются солидные
запасы ДДТ. ДДТ является канцерогеном и мутагеном, эмбриотоксином,
нейротоксином, иммунотоксином, изменяет гормональную систему, обла-
дает способностью к накоплению в организме животных и человека.
Содержание препарата в воде рыбохозяйственных водоемов не
допускается.
7.19-3. Гербициды используют для борьбы с сорными растениями в
зерновых культурах, на кукурузе, в сенокосных угодьях. Выпас скота и
скашивание трав разрешается через 45 дней после обработки. Запрещена
обработка участков, расположенных ближе 200 м от водоемов.
7.20. Полихлорированные дибензо-р-диоксины и дибензо фураны -
весьма (и, можно сказать, самые) опасные вещества с широким спектром
бластомо-канцерогенных, генетических, гонадо-эмбриотропных и др.
действий. Они обычно образуются при сжигании топлив и в химических
производствах. Выявлены два источника диоксинов: 1) сбросы
этилендихлорида и продуктов деятельности порта, 2) выбросы
транспорта (в том числе - водного - моторные лодки), работающего на
бензине и дизельном топливе; 3) воздействие стоков химического
производства, так и выбросов моторных лодок; 4) обнаружены в
отложениях лагуны Венеция (Адриатическое море) [28].
4.3. Некоторые особенности биологических загрязнителей
почвы и поверхностных вод
Вне населенных пунктов почвенная микрофлора, как правило,
состоит из безвредных сапрофитов. Патогенные микробы поступают в
почву преимущественно с фекалиями, мочой, мусором, трупами,
навозом, сточными водами. Выживаемость патогенных возбудителей
болезни (например, микробов тифо-паратифозной группы) в почве
может превышать 1 год [12]. К спорообразующим микробам,
выживающим в почве годами, принадлежат возбудители ботулизма,
столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы. Возбудители ботулизма,
столбняка и газовой гангрены попадают в почву преимущественно с
выделениями человека и животных. Заражение почвы возбудителями
ботулизма связано с опасностью инфицирования спорами пищевых
продуктов и последующим тяжелым заболеванием людей. Заболевание
столбняком и газовой гангреной может возникнуть при загрязнении
повреждений (ран, царапин и др.) почвой, содержащей возбудителей этих
заболеваний. Сибиреязвенные палочки могут попадать в почву с
экскрементами животных, больных сибирской язвой, с их трупами, а
также со сточными водами кожевенных заводов и шерстомоек. Споры си-
биреязвенных бактерий выживают в почве десятки лет. Заражение скота
происходит при поедании им травы, загрязненной спорами.
Наблюдались случаи заражения людей, ходивших босыми (при наличии
повреждений кожи) по зараженной почве.
Большую эпидемиологическую роль почвенный фактор играет в
распространении глистов, вызывающих заболевания людей и скота
(аскариды, власоглавы, острицы, анкилостомы) и получивших название
геогельминтов, потому что почва является той средой, в которой их яйца
созревают до инвазионной стадии и длительно сохраняют
жизнеспособность. С фекалиями человека может поступать в почву огром-
ное количество жизнеспособных яиц гельминтов (одна зрелая самка
аскариды откладывает в кишках человека до 24000 оплодотворенных
яиц в сутки) [12]. Созревание яиц в почве в зависимости от условий
происходит за 10-50 суток. Для этого требуются доступ кислорода,
температура в пределах 12?38° С, определенная влажность, затененные
от солнца участки. Погибают яйца от действия ультрафиолетовых лучей
солнца, высыхания, при температурах ниже -30°С и выше +50°С. На
глубине 2,5?10см яйца, защищенные от инсоляции и высыхания,
сохраняются в жизнеспособном состоянии свыше года, переносят
повторное замораживание и оттаивание и, перезимовав, сохраняют
жизнеспособность. Яйца гельминтов проникают в организм человека с
загрязненными овощами и другими пищевыми продуктами. В
местностях с теплым или умеренным и влажным климатом при
неправильно организованной очистке населенных мест пораженность
жителей (в особенности детей) аскаридозом и трихоцефалезом может
достигать 90% и более.
Почву загрязняют остатки умерших растений и животных, а также
продукты их жизнедеятельности. В населенных местах к этому
добавляются большие количества нечистот и отбросов. Скопление
отбросов на поверхности земли могло бы сделать невозможной жизнь
людей, если бы одновременно с загрязнением в почве не происходило
самоочищение - относительно длительный биологический процесс, в
течение которого органические вещества превращаются в воду,
углекислый газ, минеральные соли и гумус, а патогенные начала
отмирают. После всех превращений в почве образуется гумус (перегной),
в состав которого входят гемицеллюлозы, жиры, органические кислоты,
минеральные вещества и протеиновые комплексы, образовавшиеся в
результате микробного синтеза. В гумусе много сапрофитных микроорга-
низмов. Гумус является хорошим удобрением; он медленно разлагается,
постепенно отдавая растениям необходимые им питательные вещества.
В санитарном отношении важно, что гумус, несмотря на наличие
органических веществ, не загнивает, не выделяет зловонных газов, не
привлекает мух, не содержит патогенных микробов, кроме спороносных.
На этой стадии обезвреживание отбросов в почве считают законченным.
К факторам, способствующим отмиранию микроорганизмов и яиц гео-
гельминтов, относятся бактериофаги и антибиотики (присутствующие в
почве), солнечный свет, высыхание почвы. Так, при действии
солнечного света и высыхания почвы яйца аскарид на ее поверхности
погибают в течение от 7ч до 5 дней, однако на глубине 2,5?10 см они
сохраняют свою жизнеспособность в течение года. Вспахивание или
перекапывание почвы, способствуя аэрации, ускоряет ее самоочищение.
Наоборот, перегрузка почвы органическими отбросами ведет к развитию
анаэробной микрофлоры и замедляет самоочищение, что сопровождается
образованием зловонных продуктов распада.
ВЫВОДЫ
1. Прибрежная зона моря - это чрезвычайно сложная динамическая
система природных и созданных человеком объектов, полей, энергий и
сил, различные элементы которой находятся между собой в более или
менее тесных связях и взаимодействиях, характеризующаяся явлениями
запаздывания, кумулятивными эффектами, порогами, большим числом
переменных факторов, их взаимодействием и нелинейными за-
висимостями. Основополагающими элементами системы являются
воздух, воды, почвы, недра, растительный и животный мир.
микроорганизмы, свет, всевозможные созданные человеком объекты
(здания, сооружения, машины, оборудование, химикаты и т.д.). Сложные
природные взаимосвязи в ней, обусловленные биогеохимическим
круговоротом и энергетическими потоками, значительно усложнились в
результате антропогенных воздействий, принявших глобальный
характер.
2. Всё многообразие взаимных действий в системе "атмосфера-
гидросфера (море)-литосфера (дно, берег и суша)") может вызывать
различные последствия, как положительные (т.е. улучшающие
состояние системы или отдельных ее элементов без ухудшения качества
других элементов), так и отрицательные (т.е. ухудшающие состояние
отдельных элементов системы, которые могут выдержать не очень дли-
тельные и не очень сильные отрицательные воздействия различных
факторов. В противном случае происходит ухудшение качества,
повреждение или даже разрушение отдельных элементов или системы в
целом. Под воздействием терригенных и аквагенных факторов, процессов
и явлений образуется довольно обширный букет различных загрязнителей
водной среды - как взвешенных мелкодисперсных частиц, так и растворенных
в воде. Для разработки правильных критериев природопользования
требуется высокий уровень изучения природных явлений, в том числе и
такого динамичного комплекса, как прибрежная зона моря, развитие
которой протекает при исключительно сложном взаимодействии
разнообразных процессов. Загрязнение моря обусловлено совместным
одновременным, а иногда - последовательным действием множества при-
родных и антропогенных факторов, условий, процессов и явлений. Под их
воздействием образуется обширный букет различных загрязнителей водной
среды - как взвешенных, так и растворенных в морской воде. Степень (или
уровень) загрязнения прибрежной акватории моря - величина весьма
динамичная, постоянно изменяющаяся и в пространстве, и во времени, в связи
с чем, её практически невозможно измерить, а тем более - математически смо-
делировать и рассчитать с достаточной (для практических целей) точностью
(хотя-бы для определенного ограниченного участка акватории и интервала
времени). Морские берега, прибрежная зона и расположенные в ней
природные и созданные человеком объекты весьма чувствительны к
чрезмерным отрицательным воздействиям. Защита прибрежной зоны от
загрязнения при совместном воздействии природных и антропогенных
процессов и явлений является одной из важнейших проблем, особенно
при использовании побережья в рекреационных целях, когда
достаточная степень чистоты и эстетичности - одно из необходимых
условий для создания и функционирования приморских
территориальных рекреационных систем, где чистая, здоровая, эстети-
чески привлекательная прибрежная зона является главной основой.
Поэтому авторам пришлось практически самостоятельно, не имея
аналогов, выполнить работы по комплексному анализу и сравнительной
оценке природных и природно-антропогенных процессов и явлений, как
источников и причин загрязнения прибрежной акватории моря. Выполнен
также комплексный анализ и сравнительная оценка природных и
антропогенных факторов, как источников и причин образования, накопле-
ния и транспортировки мелкодисперсных частиц и растворенных веществ -
загрязнителей прибрежной акватории моря.
3. В последние десятилетия экологическая среда Азово-
Черноморского побережья испытывает постоянно нарастающий
техногенный пресс и широкомас-штабное воздействие на прибрежную
зону, способствующее образованию и накопле-нию загрязнителей и
интенсивное загрязнение прибрежной акватории моря. Кроме того, в
результате сократилась ширина пляжей Черного моря, выполняющих
берего-защитные функции, усилилось воздействие волн на берега и,
таким образом, увели-чилась скорость их отступления и интенсивность
загрязнения прибрежной акватории моря. В некоторых районах этот
процесс приобрел катастрофический характер. Вмешательство человека
привело к тому, что береговая зона за короткий срок <прошла путь>,
равнозначный многим десяткам и сотням лет естественного развития.
Выделяются следующие комплексные группы источников
непосредственных и косвенных воздействий на загрязнение прибрежной
акватории моря: урбанизация, нередко увеличиающая эрозию и сток
загрязнителей и делающая его более сконцентрированным;
складирование бытовых и др. отходов;
судоходство и многоцелевые порты; рыболовство и марикультуры; сброс
и захоронение отходов в море; геологическая разведка и добыча
полезных ископаемых на морском дне и в прибрежной зоне;
промышленная, сельскохозяйственная и иная деятельность человека на
суше; усиление поверхностного смыва загрязняющих веществ и
линейной эрозии почв, грунтов и горных пород; вымывания и выноса
химических элементов, микробов и гельминтов талым и ливневым
стоком и ирригационными водами; быт людей и рекреация;
микробиологическая и химическая загрязненность атмосферных
осадков; воздействия на процессы, протекающие в водосборных
бассейнах, в поймах и руслах рек и временных водотоков; производство
строительных, буровых, дноуглубительных и др. работ в прибрежной
зоне и в акватории моря; воздействия на береговую зону моря,
перемещение и измельчение наносов, берегозащитные мероприятия и
конструкции.
4. Главными факторами загрязнения Азово-Черноморского региона
выступают загрязнители, возникающие на суше; они составляют
главную (до 90% и более) долю вклада в загрязнение морской среды. В
бассейнах рек Азово-Черноморского региона расположены несколько
тысяч предприятий, сбрасывающих промстоки без очистки или после
слабой очистки. Многие вредные вещества содержатся в промышленных
и коммунальных сточных водах, а эти воды в поступают в береговую
зону, принимающую главный удар загрязнения и больше всего
страдающую по сравнению со всеми другими зонами моря. Значительная
часть загрязняющих веществ, поступающих в море, имеет техногенное
происхождение: агрохимическое, пирохимическое, транспортное,
энергохимическое, военное, процессы разведки, разработки и добычи
ископаемых, химические способы стимуляции выпадения осадков,
закрепления грунтов, почв, песков, с выбросами и стоками предприятий,
коммунально-бытовых отходов и сточных вод и т.д. Ослабление или
несоблюдение мер противодействия (усовершенствование технологии
производства, создание замкнутых технологических систем, утилизация
вредных отходов, их уничтожение или захоронение, создание новых
видов топлива, ввод в действие новых очистных сооружений и фильтров,
соблюдение правил внесения минеральных удобрений и пестицидов)
проявляются негативные последствия техногенеза, что приводит к
накоплению вредных веществ в почвах и др. геокомпонентах в больших
количествах.
5. Одними из важнейших факторов образования взвешенных
наносов являются линейная (овражная) и плоскостная (склоновая
струйчатая и ручейковая) эрозия и смыв с поверхностей водосборов.
Человек прямо или косвенно влияет на проявление эрозионных
процессов. Прямое антропогенное влияние на зарождение оврагов про-
исходит при прокладке дорог, устройстве карьеров, планировке
площадок под застройку и т.п. В этих случаях уничтожается не только
дерновый покров, но и все почвенные горизонты, обнажаются
легкоразмываемые породы, в которых концентрированный
поверхностный сток быстро формирует промоины-рытвины на по-
верхности грунтовых дорог и их обочин, просек, площадок и др.
обнажений горных пород (как природных, так и антропогенных), а затем
и овраги. Овраги являются продуктом взаимодействия временных
водных потоков с почвами и почвообразующими породами, которые, в
свою очередь, обусловлены сочетанием климатических,
геоморфологических, геологических, биологических и антропогенных
факторов, а еще больше - от физико-химических свойств и
гранулометрического состава почв и пород, в которых он развивается, от
площади водосбора, от расчленение земной поверхности реками, логами
и суходолами. Широко распространенное мнение о сдерживавании и
замедлении роста оврагов лугово-степной растительностью и лесом не-
верно для оврагов, находящихся в стадии роста посредством водобойного
колодца (глубина которого намного превышает глубину проникновения
основной массы корней трав и деревьев; подмывание стоящих на краю
колодца деревьев вызывает их падение вниз с одновременным
разрушением корнями упавшего дерева значительного участка
почвенно-растительного покрова вокруг колодца, способствуя дальней-
шему росту оврага). Масса и состав фракций, поступающих в
гидрографическую сеть вследствие линейной эрозии, определяются
площадью обнажений и скоростью углубления промоин за счет размыва,
которая в свою очередь зависит от уклона поверхностей, свойств
слагающих их материалов, количества и интенсивности водных осадков
и потоков.
6. Склоны разной крутизны - самый распространенный элемент
рельефа и занимают большую площадь водосборов. К склоновым
формам поверхности приурочена также и значительная доля пахотных
угодий, активная хозяйственная деятельность на которых изменяет
сложившееся равновесие между рельефом и преобразующими его
процессами и стимулирует развитие эрозионных процессов. Распашка
крутых склонов привела к росту площади эрозионно опасных земель,
подверженных в различной степени смыву и дефляции (плоскостной
смыв наблюдается уже на склонах крутизной 1,5-2о). Скорость
денудационных процессов определяется рыхлостью поверхностных
горных пород, большой глубиной речных долин, обусловившей низкое
положение местных базисов эрозии, наличием свободно стекающих
потоков воды, обладающих кинетической энергией, достаточной для
разрушения почвенного покрова склона и переноса продуктов
разрушения вниз по склону (и определяемой наклоном земной
поверхности и массой стекающих с нее талых и ливневых вод, зависящей
от величины водосборного бассейна).
7. Загрязняющие вещества, выброшенные в атмосферу с дымовыми
газами предприятий, могут многократно циркулировать в долинах, при
этом аэрозольные частицы (зола, цемент и др.) постепенно оседают в
водосборах; окислы серы и азота частично оседают вместе с пылью, а
частично растворяются в конденсирующихся парах атмосферной влаги
(особенно во время туманов, облачности и осадков) и также достигают
поверхности водосборов, а затем поступают в речную сеть в составе
взвешенных и растворенных веществ; интенсивность выбросов и
седиментации веществ по массе может быть соизмерима с природными
процессами. Сжигание топлив и плавление сернистых руд (что
сопровождается выделением оксидов азота и серы, которые
преобразуются в атмосфере в сильные кислоты и возвращаются на
землю и в море с осадками), привело к заметным изменениям в
кислотности атмосферных осадков. Эти кислоты усиливают вымывание
Са, Мg, K и других химических элементов из почв, грунтов и верхнего
слоя горных пород в результате поверхностного стока ливневых и талых
вод. Значительное очищение воздушного бассейна происходит при
выпадении снега. Снежные хлопья абсорбируют из атмосферы большое
количество загрязняющих веществ, в том числе кислотообразующих
газов и аэрозолей. Снежный покров в течение нескольких недель или
месяцев в году служит аккумулятором загрязняющих веществ. В период
снеготаяния всего за несколько дней эти вещества поступают в почву,
способствуя выщелачиванию многих химических элементов из
оттаявшего почвенного слоя, нанося существенный вред окружающей
среде. Зачерненный пылью (особенно сажевой и угольной) снежный
покров тает быстрее, чем совершенно чистый снег. Кроме того,
происходит взаимодействие между снеготалыми водами, содержащими
растворенные серную, соляную или азотную кислоты, и почвой. В
результате этого контакта слабокислые талые воды выщелачивают из
оттаявшего слоя почвы значительное количество химических элементов
- кальция, магния, калия, фосфора, углерода.
8. Немаловажны микробиологические последствия эрозии и
поверхностного смыва. В выносимых в море продуктах могут
находиться яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы -
возбудители кишечных инфекций, туберкулеза, полиомиелита,
бруцеллеза, столбняка, газовой гангрены, ботулизма и других
заболеваний. Интенсивность биохимических процессов и видовой состав
микроорганизмов изменяются, в зависимости от степени
агротехногенной деградации почв, отражающейся на среде
жизнедеятельности и выживания микроорганизмов, участвующих в
процессах почвообразования, самоочищения и патогенеза. Поэтому,
государственное, фермерское, дачное и городское землепользование
должно быть под строгим контролем почв во избежание выращивания
нестандартной продукции и предупреждения появления транзита по
геоморфологическим профилям эпидемиологически опасных форм.
Микробиологическая экспертиза снежных масс свидетельствует о
мощном биологическом загрязнении снежного покрова в любых
проекциях осаждения аэрогенных загрязнителей.
9. С территории свалок, строек и селитебных зон отходы частично
смываются ливневыми и талыми водами в море. При обезвреживании и
утилизации мусора и твердых отбросов (биотермические способы,
усовершенствованные свалки, сжигание мусор и др.) также образуются
загрязнители морской среды. Однако и при таких условиях ливневые
воды обычно вымывают часть растворимых и взвешенных веществ из
мусора и покрывающего его слоя земли и выносят их в море. Опыт утили-
зации бытовых и малотоксичных отходов на мусоросжигательном заводе
в г.Сочи, не дал положительного эффекта. Отходы сжигания оказались
токсичными - в шлаках содержание тяжелых металлов достигало
высоких концентраций.
10. В большинстве случаев конечным этапом удаления сточных вод
населенного пункта или предприятия является выпуск их в реки или в
море. Выпуск неочищенных стоков может привести к сильному
загрязнению водоемов. Спуск бытовой сточной жидкости в водоем без
предварительной очистки создает угрозу распространения кишечных и
вирусных инфекций, гельминтозов, а высокая концентрация органиче-
ских веществ может значительно ухудшить органолептические свойства
воды, вызвать нарушение кислородного режима водоема и процессов
самоочищения, гибель рыб и др.
11. Совместные возлействия природных и антропогенных факторов
в наиболее концентрированном виде проявляется в поверхностном
смыве загрязняющих веществ и в стоке наносов постоянными и
временными водотоками. Большая часть загрязняющих веществ
поступает в море с берега, в основном - со стоком рек и временных
водотоков. Площадь водосборных бассейнов рек региона значительно
превышает площади, с которых происходит смыв загрязняющих
веществ непосредственно в море. Поэтому, основное внимание при
анализе источников загрязнения моря должно быть уделено именно
стоку рек, в котором объединены загрязнения, возникающие в их
водосборах (включая и поверхностный смыв) под воздействием как
природных, так и антропогенных факторов. Реки выносят с полей
ядохимикаты, пестициды, детергенты, предельные и ароматические
углеводороды, соединения тяжелых металлов и др. токсические
вещества. В море попадает большое количество смытых с полей
удобрений и органического вещества.
12. Непосредственные воздействия на русла постоянных и
временных водотоков, связанные с образование, выделением, стоком или
задержанием и накоплением загрязняющих веществ во взвешенном,
коллоидном, растворенном или ионном состоянии, могут оказывать
многие факторы: различные виды и конструкции гидротехнических,
транспортных и инженерных сооружений на реках; выемка валунно-
галечно-гравийно-песчаных смесей из русла, поймы, берегов и бортов
долины; отсыпка отвалов горных пород и отходов производства; свалка
строительно-ремонтного и бытового мусора в русло и пойму; взрывные
работы и расчистка полотна дорог, при которых большие массы горных
пород сбрасываются в русло или в прирусловую зону. Сильные
воздействия оказывают плотины, вызывающие затопление и
подтопление поймы и прилегающих территорий, деформации русла и
берегов водохранилищ, их заиление и занесение твердыми наносами - в
верхнем бьефе, а также интенсивный размыв и русловые деформации - в
нижнем бьефе гидроузлов. Режим работы прудов и водохранилищ
(накопление воды в периоды половодий и выпуск ее в межень)
способствует осаждению в них всех донных и значительной части
взвешенных наносов, что создает дефицит наносов в нижнем бьефе и
усиливает деформации русла ниже плотины. При этом уменьшается сток
в море твердых наносов из бассейна верхнего бьефа (вследствие их
отложения выше плотины) и возрастает сток наносов, образующихся
вследствие интенсификации размыва и русловых деформаций в нижнем
бьефе.0
13. С изменением стока рек связано изменение гидрохимических
условий, происходящее в последние десятилетия в Черном море. Все
крупные реки, впадающие в Черное море, зарегулированы, "срезан"
весенний паводок, за несколько недель выносивший до 70% стока и
огромное количество взвешенного материала. Теперь большая часть
взвешенного кремния выпадает в донные отложения, резко сократив
вынос кремния в море. Вода в водохранилищах "зацвела" и теперь
значительная часть фосфора выносится не в форме фосфатов, а в составе
органических соединений. То же происходит с азотом: сократился вынос
нитратов, но возросло содержание органического (Nорг) и аммонийного
(Nам) азота в речной воде, а главное - резко возрос вынос органического
вещества.
14. При строительстве дорог и мостов земляные работы часто
являются причиной возникновения или активизации селевых явлений,
поскольку разрыхляют горные породы на больших пространствах, а
значительную их часть сваливают в поймы или непосредственно в русло
реки. При строительстве дорог и мостов охранные мероприятия обычно
предусматривают в явно заниженном объеме. При резком расширении
сети дорог, строительстве мостов и освоении прилегающих территорий
это может привести к нарушению равновесия склоновых и русловых
процессов, а это, в свою очередь, увеличит смыв и вынос в море
взвешенных и растворенных наносов. Увеличение скорости потока ниже
водопропускных сооружений на малых водотоках может привести к
образованию промоин-врезов типа оврагов с выносом в море мелких
фракций смытых пород и почвы.
Стенки, габионы и др. сооружения, применяемые для защиты от
размыва и разрушения берегов (у дорог, мостов, различных инженерных
сооружений и хозяйственных объектов), ограничивают или даже
прекращают плановые деформации русла. Для защиты от половодий,
паводков и наводнений (населенных пунктов, польдерных и
мелиоративных объектов, сельхозугодий и т. п.) часто применяют дамбы
обвалования, отсыпаемые или намываемые из местных материалов, с
закреплением откосов (бетоном, камнем, деревом, высевом
быстрорастущих многолетних трав и др.). Такие сооружения,
препятствуя разливу рек и отложению наносов в пойме, как правило,
вызывают увеличение стока загрязняющих веществ из водосборного
бассейна в море.
15. Интенсивная добыча валунно-галечно-гравийно-песчаных
смесей (как правило - аллювиальных) из русел и пойм рек может
вызывать усиление стока загрязнителей в море. Карьеры обычно
нарушают морфологическое строение рек и оказывают существенное
влияние на их русловой режим; степень этого влияния зависит от
размеров реки и карьера. У больших одиночных и массовых карьеров
водоворотные области примыкают как к верховому, так и к низовому
откосам, а транзитный поток воздействует на дно карьера почти на всем
его протяжении, распространяя размыв верхнего откоса вверх по
течению и смещая вниз верховой склон и увеличивая сток загрязнителей
в море.
16. Непосредственное воздействие селитебных и рекреационных
обьектов выражается в свалке бытовых и ремонтно-строительных
отходов и мусора в поймах (а в отдельных случаях - и в руслах) рек.
Мощными паводками и половодьем все это уносится дальше и
переотлагается уже в долинах более крупных рек и в прибрежной зоне
моря.
17. Горнодобывающие предприятия могут оказывать
непосредственное воздействие реки по следующим направлениям:
а) добыча валунно-галечной смеси и гравия из пойм и русловых
отложений в днищах долин; это может не вызывать серьезных
последствий, если выемку материала производить из мощных конусов
выноса, не затрагивая прирусловую зону (хотя <хозяйственники> это ус-
ловие, как правило, не соблюдают);
б) отсыпка отвалов горных пород; осуществление её в очень
больших масштабах может перекрыть сток воды и наносов; эти отвалы
часто подмываются рекой и обрушиваются в ее русло, где
перерабатываются водным потоком, вымывая мелкие фракции взвеси и
растворимые вещества;
в) отсыпка отвалов золы, шлаков и др. отходов, из которых речные
потоки, а также ливневые и талые воды вымывают мелкие фракции и
водорастворимые вещества.
г) дренирование рудничных вод.
Строительство различных объектов проявляется в основном в двух
формах: а) при строительстве и эксплуатации дорог в горах при
взрывных работах и при расчистке дорожного полотна значительные
количества обломков пород попадают в поймы и русла рек; это имеет
место практически вдоль всех автодорог, особенно на их участках в
сужениях долин;
б) свалка строительного мусора в поймы и русла рек встречается
эпизодически, как правило, невдалеке от строек; из отвалов мусора
речные потоки, а также ливневые и талые воды вымывают мелкие
фракции и водорастворимые вещества. Местами встречаются ремонтно-
бытового, строительного и промышленного (в пределах населенных
пунктов и вдоль транспортных путей). Водозаборы и водосбросы имеют-
ся практически в каждом значительном населенном пункте, где воду
используют для хозяйственно-бытовых нужд, не оказывая заметного
влияния на сток наносов, что объясняется относительно высокой
водоносностью рек, редкостью и кратковременностью засушливых
периодов.
18. Косвенные воздействия наиболее сильно проявляются через
увеличение поступления с водосборов твердого материала, главной
причиной чего является разрушение, повреждение или ослабление
почвенно-растительного покрова на склонах гор и долин в результате
распашки земель, вырубки лесов, перевыпаса скота, провоцирования
оползней и селей при различных видах деятельности (строительстве,
горных разработках и др.), а также через изменение водоносности рек в
результате водозаборов на орошение и промышленные нужды. В роли
косвенных могут проявляться и некоторые непосредственные факторы,
например, отсыпка отвалов горных пород и отходов производства,
свалка строительно-ремонтного и бытового мусора не в русло и пойму
(где они проявляются непосредственно), а на достаточном удалении от
реки, где они не образуют веществ-загрязнителей, но при сильных
ливнях и паводках могут вовлекаться в селевые и неселевые потоки и
выноситься в поймы и русла рек, а затем в море как загрязнители. То же
самое может происходить при производстве взрывных работ и расчистке
полотна дорог, при которых большие массы горных пород сбрасывают
не в русло или в прирусловую зону рек (где они проявляются непо-
средственно), а на достаточном удалении от реки, где они не влияют на
русловые процессы, но при сильных ливнях и паводках могут
вовлекаться в селевые и неселевые потоки и выноситься в поймы и
русла рек, а затем в море. При разрушении почвенно-растительного
покрова и верхнего слоя коры выветривания различными (прежде всего
- землеройными) машинами и механизмами и особенно взрывными ра-
ботами на рудниках, при строительстве дорог и др. объектов) не только
образуются огромные массы измельченного и разрыхленного материала
(большая часть которого в конце-концов поступает в поймы и русла рек,
а затем в море), но и обнажают пласты коренных пород, подвергая их
интенсивной эрозии, приводящей к образованию новых масс
измельченного материала. Взрывные работы нередко приводят в
неустойчивое состояние значительные объемы горных пород,
обуславливают мгновенное развитие густой и глубокой сети трещин в
массивах пород, за доли секунды разрушая горные массивы сильнее, чем
многовековые процессы выветривания. Во многих случаях подрезка
нижней части склонов при прокладке дорог вызывает резкую
интенсификацию оползневых, осыпных и селевых процессов - также
потенциальных поставщиков обломочного материала в русла и поймы
рек.
19. Разрушение почвенно-растительного покрова на склонах
происходит вследствие больших выбросов в атмосферу дымовых и др.
газов ТЭС, котельных, цементных заводов и др. предприятий. Эрозии
почв ускоряется (примерно на порядок) после лесных пожаров. В
отдельных водосборах уничтожение дернового покрова при чрезмерном
выпасе скота может значительно облегчать образование и мобилизацию
рыхлообломочного материала и возникновение селеподобных явлений при
паводках. Неумеренный выпас скота, приводящий к вытаптыванию и
разрушению почвенно-растительного покрова, и обезлесивание участков
склонов усиливают смыв грунта в реки и повышают концентрацию
взвешенных наносов в речных водах. В низкогорье и среднегорье
интенсивный круглогодичный выпас скота местами (особенно на
склонах южной экспозиции) приводит к усилению склонового смыва.
Неправильная вырубка лесов (полосами и отдельными гнездами)
вызывает усиление сноса мелкозема и ослабление корневой системы. Вырубки
леса (особенно сплошные и на обвально осыпных склонах) и применение
наземной (вместо требуемой воздушно-подвесной) тракторной трелевки
древесины (при которой полностью разрушается дерново-почвенный слой),
могут играть важную роль в усилении процессов денудации и склонового
смыва, значительно облегчить образование и мобилизацию
рыхлообломочного материала, возникновение промоин, интенсификации
смыва грунта и т. д. Этому содействует также увеличение распаханности
склонов (особенно при продольной распашке склонов, создающей эрозионные
борозды вдоль склонов) и усиление ливневойй активности, что также ускоряет
процессы выветривания, эрозии, развития оползней, осыпей, обвалов. Следует
отметить, что в ходе данной работы в водосборах малых горных рек не
обнаружено значительных массивов распаханных земель, они приурочены в
основном к участкам рек, расположенным в прибрежной зоне, в
межгорных долинах и внутригорных котловинах. Вызванное острым
дефицитом земельных угодий освоение днищ котловин под земледелие,
расселение и использование в качестве транспортных путей привело к
тому, что теперь в прибрежной зоне под виноградники, сады,
сельхозугодья, строения и инженерные сооружения занята практически
вся поверхность склонов и даже пойм рек.
20. Сооружение портов, молов, волноломов и др. ГТС практически
всегда оказывают то или иное (чаще - отрицательное) воздействие не
только на режим береговой зоны, но и вызывает загрязнение морских
вод, акватории порта, прилегающих к нему участков дна и береговой
зоны разнообразным строительным и бытовым мусором, материалами,
отходами, взмучиванием донного илового материала и т.д. При
драгировании и перемещении грунтов в акватории портов в прибрежной
зоне содержание взвешенных веществ очень велико у места работ, но на
удалении в 400м оно почти не изменяется в ходе работ. Растворенная и
взвешенная части драгируемого материала не оказывают острого или
хронического воздействия на морскую экосистему, проявляясь только
вблизи места работ и выражаясь в основном в помутнении воды.
Дампинг грунта и строительные отходы также приводят к замутнению
воды и резкому снижению активности фитопланктона и прибрежных
макрофитов. В процессе строительства и эксплуатации портов
(сооружение молов, волноломов, причалов, путей, складов и др.)
приходится производить различные строительно-монтажные и
ремонтные работы, как правило, связанные с существенным
загрязнением прибрежной зоны. В процессе эксплуатации портов
добавляется <букет> дополнительных загрязнителей.
21. Вокруг буровых платформ наблюдалось повышение содержания
углеводородов на расстояниях до 750-1000м от скважины в течение года
после прекращения бурения. Эти концентрации имеют тенденцию к
снижению в последующие несколько лет на расстоянии свыше 500м от
скважины, однако, на более близких расстояниях они остаются намного
выше фоновых даже через 8лет. Через год после начала бурения вредное
влияние бурового раствора на бентос отмечено на расстояниях свыше
1000м от скважины. Оно заключается в снижении популяции нескольких
наиболее чувствительных видов. По мере приближения к скважине
число угнетаемых видов возрастает. В течение длительного времени
макрофауна восстанавливается на расстояниях свыше 500м, но на более
близком расстоянии вредное биологическое воздействие продолжается,
При применении водного бурового раствора даже на расстоянии 25м от
скважины вредное биологическое воздействие бурового раствора не отме-
чалось,
22. Усиление размыв берега обычно вызывает увеличение
образование мелких продуктов абразии горных пород и помутнения
воды в прибрежной акватории моря.
Воздвигая сооружения для защиты берега от размыва, человек
продолжает вмешиваться в природные процессы, протекающие в
береговой зоне, что нередко приводит к отрицательным последствиям.
Все виды таких мероприятий изменяют интенсивность абразии и
образования мелких фракций горных пород как загрязнителей водной
среды. Пассивные мероприятия по борьбе с размывом берегов (защит-
ные стены и волноломы), назначение которых - принимать на себя
разрушительное действие прибоя, снижать интенсивность абразионных
процессов и уменьшать образование мелких фракций частиц -
загрязнителей водной среды, в силу своих недостатков, раньше или
позже оказываются разрушенными, что приводит к возобновлению
абразионных процессов и, как правило, к усилению загрязнения
прибрежной акватории моря взвешенными веществами.
Производство работ по защите берегов и созданию защищенных от
волнения акваторий способами искусственного (путем галечно-
гравийной отсыпки в прибойной зоне) отсыпки пляжей (которые сами
же по мере своего формирования становятся средством защиты берега от
размыва), искусственного расчленения контуров берегов, создания кос и
перейм и т.п. также связано с привносом значительных количеств
сыпучих материалов с большим содержанием мелких фракций, которые
затем в течение длительного времени вымываются волновыми и др.
процессами, вызывая высокий уровень мутности морской воды в зоне
отсыпок и далее по ходу течений.
23. В процессе эксплуатации искусственных пляжей борьбу с
размывами его тела можно проводить двумя способами: путем
увеличения исходного коэффициента подводного откоса пляжа или
восстановления смытого грунта периодическими подпитками.
Недостаток первого способа состоит в существенном увеличении
рабочего объема сооружения и его стоимости, в возрастании их
волноприбойного истирания и образования взвешенных веществ -
загрязннителей прибрежной акватории моря. Второму способу присущ
недостаток первого способа - интенсивное волноприбойное истирание
пляжеобразующих материалов с образованием взвешенных веществ -
загрязннтелей прибрежной акватории моря. Для поддержания пляжей
массив тела заполнения формируют преимущественно из несвязных
грунтов мелко- или среднезернистого состава; при этом, помимо
обычного волноприбойного истирания пляжеобразующих материалов с
образованием взвешенных веществ, из всех видов материалов,
используемых для подпитки пляжей волноприбойные процессы
дополнительно вымывают мелкие фракции взвешенных веществ -
загрязннителей прибрежной акватории моря.
24. В перспективе в ряде мест возможна реконструкция ландшафта
за счет создания искусственного бухтового берега как одного из
вариантов повышения социальной ценности морского побережья.
Искусственные бухты, ограниченные двумя соседними переймами или
находящиеся под защитой молов, обладают всеми положительными
качествами аналогичных природных форм берега: резко сокращается
размыв береговых уступов, повышается устойчивость подводного
склона, устанавливаются благоприятные условия для возобновления
подводной флоры и фауны и, как правило, благодаря уменьшению
размыва берегов, несколько уменьшается загрязнение прибрежной
акватории моря взвешенными веществами. В то же время увеличение
объема пляжевых материалов (валунов, гальки, гравия, песка),
примерно пропорционально увеличивает их волноприбойное истирание
и образование взвешенных веществ - загрязннителей прибрежной акватории
моря. То есть, выигрывая в одном процессе, проигрываем в другом.
25. Черное море является бассейном стока многих рек Европы и
Азии, с водами которых привносится огромное количество
загрязняющих веществ. Слабая связь со Средиземным морем определяет
застойный характер его вод и накопление этих веществ в Черном море.
Проблема выделения продуктов распада и трансформации
загрязняющих веществ из природных круговоротов и самоочищения
водоемов определяется комплексом процессов: физико-
океанографических, гидрохимических, гидробиологических,
геохимических и др. (турбулентный обмен, реаэрация, сорбция,
взаимодействие с бентосными биоценозами и др.). Весьма значительна
роль гидродинамических процессов и явлений, благодаря которым
осуществляется перенос, турбулентный обмен, разбавление, рассеивание,
осаждение загрязняющих веществ и оздоровление прибрежной акватории
моря.
Как следует из аналитического обзора, в целом по комплексу 4
показателей (вред для живых ресурсов моря, опасность для здоровья
человека, препятствие деятельности человека в море, ухудшение
эстетического эффекта) наиболее тяжелые последствия вызывает сброс в
море коммунальных сточных вод, средний балл (по 4- балльной шкале)
негативных последствий которого (3,5) значительно опережает любой из
всех остальных комплексных загрязнителей моря, в том числе твердый
мусор (средний балл негативных последствий 2,5), органические отходы,
нефть, отвалы грунта и инертные отходы, тяжелые металлы, включая
ртуть (балл 2-2,1). Сравнительно низкий средний балл негативных
последствий получили отходы военной промышленности, армии и флота
(0,5), детергенты и моющие средства, радиоактивные материалы,
нагретые воды (0,75).
По нашему мнению для условий прибрежных зон, ориентированных
на рекреацию, к отмеченным загрязнителям следует добавить еще
взвешенные вещества, поскольку на самых популярных пляжах нашего
района именно взвешенные вещества являются основным и, самое
главное, - самым заметным (даже не "вооруженным" глазом)
загрязнителем самой посещаемой зоны моря. А заметность
"невооруженным" глазом) загрязнителя оказывает сильное психологическое
воздействие, резко снижая эстетическую привлекательность мест, где вода на
пляже быстро мутнеет даже при небольшом волнении.
26. Степень загрязнения может существенно изменяться, в
зависимости от интенсивности выбросов и удаленности от их
источников. Наибольшее загрязнение наблюдается вблизи источников
выбросов, а ширина зон загрязненния зависит от многих факторов:
метеоусловий (направления и скорости ветра и течений, турбулентного
обмена воздушных и водных масс, инверсии температур и влажности
воздуха, режима атмосферных осадков, морфометрических
характеристик, рельефа и характера подстилающих поверхностей,
высоты растительного покрова и защитных лесополос, интенсивности
движения транспорта, характера биохимических барьеров и др. В водной
среде, в почвах и др. геокомпонентах действуют процессы
самоочищения, которые благоприятствуют уменьшению содержания
загрязнителей или связыванию их в малоподвижные или недоступные
формы: связывание с органическими веществами, сорбция,
вертикальный перенос между геокомпонентами ландшафтных систем и
их геногоризонтами (ярусами), вынос поверхностными и грунтовыми
водами и коллекторно-дренажным стоком, инфильтрация в подземные
воды, испарение и перенос вместе с частицами пыли, воздушными
массами, гидролитический, фотохимический , химический и
биологический распад, реакции окисления-восстановления и др. Все эти
процессы действуют только в определенных границах.
27. Выполненная нами ориентировочная оценка позволила сделать
следующие выводы [111-112]. Наиболее распространенным,
повсеместным, крупным и массовым) загрязнителем прибрежной
акватории моря являются взвешенные вещества (их поступления
составляют 71,23% общей приведенной массы всех загрязнителей), а
главным (67%) их источником являются естественные процесссы и
явления: сток в море взвешенных наносов рек и временных водотоков -
44,16%, выветривание горных пород прибрежной зоны -13,53%,
поверхностный смыв - 7,31%, в том числе с естественных обнажений у
рек - 6,77%, взвешенный сток селеподобных потоков - 8%, абразия
коренных пород и истирание галечного материала в прибойной зоне -
6,32%, выветривание естественных обнажений горных пород в
водосборах рек - 4,51%, русловой размыв - 3,8%; совместные
естественные и антропогенные процессы - ~13,53%; главные среди них -
поверхностный смыв - 11,46% (в том числе с пахотных земель -
пропашные виноградники, сады и др. - 6,77%), оседание аэрозолей из
атмосферы непосредственно в прибрежную акваторию моря - 7,22% и др.
Второе место по доле вклада занимают токсичные металлы -
20,39%, в том числе 12,61% (или ?62% приведенной массы металлов) -
железо, затем ванадий - 3,45 (?17)%, медь - 1,8 (?8,8)%, марганец - 0,75
(3,68)%, свинец - 0,38 (1,86)%, цинк - 0,32 (1,6)%; хром - 0,54 (2,66)%;
остальные металлы дают менее чем по 0,3% вклада. Наиболее
загрязнены донные отложения прибрежных вод, особенно вблизи устьев
рек. Установлено, что часть тяжелых металлов привнесена в
поверхностные слои донных отложений атмосферными осадками.
источником загрязнения тяжелыми металлами поверхностных слоев
донных отложений можно считать горные породы, слагающие площадь
водосборных бассейнов впадающих в море рек.
Третье место по доле вклада занимает бенз/а/пирен - 3,92%;
четвертое фенолы - 2,23%; остальные вещества дают менее чем по 1%
вклада.
В отличие от общепринятого мнения, весьма невелика доля вклада
нефтепродуктов (0,84%), в том числе 82% - поступления со стоком рек и
временных водотоков. Еще меньше доля вклада ртути (0,02%),
считающейся одним из наиболее опасных загрязнителей среды обитания
людей.
В целом больше всего загрязнителей поступает в море со стоком рек
и временных водотоков: 62% взвешенных веществ (или 44,16% общей
приведенной массы всех загрязнителей), 69% токсичных металлов (5,7%
общей приведенной массы всех загрязнителей), около 100% пестицидов и
фенолов, 82% нефтепродуктов, 69% бенз/а/пирена, то есть около 2/3
общей приведенной массы всех загрязнителей. Другим важным
процессом-источником загрязнения прибрежной акватории моря
является оседание аэрозолей из атмосферы непосредственно в море - 10%
взвешенных веществ, 31% токсичных металлов, значительная часть
окислов азота, серы, альдегидов и др. компонентов дымовых и
выхлопных газов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макаров К.Н., Макарова И.Л., Абакумов О.Л. Перспективные
направления берегозащитных мероприятий на берегах Черного и
Азовского морей в пределах Краснодарского края. //Сб. тр. Международ.
конф. в С.Петербурге, Россия 26-29 сент. 2000г. "Комплекс. управл.
прибреж. зонами и его интеграция с морскими науками" -С.Птб., 2003.-
с.119-125.
2. Каплин П.А., Леонтьев О.К., Лукьянова С.А., Никифоров Л.Г.
Берега. -М.: Мысль, 1991. -480с.
3. Экономическая география Мирового океана. -Л.: Гидрометеоиздат,
1979. -576с.
4. Виноградов М.Е., Сапожников В.В, Шушкина Э.А. Экосистема
Черного моря. -М.: Наука, 1992. -112с.
5. Экологические проблемы Черного моря. Сб. науч. статей. -Одесса:
Одес. Фил. Ин-та юж. морей, 1999. -330с.
6. Измайлов В.В. Трансформация нефтяных пленок в системе: океан-
лед-атмосфера //Пробл. хим. загр. вод Мир. океана. Том 9. -Л.:
Гидрометеоиздат, 1988. -145с.
7. Степанов В.Н., Андреев В.И. Черное море. Ресурсы и проблемы. -Л.:
Гидрометеоиздат, 1981. -157с.
8. Глобальный климат. Под ред. Дж.Т.Хитона. - Л.: Гидрометеоиздат,
1987. -501с.
9. Глобальная система наблюдения Черного моря: фундаментальные и
прикладные аспекты: Сб. науч. тр. /Мор. гидрофиз. Ин-т НАН Украины
/Ред. В.И.Еремеев: -Севастополь. -2000. -173с.
10. Ероз_я берег_в Чорного та Азовського мор_в /НАН України. _н-т
геол. Наук. _н-т прикладних проблем геоф_зики та геох_м_ї /Ред.
Ю.Д.Шуйський. -Київ, 1999. -100с.
11. Геоэкология шельфа и берегов морей России (под ред.
Н.А.Айбулатова). -М.: Ноосфера, 2001. -428с.
12. Габович Р.Д., Познанский С.С., Шахбазян Г.Х. Гигиена. -Киев:
Вища школа, 1984. -257с.
13. Экология и экономика. Справочник. -Киев: Политиздат Украины,
1986. -308с.
14. Географический энциклопедический словарь. -М.: Совет.
энциклопедия, 1988. -432с.
15. Биологический энциклопедический словарь. -М.: Советская
энциклопедия, 1986. -832с.
16. Кукурудза С._., К_птач Ф.Я. До методики оц_нювання екоситуац_ї в
ландшафтних системах за зм_стом важких метал_в //Укр. геогр. ж. -2000,
№4. -с.35-39.
17. Морской энциклопедический словарь. -М.: Совет. энциклопедия, 1989.
18. Алекин О.А., Ляхин Ю.А. Химия океана. -Л.: Гидрометеоиздат,
1984. -343с.
19. Swarzenski P.W., McKee Brent A. Sea zonal uranium distributions in
the coastal waters off the Amazon and Mississippi rivers //Estuaries. -1998. -
21, №3. -с. 379-390.
20. Бондарев Л.Г. Микроэлементы - благо и зло. -М.: Знание, 1984. -
145с.
21. Ковальский В.В. Геохимическая экология. -М.: Наука, 1974.
22. Семененко Н.П. Геохимия сфер Земли. -Киев: Наукова думка, 1983.
23. Баделов С.Т. Геохимические циклы важнейших рудообразующих
элементов. -Ташкент: Фан, 1982.
24. Гусева Т.В., Молчанова Я.П., Заика Е.А. и др. Гидрохимические
показатели состояния окружающей среды. Справ. матер. -М.:
Методический центр <Эколайн>, 1999.
25. Крыленко В.В., Дзагания Е.В. О типизации источников и причин
загрязнения прибрежной акватории моря / Деп. рук. -Донецк: ООО
<Экотехнология>, 2006. -69с. -Деп. в ГНТБ Украины.
26. Анисимов С.С. Черноморское побережье Кавказа //Всемирный
турист. -М. -1928. -№9. -с.285-287.
27. Harino Hiroya и др. Degradation of the tributiltin compounds by the
microorganisms in water and desimentcollec //Environt. Pollut. -1997. -98,
№2. -с.163-167.
28. Fattore Elena и др. Patterns and Sоurces of polichlorinated dibenzo-p-
dioxins and dibenzofurans in sediments from the Venice Lagoon, Italy
//Environ Sci. and Technol. 1997. -31,№6. -с.1777-1784.
29. Программа Новороссийского транспортного производственного
перегрузочного комплекса. Том 2. Экологическое обоснование. -
Новороссийск: ЗАО АК НТППК, 1998. -59с.
30. Сычев Р. Черное море: необходимы срочные меры //ЭКОС-
ИНФОРМ. 1997. -№6. -с.41-47.
31. Хрущов Д.П. та _нш_. В_дновлення тер_тор_й в_йськових об"єкт_в
//Геолог. журн. 2000. -№2. -с.43-49.
32. Зац В.И. и др. Опыт теоретических и экспериментальных
исследований глубоководного сброса сточных вод на примере района
Ялты. -Киев: Наукова думка, 1973. -274с.
33. Abu-Saba Khalil E., Flegal A. Russet Temporally variably freshwater
sourees of dissolved fromium, to the San Francisco Bay estuary //Environ. Sci.
and Technol. -1997. -31, №12. -с.3455-3460.
34. Танасиенко А.А., Путилин А.Ф., Артамонова В.С. Экологические
аспекты эрозионных процессов: Аналит. обзор. Сер. Экология. Вып. 55).
Науч. ред. И.М. Гаджиев. -Новосибирск: ГПНТБ СО РАН, Ин-т
почвоведения и агрохимии СО РАН, 1999. -89с.
35. Артамонова В.С., Танасиенко А.А., Гаджиев И.М. Деградационные
процессы в почвах Западной Сибири при снеготаянии //Тез. докл. Всерос.
конф.. -М.: Почв. ин-т РАСХН. -1998. -Т.2. -с.106-109.
36. Азаров С._. Оц_н
ка рад_ац_йних насл_дк_в л_сових пожеж в Україн_ //Укр. геогр. журнал.
-2001, №2. -с.52-54.
37. Авсеенко В.Ф. Дозиметрические и радиометрические приборы и
измерения. -Киев: Урожай, 1990. -144с.; Спецвыпуск газеты "Советская
торговля" от 16.04.1990.
38. Виал О., Раот У. На суше и на море //Наша планета. -1997. -8, №3. -
с.22-24.
39. Дзагания Е.В. Оценка антропогенных воздействий на русла, поймы
и водосборные бассейны рек, стекающих в Черное море в зоне Большого Сочи,
как факторов образования и стока пляжеобразующих наносов / Деп. рук. -
Донецк: ООО <Экотехнология>, 2006. -36с. -Деп. в ГНТБ Украины
27.03.2006; № 22-Ук-2006.
40. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. - М.:
Мысль, 1987. -325с.
41. Авакян А.Б., Герасимов Ю.В., Поддубный С.А. Актуальные
проблемы обустройства водохранилищ // Гидротех. стр-во. -1999. -№ 6, -
с.2-7.
42. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие на русловые
процессы. -Л.: ЛГМИ, 1990. -140с.
43. Stefanidis P. Kotoulas K. Ускорение эрозии после лесных пожаров в
Греции. -Interpravent. -Berlin. -1992.
44. Островский А.В. О строении переуглубленных речных долин на
Черноморском побережье Кавказа //Докл. АН СССР. -М., 1966. -Т. 167,
№6. -с.13-62.
45. Морозов Л. А. Формирование твердого стока рек Черноморского
побережья Кавказа как источника питания морских пляжей // 3ащита
морских берегов. -М.: МГУ, 1978. -с.9-21.
46. Огородников В.Л., Петров В.А., Шугар А.К.. Ярославцев Н.А.
Некоторые вопросы сохранения и восстановления пляжей на
черноморском побережье Кавказа // В сб. "Рац. использ. и охрана природ.
ресурсов бассейнов Черного и Азовского морей". -Ростов: РостГУ, 1988. -
с.107-112.
47. Безносов В.Н. Крупномасштабные нарушения гидрологической
структуры океана как стартовое событие биотического кризиса //Докл.
РАН. -1998. -361, №4. -с.562-563.
48. Андреев О.А. и др. Опыт использования математических моделей
для оценки состояния и возможных изменений экологических условий
Финского залива Гидрометеорол.: наука и практ. Тез. докл. Междунар.
симпоз.. -СПб., 1997. -с. 73-75.
49. Сорокин Ю.А. Черное море. -М.: Наука, 1982. -217с.
50. Микробиология загрязненных вод. -М.: Медицина, 1976. -320с.
51. Макаров Э.В. и др. Загрязнение прибрежных акваторий северо-
восточной части Черного моря//Тез. докл. Междунар. симпоз. по
марикультуре. -Краснодар-Небут. 24-27 сент. 1995. -М., 1995. -с. 34-35.
52. Хайлов К.М., Парчевский В.П. Иерархическая регуляция
структуры и функции морских растений. -Киев: Наука, 1983. -256с.
53. De Groote J., Dumon G. Environmental monitoring of dredging
operations in the Belgian nearshore zone //Terra et aqwa. -1998. №70. -с.21-
25.
54. Симпозиум 11-14 июля 1995г. в Аргусе // Рос. рефератив. журн.
Сер.72. -1998, №9. -Реф. 9.72.261. -с.31.
55. Пешков В.М., Мишеладзе Ш.П., Папашвили И.Г. Первые итоги
берегозащитных работ в Грузии путем создания искусственных
галечных пляжей // В сб. "Рац. использ. и охр. природ. ресурсов бас-в
Чер. и Азов. морей". -Ростов: РостГУ, 1988. -с.115-120.
56. Геловани И.П., Зенкович В.П., Пешков В.М. Вдольбереговой поток
наносов Западной Абхазии //Тез. докл. 1 сьезда советских океанологов . -
М., 1977. Вып.3.
57. Сафьянов Г.А. Подводные каньоны, их динамика и взаимодействие
с береговой зоной. Автореф. дисс. докт. геогр. наук. -М.: МГУ, 1975. -60с.
58. Гречищев Е. К. Научные основы морской берегозащиты // В сб.
"Рац. использ. и охр. природ. ресурсов бас-в Черн. и Азов. морей". -
Ростов: РостГУ, 1988. -с.103-107.
59. Хомицкий В.В., Онуфриенко А.Л., Цайтц Е.С. Природоохранные
проблемы освоения береговой зоны и технология оптимизации
берегоукреплений // В сб. "Рац. использ. и охрана природ. ресурсов
бассейнов Черного и Азовского морей". -Ростов: РостГУ, 1988. -с.97-103.
60. Жданов А.М. Волновые нагрузки, действующие на морские
берегоукрепительные сооружения. -М.:1958.
61. Зенкович В.П. Берега Черного и Азовского морей. -М.: Изд. геогр.
лит., 1958. -374с.
62. Зенкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. -М.:
Изд. геогр. лит., 1962. -450с.
63. Сокольников Ю. Н. Отторжение акваторий в прибрежной зоне. -
Киев: Техн_ка, 1979. -224с.
64. Дзагания Е.В., Крыленко В.И. Выбор критериев оптимизации
мероприятий по защите прибрежных объектов от разрушения волнами. -
Донецк: ООО <Экотехнология>, 2005. -71с. /Депонир. в ГНТБ Украины
3.10.2005; № 60-Ук-2005.
65. Пенк В. Морфологический анализ. - М.: Гос. изд-во геогр. лит.,
1961. -359с.
66. Есин Н.В., Савин М.Т., Жиляев А.П. Абразионный процесс на
морском берегу. -Л.: Гидрометеоиздат, 1980. -283с.
67. Ноев потоп/ Сб. <История:правда и вымысел>. -France: Ридерс-
Дайджест, 2005. -с.284-287.
68. Шимкус К.М., Москаленко В.Н., Евсюков Ю.Д., Лобковский Л.И.,
Мерклин Л.Р., Торгунаков А.В. О роли неотектоники, оползневых и
эрозионно-аккумулятивных процессов в формировании Прикавказской
материковой окраины //Компл. иссл. сев.-вост. части Черного моря. -М.:
Наука, 2002. -с.402-408.
69. Черновол В.П. Проявление Юрского вулканизма в Туапсинском
районе //Краевед Черноморья. 2002-2003, №4-5. -с.90-91.
70. Природа Українських Карпат. -Льв_в: ЛДУ, 1968. -265с.
71. Будз М.Д., Тржщинский Ю.Б. О скорости выветривания горных
пород // Инженерная геология Прибайкалья. -М.: Наука, 1968. -с.90-94.
72. Инженерно-гидрологические изыскания р.Шепси для создания
временных строительных площадок на обьекте <Реконструкция 1-го
тоннеля на 1896 км линии Туапсе-Адлер СКЖД>. Технический отчет 55-
05-ГО. -Туапсе: Федеральное государственное унитарное предприятие
<Туапсеберегозащита>, 2005. -28с.
73. Шатилов И.С., Замараев А.С., Чаповская Г.В. Химический состав
атмосферных осадков и поверхностно стекаемых вод //Вестн. с.-х. науки.
-М., 1979. -№ 6. -с.11-17.; 1990. -№ 5. -с.40-42.
74. Флейшман С.М. Сели. -Л.: Гидрометеоиздат, 1970. -352с.
75. Гагошидзе М.С. Селевые явления и борьба с ними -Тбилиси:
Сабиэта сакартвело, 1970. -386.
76. Кузнецов К.Л. Русловые процессы горных рек Заилийского Ала-
Тау и зоны БАМ. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. геогр. наук, -М.: МГУ,
1987. -181с.
77. Черноморец Сергей Семёнович. Селевые очаги до и после
катастрофы. М.: Научный мир, 2005. -184с.
78. Чалов Р.С. Географические исследования русловых процессов. -М.:
МГУ, 1979. -232с.
79. Степанова Т.С. Антропогенные сели //Селевые потоки, -1992. -№12.
-с.89-101.
80. Емельянова В.П. Основные закономерности оползневых процессов.
-М.: Недра, 1972. -295с.
81. Справочник по проектированию инженерной подготовки
застраиваемых территорий.-Киев: Будiвельник, 1983. -192с.
82. Природа Українських Карпат (редактори Геренчук К._. та _нш_). -
Льв_в: ЛДУ, 1968. -265с.
83. Философов В.П. Методика вычисления и геолого-
геоморфологическая интерпретация коэффициента расчленения рельефа
//Вопросы морфометрии. -М., 1967. -Вып. 2. -с.112-146.
84. Хмаладзе Г.Н. Выносы наносов реками Черноморского побережья
Кавказа. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. -167с.
85. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне. -М.: МГУ, 1955.
-347с.
86. Маккавеев Н.И, Чалов Р.С. Русловые процессы. -М.: МГУ, 1986. -
264с.
87. Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов. -Л.:
Гидрометеоиздат, 1977. -272с.
88. Ибад-заде Юсуф Али Кулу Оглы Наносный режим рек. -М.:
Стройиздат, 1989. -323с.
89. Павлов И.Н. Сравнительный анализ русловых процессов рек
различной водоносности в горно-предгорно-равнинных регионах и их
антропогенная измененность (на примере рек Крыма и Алтая). Дисс. на
соиск. уч. степ. канд. геогр. наук, --М.: МГУ, 1996. -232с.
90. Мал_ р_чки України. Дов_дник.-Київ: Урожай, 1991. -294с.
91. Крыленко И.В., Крыленко В.В., Дзагания Е.В. О роли физико-
географических факторов в образовании и стоке твердых наносов
горными реками / Деп. рук. -Донецк: ООО <Экотехнология>, 2005. - 74 с.
-Деп. в ГНТБ Украины 3.10.2005; № 59-Ук 2005.
92. Хакимов С.К., Чалов Р.С. Критерии развития типов русловых
процессов и их морфологических проявлений на горных реках
//Геоморфология. -1993. -№1. -с.44-49.
93. Куценко М.В. Модель динамики ероз_йно- акумуляц_йних процес_в
_ створюваного ними рельєфу //Укр. географ. журнал. -1997. - №1. -с.17-
23.
94. Кочетов Н.И. Речные наносы и пляжеобразование на северо-
востоке Черноморского побережья Кавказа //Океанология. 1991. Т. 31.
№2. -с.296-300.
95. Широков С.В. Морфометрический критерий устойчивости
литодинамической системы //В сб. "Рац. использ. и охр. природ. ресурсов
бас-в Чер. и Азов. морей". -Ростов: РостГУ, 1988. -с.141-144.
96. Szefer P. Heavy-metal pollution in surficial sediments from the southern
Baltic Sea off Poland //J. Environ. Sci. and Healtn A. -1996. -31, №10. -
с.2723-2754.
97. Шатилов И.С., Замараев А.С., Чаповская Г.В. Химический состав
атмосферных осадков и поверхностно стекаемых вод // Вестн. с.-х. науки.
-М., 1979. -№ 6. -с.11-17.; 1990. -№ 5. -с.40-42.
98. Заиков Г.Е., Маслов С.А., Рубайло В.Л. Кислотные дожди и
окружающая среда. -М.: Химия, 1991. -144с.
99. Некрасов Б.В. Общая химия. -М.: Химия, 1991. -973с.
100. Степаненко Б.Н. Курс органической химии. -М.: Медицина, 1985.
-659с.
101. Перельман А.И. Геохимия природных вод. -М.: Наука, 1989.
102. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах:
контроль и ограничение влияния. -М.: Мир, 1987. -288с.
103. Никитин Д.П. и др. Окружающая среда и человек. -М.: Высш. шк.,
1986. -415с.
104. Грамм-Осипова В.Н., Арефьева О.Д. Практикум по мониторингу
водных объектов. -Владивосток, 1998.
105. Реймерс Н.Ф. Природопользование. -М.: Мысль, 1990. -637с.
106. Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. -М.: МГУ, 1985.
-224с.
107. Глумов И.Ф., Кочетков М.В. Техногенное загрязнение и процессы
естественного самоочищения прикавказской зоны Черного моря. -М.:
Недра, 1996. -502с.
108. Техногенное загрязнение окружающей среды. М.: ЭКОС, 2001.
321с.
109. Nelson P.N. и др. Nitrogen phosphor and organic carbon in stream
draining two grazedo catchments //J. Environ. Qual. -1996. -25, №6. -с.221-
229.
110. Уткин А.И. Месть за победу - новая война. -М.: Алгоритм, Эксмо;
2005. -544с.
111. Крыленко В.В., Дзагания Е.В. Анализ аквагенных процессов
загрязнения и самоочищения прибрежной акватории моря / Деп. рук. -
Донецк: ООО <Экотехнология>, 2006. -132с. -Деп. в ГНТБ Украины.
112. Крыленко В.В. О методике сравнительной оценки источников
загрязнения прибрежной акватории моря / Деп. рук.. -Донецк: ООО
<Экотехнология>, 2006. -64с.: -Деп. в ГНТБ Украины.
Примечание: Оригиналы материалов данной статьи и приложений к ней
(в формате DOC) можно получить:
1) В ГОСУДАРСТВЕННОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКЕ
УКРАИНЫ (03680, МСП м.Київ-150, вул.Антоновича (Горького), 180,
ДНТБУкр, Вiддiл депонування наукових робiт);
2) У меня (VIKrylenko):
Крыленко Владимир Иванович
vikrylenko@gmail.com
Телефон по УКРАИНе 0 62 2959895
VIKrylenko 16 октября 2010
StTerrigenIstZagrMora.txt
Терригенныe источники загрязнения моря
© Copyright: Владимир Крыленко, 2011
Свидетельство о публикации №211101501202
Свидетельство о публикации №211101501202
Рецензии