Романенко Основы гидроэкологии

Раздел VI. Моря и внутренние воды

почвы поля и больших полян, с которых сдувается снег и стекают дождевые воды.

Обмен водой между отдельными компонентами экосистемы леса можно рассматривать как один из основных факторов, влияющих на функционирование речных экосистем. Вместе с тем, его влияние может проявляться лишь в сочетании с другими ландша- фтно-образующими факторами, в частности такими, как солнечная радиация и атмосферная циркуляция тепла и влаги.

Важную экологическую роль, состоящую в задержании атмосферных осадков, обводнении и увлажнении почв, играет лес в лесостепной и степной зонах Украины, где ветры могут в течение короткого времени высушить землю. Предотвращая испарение влаги, леса создают условия, при которых атмосферные осадки постепенно переходят в подземный сток и пополняют речной водный баланс.

Леса и искусственно созданные лесные насаждения в виде полос задерживают смыв с пашни верхнего слоя почвы и вымывание из нее химических веществ (удобрений, ядохимикатов), которые вносят при возделывании сельскохозяйственных культур. Тем самым они выполняют барьерную функцию по отношению к речным экосистемам. Это свойство леса наиболее четко проявляется в тех регионах Украины, где расположены крупные промышленные предприятия.

Так, для прирусловой, центральной и притеррасной частей поймы рек Самары и Орели, протекающих по территории Приднепровского промышленного региона, характерно высокое содержание в почвах тяжелых металлов. Наибольшее их количество накапливается в центральной части поймы, где преобладают связанные с грунтовыми водами лугово-лесные почвы с хорошо развитой растительностью.

Известно, что содержание марганца в почвах прирусловой зоны составляет в среднем 182, а в центральной и притеррасной частях — 891 мг/кг. Важным свойством лесных почв является их способность при взаимодействии с тяжелыми металлами образовывать комплексные соединения. Специально проведенные исследования показали, что для разных типов почв мигрирующие формы металлов на глубине 0-50 см составляют от 7 до 23 %.

Способность лесных почв удерживать влагу лежит в основе их влияния на гидрологический режим малых рек. Наиболее глубоко изучено это свойство на примере овражных лесов лесостепной зоны, расположенных в долинах рек - притоков Днепра.

В зависимости от способности почвы к удержанию влаги может существенно меняться роль леса как фактора формирования водности малых рек. Если лесные почвы обладают высокой инфильтрационной способностью, их влага быстро поступает в грун-

573

Основы гидроэкологии

товые воды, пополняя тем самым водные ресурсы речных систем. Если почвы перенасыщены водой и очень медленно инфильтруют влагу, водность малых рек увеличивается, в основном, за счет поверхностного стока.

Для большинства лесов лесостепной и степной зон Украины характерна высокая инфильтрационная способность почв. Так, если при выпадении на поверхность почвы с дождем 50 мм воды пашня впитывала ее за 90 мин, то почва дубового леса - за 9 мин, а в хвойных лесах вода просачивалась всего за 5 мин. Во время весеннего таяния снегов лишь 10 % влаги стекает с поверхности лесных почв, а 90 % поступает в подземные воды. Именно указанное свойство лесов определяет их роль в обеспечении водности малых рек. В связи с этим необходимо создавать лесонасаждения по берегам водоемов, проводить облесение склонов на водосборных площадях и другие мероприятия, связанные с укреплением берегов путем создания зеленых зон.

Осуществление указанных мероприятий приобретает с каждым годом все большее значение. Как известно, Украина относится к не обеспеченным лесами государствам. В течение последнего столетия лесной фонд страны катастрофически снизился и в настоящее время его площадь не превышает 14 % территории. Поэтому увеличение ресурсно-экологического потенциала лесного фонда является одним из основных условий повышения водности рек.

38.2. Влияние сельскохозяйственного освоения земель на экосистемы малых рек

Если лес и луга играют положительную роль в формировании водности речных систем и поддержании качества воды, то пашня, наоборот, может рассматриваться как потенциальный их загрязнитель. Пашня — это земельная площадь, систематически обрабатываемая и используемая для выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе и многолетних. Различают пашню орошаемую, осушаемую, эрозийно опасную и др.

Влияние пашни на формирование водности малых рек определяется состоянием воды в почвах, а также их инфильтрационной способностью и возможностью сноса дождевыми потоками, что приводит к заилению русел. Поступление органических и минеральных веществ с пашни в реки может существенным образом ухудшать качество воды, вызывая эвтрофикацию речных экосистем. При этом вынос химических веществ с водосборной площади может происходить за счет как поверхностного, так и подземного стока.

574

Раздел VI. Моря и внутренние воды

Содержание воды в почвах и их инфильтрационная способность зависят от структуры почвы, соотношения в ней твердых частиц разных размеров, наличия органических веществ и коллоидов, химических свойств почвенного раствора и его реакции (рН). Вода в почвах вкраплена в поры разных размеров и форм. Различают три основных вида грунтовых вод: гравитационную, капиллярную и связанную.

Гравитационная вода заполняет наиболее широкие промежутки между твердыми частицами почвы и характеризуется способностью просачиваться под действием силы тяжести глубоко — вплоть до уровня грунтовых вод. Именно гравитационные воды больше всего влияют на водность и качество воды малых рек. Капиллярная вода, заполняющая тончайшие промежутки между твердыми частицами почвы, наоборот, под действием капиллярных сил поднимается ближе к поверхности почвы, создавая восходящий поток влаги. Связанная вода удерживается на поверхности почвы адсорбционными силами почвенных частиц. Обладая достаточно большой массой, она играет определенную роль в растворении солей и их выносе в реки. Кроме жидкой воды, в почве всегда содержится парообразная влага. В зависимости от соотношения крупных по размеру песчаных частиц и более мелких глинистых различают песчаные, супесчаные и глинистые почвы. При этом почвы с преобладанием песка характеризуются высокой инфильтрационной активностью по отношению к дождевым и талым снеговым водам, которые быстро проходят в глубь почвы и пополняют запасы грунтовых вод. Наоборот, глинистые почвы более водоудерживающие. Для них характерен достаточно интенсивный восходящий капиллярный поток.

Вудержании воды и растворенных в ней биогенных элементов важная роль принадлежит почвенным коллоидам, которые, обладая чрезвычайно большой суммарной поверхностью, обеспечивают физико-химическую адсорбцию воды и других веществ.

Вусловиях интенсификации сельскохозяйственного производства, связанной с применением минеральных и органических удобрений и химических средств защиты растений, почвы всегда представляют потенциальную угрозу для экосистем водоемов. Вынос этих веществ в реки может происходить с поверхностным стоком, через загрязнение грунтовых вод или путем ветровой эрозии. Особенно велика опасность загрязнения вод при распахивании долин рек, резком уменьшении площади лугов и размещении частных огородов непосредственно в прибрежных зонах малых рек. Хотя в последние годы темпы расширения площадей пашни падают, все же они остаются достаточно высокими.

Поддержание нормального функционирования пойменных ландшафтов возможно лишь при условии аграрных преобразова-

575

Раздел VI. Моря и внутренние воды

Не достигла достаточных масштабов и переработка твердых отходов путем высокоили низкотемпературного нагревания (пиролиза) без доступа кислорода, а также методом компостирования. Поэтому характерной чертой пейзажей пригородных зон являются мусорные свалки. Во время дождей или таяния снега с них стекают потоки грязных вод, попадающие в реки или инфильтрующиеся в грунтовые воды.

Одним из основных источников загрязнения окружающей среды является топливно-энергетический комплекс, в состав которого входят предприятия угольной, нефтеперерабатывающей и электроэнергетической промышленности, по добыче и транспортировке нефти и газа. Достаточно лишь вспомнить, что при добыче угля в Донецкой и Луганской областях на поверхность выносятся миллионы тонн пустой породы. Одновременно откачиваются большие объемы высокоминерализованных шахтных вод, загрязняющих поверхностные и грунтовые воды разными солями. Серьезную обеспокоенность вызывает эта проблема на предприятиях по добыче железной руды около Кривого Рога. Шахтные воды, степень минерализации которых в 10 раз выше, чем морских, попадая с поверхностным и грунтовым стоком в реки, даже изменяют класс воды.

Сточные воды промышленных предприятий, переполняющие пруды-отстойники, представляют постоянную угрозу загрязнения грунтовых вод тяжелыми металлами и радионуклидами.

На основании сказанного можно сделать выводы, что водосборная площадь речных систем постоянно испытывает влияние жидких, газообразных и твердых отходов. Промышленные предприятия, сосредоточенные в крупных городах, наряду с коммунальнобытовыми, определяют степень нагрузки городских конгломератов на водотоки.

Практически в каждом большом городе Украины протекает одна малая река, а то и больше. Так, в Киеве это Лыбедь, Сырец, Вита, Нивка, в Чернигове — Стрежень, в Харькове — Лопань, во Львове — Полтва.

На примере р. Полтвы рассмотрим влияние большого города на экосистему малой реки. Для Львова, по территории которого протекает Полтва, характерен концентрический тип застройки. С ростом города изменялись не только его социальные, экономические и климатические условия, но и размеры и состояние водосборной площади. Город, в котором сейчас проживает свыше 800 тыс. жителей (6500 человек на 1 км2 площади), основан в 1256 г. на правом берегу Полтвы. В конце XI в. его площадь составляла 31 га, из которых 98,7 % приходилось на долю зеленых насаждений. К 1932 г. площадь города возросла в 71 раз, и он полностью занимал территорию естественного водосбора реки, рав-

579