Гидрогеохимические критерии состояния поверхностных вод гумидной зоны и их устойчивости к антропогенному воздействию

В связи с продолжающимся антропогенным воздействием на окружающую среду, в том числе и водную, в последние годы крайне назрела потребность в адекватной оценке ее состояния и изменений, а также необходимость нормирования антропогенной нагрузки. Решение этой проблемы возможно только при наличии теоретически и экспериментально обоснованной методологии. Применительно к водной среде она должна базироваться на изучении геохимических особенностей природных территорий с учетом климатических и гидрологических факторов, оценке всех видов антропогенной нагрузки и внутриводоемной трансформации веществ, что позволяет выработать критерии состояния и допустимого воздействия на водные объекты.

Имеющиеся в настоящее время подходы к решению проблемы базируются, как правило, на односторонней оценке отдельных факторов воздействия, без учета всего комплекса процессов, происходящих в водной среде. В данной работе рассмотрены важные и неразработанные на сегодня аналитические и геохимические аспекты, связанные с исследованием функционирования водных экосистем. Анализ и обобщение опубликованных в литературе и собственных теоретических, экспериментальных и натурных данных по многочисленным объектам позволили создать, на наш взгляд, целостную систему гидрохимических исследований в этом направлении. В результате были разработаны гидрогеохимические критерии состояния и устойчивости к антропогенному воздействию поверхностных вод гумидной зоны, большое разнообразие которых имеется в Карелии.

Основными последствиями антропогенного влияния на водные объекты является их евтрофирование, закисление, загрязнение токсичными веществами и изменение физико-химических параметров [Моисеенко, 1997]. Устойчивость водных объектов к антропогенному воздействию зависит от их гидрологического, термического и гидрохимического режимов и определяется природными особенностями как самих водоемов, так и водосборной территорией, и в конечном итоге она отличается для разных климатических зон. К таким зонам относится и обширная северная гумидная. В современный период имеется достаточно много сведений по режиму вод суши, касающихся главным образом отдельных водных объектов, бассейнов, территорий. В работах отечественных классиков-гидрохимиков О. А. Алекина [1970], Б. А. Скопинцева [1950], A.M. Никонорова [1991] рассматриваются общие вопросы формирования и режима вод суши, но в них недостаточно уделено внимания особенностям поверхностных вод различных климатических зон, в том числе и северной гумидной. В настоящей работе предпринята попытка расширения теории для водоемов гумидной зоны. В связи со значительным антропогенным воздействием в настоящее время осталось очень мало неизмененных территорий, а для адекватной оценки изменений в окружающей среде требуется знание фоновых характеристик. Для этих целей весьма интересными и информативными являются поверхностные воды Карелии в связи с обилием в ней водных ресурсов (более 60 тыс. озер и 10 тыс. рек), относительно мало подверженных антропогенному влиянию, на примере которых можно охарактеризовать основные геохимические черты и особенности природных поверхностных вод гу-мидной зоны.

В основу данной работы были положены сведения, собранные более чем по 800 объектам Карелии, исследования которых были проведены в 1985;2003 гг. на единой методологической основе при непосредственном участии и научном руководстве автора в рамках фундаментальных и прикладных тем Института водных проблем Севера Карельского НЦ РАН, а также дипломные проекты, подготовленные в Карельском педагогическом университете.

Для того, чтобы адекватно оценить состояние природной среды, требуется в первую очередь обеспечение аналитической репрезентативности гидрохимических данных. В представленной работе наряду с разработкой и усовершенствованием многих методов анализа природных и загрязненных вод проведено сопоставление всех методов, которые использовались при анализе поверхностных вод, что позволило установить достоверность информации, полученной в более ранний период. Несмотря на то, что в России введена обязательная государственная аккредитация экоаналитических лабораторий, на сегодня отсутствует современная научная методическая база по химическому анализу природных и сточных вод, необходимая для реализации положений Водного кодекса и других нормативных документов. Ранее такую роль успешно выполнял Гидрохимический институт. Фактически в большинстве аттестованных методиках используется Руководство по химическому анализу природных вод, изданное ГХИ в 1977 г. под редакцией А. Д. Семенова, а также пособие Ю. Ю. Лурье и А. И. Рыбниковой по химическому анализу производственных сточных вод [1974] и методы анализа института ГЕОХИ РАН [1977]. Отсутствие во многих изданиях подтверждения достоверности полученной гидрохимической информации не позволяет широко использовать литературные сведения по другим объектам для сравнения их состояния и обобщения данных.

Другая проблема, с которой сталкиваются многие исследователи, — это отсутствие единой геохимической классификации поверхностных вод различных климатических зон. Огромное количество объектов с разными гидрологическими и гидрохимическими характеристиками затрудняет анализ изменения их режима. Имеющиеся на сегодня подходы в этом направлении [Китаев, 1988; Баранов, 1962; Heinonen, 1994; Vuoristo, 1998] касаются формальной градации химических показателей без достаточного на наш взгляд теоретического обоснования пределов их изменчивости. Такой методологической основой геохимической классификации может быть кислотно-основное равновесие поверхностных вод гу-мидной зоны, учитывающее две системы: гумусную, отражающую наличие ОВ гумусной природы, и карбонатную, обусловленную минеральными компонентами. Данный подход был реализован автором в настоящей работе.

В последнее время накоплен достаточно большой объем информации по закисле-нию вод суши и по его влиянию на биоту. Обобщающая монография по этой проблеме подготовлена чл. корр. РАН Т. И. Моисеенко [2003]. При этом оценка степени закисления осуществляется главным образом по модели А. Хенриксена [1992], в которой не учитываются гидрологические особенности озер и очень важный геохимический фактор — буферная емкость. Использование нового методического подхода позволяет выявить устойчивость водных объектов к кислотной нагрузке в зависимости от их удельного водосбора и буферной емкости.

Вопросам формирования химического состава вод уделяется достаточно большое внимание в литературе, но как правило, оно касается характеристики состава вод источников формирования, а внутриводоемную трансформацию учитывают только по удерживающей способности [Vollenweider, 1975], которая не является эквивалентом скорости трансформации вещества в озере. Определение последней представляет наибольший научный и практический интерес. Данную проблему удалось реализовать на основе балансовой модели формирования состава воды в озере и получить уравнение связи скорости трансформации неконсервативного вещества от его средних концентраций в озере, в приточных водах и от времени водообмена. Установлена закономерность, что отношение удельной скорости к внешней нагрузке является постоянной величиной и определяется только временем водообмена озер. Это в свою очередь позволило выявить природные нагрузки на водные объекты, водосборы которых были преобразованы давно.

Важной проблемой, которая требует решения, является оценка допустимого антропогенного воздействия на водные объекты и уровня их загрязнения. По этому вопросу также имеется достаточно много неопределенности. Для нормирования физико-химических параметров водной среды предложен принцип сохранения геохимического класса вод при антропогенном воздействии. Для токсичных веществ в качестве регламентирующего показателя используется региональная величина ПДК, учитывающая как фоновые характеристики поверхностных вод, так и рыбохозяйственную величину ПДК. В этом плане удалось сочетать как принцип геохимического фона, к которому адаптировалась биота, так и принцип токсичности вещества для гидробионтов, в отличие от методик С. А. Патина [1979], Д. Г. Замолодчикова [1993], Г. Т. Фрумина [1998], в которых учитывается только первый принцип, и от методических рекомендаций Гидрометеоцентра [1988], в которых рассматривается исключительно второй.

Научная и практическая значимость работы заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании гидрогеохимических критериев состояния и устойчивости водных объектов к антропогенному воздействию. Разработана методология гидрохимических исследований, обеспечивающая получение надежных данных по функционированию водных объектов, формированию химического состава их воды и его трансформации под действием внешних физических факторов и внутриводоемных процессов. Полученные результаты были широко использованы для принятия разнообразных решений управленческого характера, в частности, по оптимизации сбросов целлюлозно-бумажных предприятий в водные объекты Карелии, решения вопросов попусков воды из хвостохранилища Костомукшского ГОК’а и при нормировании антропогенного воздействия на водные объекты. Предложены новые высокочувствительные методы анализа природных и загрязненных вод. Разработана геохимическая классификация поверхностных вод гумидной зоны на основе теории кислотно-основного равновесия. Установлены геохимические константы, характеризующие процессы, протекающие в водной среде. Обоснованы критерии оценки допустимой минеральной, биогенной, органической, кислотной и токсической нагрузки на водный объект, на основании которых определены уровни допустимого антропогенного воздействия на водные объекты Карелии.

Разработанная методология оценки состояния поверхностных вод под влиянием внешних факторов и внутриводоемных процессов позволяет использовать ее для нормирования антропогенного воздействия на водные объекты. На основании критериев устойчивости водных объектов к нагрузкам различных видов могут быть разработаны региональные нормативы по сбросу загрязняющих веществ, по сельскохозяйственному использованию земель, их мелиорации, а также по критическим кислотным, биогенным, минеральным и органическим нагрузкам. В конечном итоге это дает возможность осуществлять природоохранную деятельность на научной основе. Предложенная методология является достаточно общей и может быть применена к другим климатическим зонам.

Заключение

.

На основании обобщения и анализа имеющихся методических подходов, а также собственных экспериментальных, теоретических и многочисленных натурных данных по поверхностным водам Карелии разработаны гидрогеохимические критерии оценки состояния и устойчивости водных объектов гумидной зоны к антропогенному воздействию.

Для адекватной оценки состояния водной среды необходимо в первую очередь обеспечение аналитической репрезентативности гидрохимических данных, как вновь получаемых, так и старых. В этой связи требуется организация внутреннего контроля на искусственных природных образцах воды и межлабораторное сравнение результатов анализа одинаковых проб воды, а также сопоставление разных методов анализа одних и тех же компонентов. Проведенный анализ выявил несоответствие результатов определения SO42″ - по сумме сильных кислот, Si — визуальным с пикриновой кислотой, Р0бЩ — по Кьельдалю, Fe — с роданидом, NO3″ - с салицилатом и ионселективным электродом истинному содержанию элементов. По ряду компонентов выявлены систематические отклонения от результатов анализа по сравнению с современными методами: аммония — с реактивом Несс-лера и индофенольным, Nopr — по Кьельдалю и персульфатным, Мп с формальдоксимом без избытка солей Fe (II) и атомно-абсорбционным, хлоридов — титриметрическим мерку-риметрическим и фотометрическим с Hg (CNS)2 и Ре (ЪЮз)з.

В связи с отсутствием по ряду компонентов надежных аналитических методов определения были разработаны новые или усовершенствованы известные методики применительно к поверхностным водам гумидной зоны. В качестве показателя цветности воды предлагается использовать интегральную интенсивность поглощения света в видимой области спектра и отказаться от градусной меры, а перейти к новой строгой физической (см"). Для определения истинного содержания бикарбонатов по щелочности воды, получаемой 2-х точечным титрованием до рН 4.5 и 4.2, введена поправка на анионы органических кислот. Предложен новый вариант фотохимического определения органического углерода в системе непрерывного газового потока. Для определения лигниновых веществ в загрязненных и сточных водах применен метод дифференциальной УФ-спектроскопии. Предложенная методика позволяет оценить содержание лигниновых веществ с точностью до 0.1 мг/л. Разработана методика определения и-хинонов на основе их реакции конденсации с 4-аминоантипирином в кислой среде. Чувствительность экстракционно-фотометрического метода составляет 1 мкг/л. Для определения летучих с паром феноль-ных соединений предложен вариант газохроматографического метода после их экстракции и концентрирования в труднолетучем дифениловом эфире, что исключает потерю легколетучих фенолов. Для установления качественного состава как летучих, так и нелетучих фенольных веществ более подходящим является метод реакционной газожидкостной хроматографии фенолятов тетраметиламмония. На основе классических потенцио-метрического и кондуктометрического методов, а также по «нулевой щелочности» растворов солей органических кислот и природной воды определена средняя константа диссоциации гумусовых кислот (рК = 4.0), которые по своей силе близки к оксибензойным кислотам.

На основании обобщения данных более чем по 800 объектам Карельского гидрографического района установлены основные геохимические характеристики поверхностных вод гумидной зоны. Распределение щелочности, содержание органического вещества, фосфора общего и железа по критериям х2 и р больше соответствует лог-нормальному закону, чем нормальному. Наибольшая степень корреляции от компонентов ионного состава воды отмечается для Са, Mg и щелочности (г = 0.96−0.98). Для остальных компо-+ + 2 нентов (Na, К, SO4СГ) выделяются две области генерации данных: одна с незначительной изменчивостью концентрации иона и высокой вариабельностью Еи, вторая — с высокой дисперсией содержания ионов и менее выраженными колебаниями Еи. Первая обусловлена незначительным выщелачиванием ионов К+, Na+ из глинистых пород и атмосферным происхождением хлоридов и сульфатов. Вторая связана с поступлением в поверхностные воды хлоридно-натриевых подземных вод или же антропогенным влиянием. При классификации поверхностных вод гумидной зоны по преобладающим ионам учтено содержание анионов органических кислот, что позволило существенно уточнить распределение вод по классам и установить высокую долю вод карбоксилатного класса, наряду с гидрокарбонатным. Данная классификация дает возможность выявить генезис вод и антропогенное влияние на них. Особое внимание в работе уделено органическому веществу, как определяющему специфику поверхностных вод гумидной зоны, и для его характеристики введено новое понятие гумусности воды (Hum), определяемое как среднегеометрическое значение цветности (град) и перманганатной окисляемости. Между косвенными показателями содержания ОВ, гумусностью воды и содержанием Сорг наблюдается тесная корреляция и отсутствие их корреляции с Nopr. На основании анализа распределения различных форм фосфора (минеральной, взвешенной и общей) установлено, что поступление фосфора в водные объекты с водосборной территории обусловлено атмосферными выпадениями и выщелачиванием неорганических форм фосфора из почв и подстилающих пород и связыванием его Бе-содержащим органическим веществом. В озерных системах на содержание Р0дщ существенно сказываются внутриводоемные процессы и прежде всего седиментация, которая приводит в среднем для Карелии к 1.5-кратному уменьшению концентрации Р0бщ в озерах по сравнению с реками. Антропогенное влияние отражается большей частью на увеличении доли Рмин. В отношении форм соединений азота установлена важная закономерность — постоянство суммарного содержания азотистых веществ в атмосферных осадках, незагрязненных речных и озерных водах. Отличие заключается лишь в разном соотношении форм N и это позволило выделить три основных типа их распределения в поверхностных водах: атмосферное, морское и гумидное. Анализ содержания форм N в водных объектах имеет значение не столько для оценки их трофии, сколько для определения устойчивого их функционирования. Антропогенное влияние сказывается на распределении форм N и приводит к накоплению NO3″ или Nopr в водных объектах и только для некоторых загрязненных вод возможно наличие МНЦ+ (> 0.1 мг N/л) и NO2″ (> 20 mktN/л).

Такие элементы, как Fe, Мп, по праву могут считаться маркерами поверхностных вод гумидной зоны. На миграцию и устойчивость соединений Fe (II) и Fe (III) оказывает существенное влияние ОВ гумусовой природы, о чем свидетельствует высокая степень корреляции Fe06i4 от гумусности воды, тогда как для Мп такой зависимости не отмечается. Для обоих элементов имеют значение окислительно-восстановительные условия в водоеме и прежде всего на границе раздела «вода — дно». Поступление Мп из донных отложений в воду отмечается уже при 40%-ном насыщения воды кислородом, Fe — при более низком (< 10%). Основной путь миграции Fe в озерах это осаждение взвешенных форм, а также гидролиз гумусовых солей Fe (III), переход его во взвешенную форму и поступление в донные отложения. По этой причине при переходе от речных вод к озерным среднее содержание Fe06i4 уменьшается в 1.8, а Мп в 1.4 раза. Соли Fe (II) менее подвержены гидролизу и даже при наличии кислорода в воде Fe (II) достаточно устойчиво в составе комплексных гумусовых соединений и не происходит его окисление до Fe (III). Распределение Si в поверхностных водах гумидной зоны определяется растворимостью аморфного диоксида Si и больше подчиняется нормальному закону распределения. Содержание общего А1 незначительное (до 130 мкг/л) и обусловлено это высокой гидролизуемостью солей А1 и низкой растворимостью его гидрооксида. Концентрации фторидов в большинстве водных объектов Карелии весьма низкие (< 0.05 мг/л в 80% объектов) и только в бассейне Ладожского озера их количество наибольшее (0.1−0.47 мг/л), что связано с наличием фторсодержащих пород на водосборе. В ряде случаев высокое содержание фторидов обусловлено аэротехногенным загрязнением Надвоицким алюминиевым заводом.

Распределение газов 02 и С02 в поверхностных водах гумидной зоны имеет противоположную направленность: минимуму 02 соответствует максимум СО2. Установлена постоянная «ненасыщенность кислородом» и «пересыщенность углекислым газом» гумусных вод по сравнению с равновесным содержанием газов. Среди водных объектов.

Карелии выявлен весь спектр изменчивости рН в природных водах от кислых до слабощелочных. Впервые на современной методической основе установлены уровни содержания микроэлементов (Zn, Си, Pb, Cd, Ni, Сг) в поверхностных водах Карелии, содержание которых ниже ПДК для рыбохозяйственных водоемов, за ислючением Си и Zn, что обусловлено высокой комплексообразующей способностью ОВ и железистым характером вод. Определены фоновые показатели содержания нефтепродуктов и фенолов в поверхностных водах Карелии.

Кислотно-основное равновесие поверхностных вод гумидной зоны определяется двумя системами — гумусовой и карбонатной. Получены уравнения связи рН с компонентами, обуславливающими равновесие, исходя из традиционного анализа воды: щелочности, суммы слабых кислот [СОг + НАорг] и их солей [НСОз' + Аорг" ]. Проверка теории на природных образцах воды и модельных растворах показала соответствие опытных данных теоретическим представлениям о кислотно-основном равновесии поверхностных вод гумидной зоны.

Для геохимической классификации поверхностных вод гумидной зоны по гумусности и щелочности также использована теория кислотно-основного равновесия, на основании которой получены шкалы гумусности и щелочности в сопоставлении со шкалой рН. Выделены следующие классы вод по гумусности: высокогумусные (полии мезополигу-мусные, Hum 180−30), среднегумусные (мезогумусные, Hum 30−12), низкогумусные (оли-гои ультраолигогумусные, Hum < 12) и по щелочности: бесщелочностные (Alk <0), низкощелочностные (Alk > 0−3.2), слабощелочностные (Alk 3.2−12.8), среднещелочностные (Alk 12.8−50) и высокощелочностные (Alk > 50 мгНСОзУл). Представленные границы между классами не являются строгими и в переходной области учитывается содержание железа и рН воды по принципу «водам с большей гумусностью — большее содержание Fe и меньшая величина рН». По аналогии с классификацией по гумусности представлено и распределение вод по уровню трофии: низкотрофные (олигои ультраолиготрофные, Р0бЩ < 10), среднетрофные (мезотрофные, Р0бЩ 10−25), высокотрофные (евтрофные и высоко-евтрофные, Р0дщ 25−155) и гипертрофные (Р0бщ> 155 мкг/л).

В соответствии с представленной классификацией был проведен анализ распределения водных объектов Карельского гидрографического района по гумусности, щелочности, трофности и по совокупности двух и трех параметров. В целом среди водных объектов Карелии пребладают мезогумусные (40%), мезополигумусные (33%) — среднещелочностные (45%о) и слабощелочностные (28%)) — мезотрофные (43%) и низкотрофные (30%). Слабощелочностные и бесщелочностные воды с кислой и слабокислой реакцией среды выделены в отдельную группу ацидо-дистрофных водных объектов, которых около 10% от числа обследованных.

На основании многолетних данных по составу атмосферных осадков и речных вод установлено, что поступление хлоридов и отчасти сульфатов (на 70%) в поверхностные воды Карелии обусловлено атмосферными выпадениями, а суммарное поступление соединений азота совпадает с их выносом с водосборной территории. Единственное в чем заключается отличие — это в перераспределении форм азота, что позволяет вообще говорить о постоянстве содержания N064 в гидросфере. Получены уравнения связи концентрации вещества в озере с его содержанием в приточных водах в зависимости от времени водообмена, на основании которых определены скорости трансформации лабильных веществ в водоеме и установлено, что отношение удельной скорости трансформации вещества к его нагрузке на водоем определяется коэффициентом условного водообмена озера и носит линейный характер для двух групп веществ (ОВ и Nopr) и (Fe, Si, Р0бщ).

Представлены формулы расчета доли аллохтонного и автохтонного ОВ в водоеме по интегральной интенсивности поглощения света и по соотношению перманганатной, бихроматной окисляемости и цветности воды. В поверхностных водах гумидной зоны превалирует аллохтонное ОВ. В среднем для Карелии его доля составляет 80%). Предложена методика оценки элементного состава и массы ОВ на основе косвенных характеристик его содержания (ПО, ХПК) и прямого определения углерода и азота органического, что позволяет более адекватно оценивать трансформацию и новообразование ОВ в водоеме.

На примере фенольных соединений установлены основные закономерности трансформации органических веществ в зависимости от факторов среды: разбавления, содержания кислорода и биогенных элементов. Процесс биохимического окисления ОВ протекает по двум сопряженным направлениям окислительного дегидрирования и путем расщепления с образованием метаболитов, используемых в анаболических реакциях. Второй путь усиливается при избытке фосфатов в воде. Наличие большей частью Feсвязанного фосфора в поверхностных водах гумидной зоны обуславливает низкую скорость биохимического окисления ОВ, что способствует накоплению гумусовых веществ. На основании натурных и лабораторных экспериментов установлено, что состав седиментирующей-ся взвеси в водоеме близок к составу верхнего 2-см слоя донных отложений. Последние оказывают существенное влияние на кислородный режим в период зимней стагнации в высокогумусных и евтрофных озерах и являются источником поступления фосфора, аммония, Fe и Мп в водную среду. Наличие окисленного поверхностного слоя донных отложений в озерах препятствует этим процессам.

На примере водных объектов Карелии показана возможность использования нагрузочной модели для оценки последствий антропогенного влияния. Антропогенная нагрузка должна определяться по всем группам веществ: минеральным, органическим, биогенным, взвешенным, токсичным и по кислотным выпадениям как от точечных, так и рассеянных источников загрязнения. Так для Карелии установлено, что от точечных источников наиболее значимо антропогенное воздействие на систему р. Кенти, Кондопожскую губу Онежского озера и Северное Выгозеро. Для северной части Ладожского озера, Онежского озера, оз. Суоярви оно будет приводить к антропогенному евтрофированию. С использованием различных методических подходов определены антропогенные фосфорные нагрузки от рассеянных источников загрязнения на оз. Крошнозеро, Святозеро, Пряжинское и антропогенный сток фосфора с водами рек Шуя, Свири и Олонки, водосборы которых давно преобразованы и нет сведений по фоновым характеристикам.

Устойчивость водных объектов к кислотной нагрузке определяется количеством сильных кислот, выпадающих на их водосборной территории, а также гидрологическим фактором — величиной удельного водосбора и геохимическим — буферной емкостью. Последняя устанавливается по содержанию компонентов кислотно-основного равновесия. Самую низкую буферную емкость имеют низкои слабощелочностные геохимические классы вод. Наиболее уязвимы к закислению озера, находящиеся на водоразделе рек, т. е. с высокой долей атмосферного питания, и реки в период весеннего половодья.

При минеральном загрязнении наиболее значимым является изменение соотношения щелочноземельных и щелочных металлов, а также отношения ионов Na+ и К+. На основании химико-токсикологического моделирования получено эмпирическое уравнение связи экологически допустимой концентрации К+ от жесткости воды и содержания Na+.

Оценка степени загрязнения водного объекта устанавливается по кратности разбавления сточных вод, определяемой по содержанию консервативного компонента. Сопоставление ее с недействующей кратностью разбавления сточных вод, определяемой в токсикологическом эксперименте, позволяет установить и допустимый уровень сброса сточных вод. Оценка загрязненности водного объекта осуществляется по региональным ПДК, рассчитываемых как среднегеометрическое значение фоновой концентрации и ры-бохозяйственной величины ПДК для веществ, у которых Сф0Н «ПДК, и как сумма Сф0Н + ПДК для веществ, у которых Сф0И «ПДК. Недопустим расчет индексов загрязнения по веществам, отражающих региональную специфику вод (Fe, Мп, фенолы), у которых СфОН «ПДК. Нормирование органической и биогенной нагрузки осуществляется исходя из принципа — сохранение геохимического класса вод, но не более 1.5 кратного превышения их природного фонового содержания. По органическим веществам необходимо также учитывать изменение кислородного режима водоема в период зимней стагнации.

На основании разработанных методических подходов проанализировано изменение гидрохимического режима водных объектов Карелии, подверженных антропогенному влиянию. Установлено наибольшее загрязнение системы р. Кенти во все сезоны года, Кондопожской губы и Северного Выгозера в зимний период. Для улучшения экологической ситуации в Кондопожской губе требуется повышение эффективности очистки сточных вод Кондопожского ЦБК. Для Северного Выгозера решение проблемы возможно путем реорганизации выпуска сточных вод — устройства рассеивающего их выпуска. Сточные воды Петрозаводского промцентра оказывают евтрофирующее влияние на центральную часть Онежского озера и требуется снижение поступления Р0бЩ от этого промузла.

В целом вклад Карельских притоков и локальных выпусков сточных вод непосредственно в Ладожское озеро составляет не более 10% антропогенной фосфорной нагрузки на озеро. Основное евтрофирующее влияние на озеро оказывают крупные притоки и прежде всего р. Волхов, а из точечных источников загрязнения — Волховский алюминиевый завод. Наибольшие негативные изменения характерны для Сортавальского залива Ладожского озера, что связано с ограниченным его водообменом с озером и локализацией сточных и речных вод в самом заливе. Оз. Исо-Пюхяярви изменило свой гидрохимический режим в результате мелиорации, проведенной в 60-е годы в его бассейне. Современные характеристики озера соответствуют мезополигумусным природным водоемам, в отличие от олиго-мезогумусных до мелиорации. Влияние Суоярвского промцентра на оз. Суоярви не существенно и проявляется только в южной части озера.

Для озерно-речной системы Кенти в результате поступления в нее техногенных вод Костомукшского ГОК’а наиболее значимым в экологическом отношении является изменение ионного состава воды и увеличение эквивалентной доли калия (до 60%). Сброс таких сточных вод должен осуществляться в высокопроточные водные объекты для обеспечения их разбавления до безвредного уровня. Возможно также повышение биокондиции техногенных вод путем добавления солей жесткости, в том числе и отходов сераочистки газовых выбросов комбината.

Таким образом, на основании выполненных исследований представлена методология оценки состояния и устойчивости водных объектов гумидной зоны к антропогенному воздействию и ее основные положения сводятся к следующему:

— выявление геохимических особенностей крупных водосборных территорий и установление фоновых характеристик поверхностных вод;

— определение основных показателей химического состава воды по результатам сезонных наблюдений водного объекта;

— оценка антропогенных нагрузок от точечных и рассеянных источников загрязнения по всем группам веществ (минеральным, органическим, Р0бщ, азотистым соединениям и нормируемым компонентам);

— нормирование антропогенной нагрузки с учетом геохимического фона элемента и допустимого критического его содержания в водном объекте;

— оценка загрязненности водоема конкретным видом сточных вод и наиболее токсичными веществами.

В целом представленная методология базируется на общепринятых гидрохимических методах исследования и не требует проведения специальных, трудоемких работ. Она позволяет не только оценить состояние и загрязнение водного объекта, но и установить допустимый уровень антропогенного воздействия. В конечном итоге это дает возможность осуществлять природоохранную деятельность на научной основе и принимать обоснованные управленческие решения по улучшению качества водной среды.