Н.М. Осадча, В.І. Осадчий, В.В. Осипов, С.В. Білецька, Л.А. Ковальчук, В.А. Артеменко. МЕТОДИКА ВИДІЛЕННЯ ЗОН, ВРАЗЛИВИХ ДО ЗАБРУДНЕННЯ ПОВЕРХНЕВИХ І ПІДЗЕМНИХ ВОД НІТРАТНИМИ СПОЛУКАМИ

https://doi.org/10.15407/ugz2020.04.038
Ukr. geogr. z. 2020, N4:38-48
Автори: 

Н.М. Осадча - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ;
В.І. Осадчий - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ;
В.В. Осипов - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ;
С.В. Білецька - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ;
Л.А. Ковальчук - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ;
В.А. Артеменко - Український гідрометеорологічний інститут ДСНС України та НАН України, Київ.

Резюме: 

Метою публікації є розроблення національної методики для виділення зон, які є вразливими до забруднення водних об’єктів нітратними сполуками. Виділення таких зон – дієвий інструмент для зменшення негативного впливу сільськогосподарської діяльності на забруднення вод біогенними елементами, який застосовується для цілей управління дифузним забрудненням річкових басейнів та досягнення водними об’єктами “доброго” екологічного стану. Аналіз неоднорідності природних умов та інтенсивності сільськогосподарської діяльності в Україні показав, що за ступенем вразливості можуть виникати зони 3-х типів: 1) зони високої ймовірності забруднення вод, де за умов промивного й періодично промивного режиму ґрунтів спостерігається позитивний баланс нітрогену в ґрунтах; 2) зони потенційного забруднення вод, де за таких само умов спостерігаєтьсядефіцитний баланс нітрогену в ґрунтах; 3) зони короткострокового забруднення, де за умов непромивного режиму відзначається надлишок сполук нітрогену в ґрунтах. Найбільшу небезпеку для водних об’єктів становлять зони, що відносяться до типу високоїймовірності забруднення. В якості критеріїв для просторового виділення вказаних зон рекомендовано використовувати вміст у воді розчинених форм нітрогену неорганічного (Nнеорг) та наявність у водному об’єкті процесу евтрофікування. Для прийняття рішення про віднесення водозбору малої річки (коефіцієнт Штрахлера <5) до вразливої зони вміст Nнеорг у її воді має задовольняти умову ≥ 11,3 мгN/дм3. У річках з коефіцієнтом Штрахлера ≥ 5, водоймах, естуаріях та прибережних водах для встановлення вразливої зони застосовують критерій наявності процесу евтрофікування вод. Упідземних водах вразлива зонавизначається за умови Nнеорг ≥ 9,7 мгN/дм3. Таку методику розроблено в Україні вперше.

Ключові слова: 
нітратні сполуки, зони, вразливі до забруднення нітратними сполуками, процес евтрофікування, поверхневі води, підземні води
Сторінки: 
38-48
Література: 

1. Grizzetti B., Bouraoui F., Aloe A. (2012). Changes of nitrogen and phosphorus loads to European seas. Global Change Biol., 18, 769 - 782. DOI.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02576.x
https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02576.x
 
2. Van Drecht G., Bouwman A.F., Harrison J., Knoop J.M. (2009). Global nitrogen and phosphate in urban wastewater for the period 1970 to 2050. Global Biogeochem.Cycles, 23, 4, GB0A03. doi.org/10.1029/2009gb003458
https://doi.org/10.1029/2009GB003458
 
3. Khrisanov N.I., Osipov G.K. (1993). Management of eutrophication of water bodies. St. Petersburg, 279 p. [In Russian]. [Хрисанов Н.И., Осипов Г.К. Управление эвтрофированием водоемов. СПб, 1993. 279 с.]
 
4. Khilchevsky V.K. (1996). The role of agrochemicals in the formation of water quality of the Dnieper basin. Kyiv, 222 p. [In Ukrainian]. [Хільчевський В. К. Роль агрохімічних засобів у формуванні якості вод басейну Дніпра. Київ, 1996. 222 с.]
 
5. IARC (2006). Monographs on the Identification of Carcinogenic Hazards to Humans / Ingested nitrates and nitrites. http://monographs.iarc.fr/ENG/Meetings/94-nitratenitrite.pdf
 
6. Nitrates, nitrites, and N-nitroso compounds (1981). The World Health Organization. 118 p. URL: https://apps.who.int/iris/handle/10665/38763
 
7. Perelman A.I., Kasimov N.S. (1999). Landscape geochemistry. Moscow, 610 p. [In Russian]. [Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М., 1999. 610 с.]
 
8. Nosko B.S. (2013). Nitrogenic soil regime and its transformation in agroecosystems. Kharkiv, 130 p. [In Ukrainian]. [Носко Б.С. Нітрогенний режим грунтів і його трансформації в агроекосистемах. Харків, 2013. 130 с.]
 
9. Geographical encyclopedia of Ukraine: In 3 volumes. Vol.1. (1989). Editorial Board: O.M. Marynych (responsible editor) and others. Kyiv, 265, 266. [In Ukrainian]. [Географічна енциклопедія України : в 3-х томах, Т. 1 / редкол.: О. М. Маринич (відпов. ред.) та ін. Київ, 1989. C. 265, 266.]
 
10. Voronkov P.P. (1963). Hydrochemical bases of local runoff isolation and methods of dismemberment of its hydrograph. Meteorology and hydrology, 8, 21 - 28. [In Russian]. [Воронков П.П. Гидрохимические основания выделения местного стока и способы расчленения его гидрографа. Метеорология и гидрология. 1963, №8. C. 21 - 28.]
 
11. Osypov V.V., Bigun O.M. (2020). Estimation of pedotransfer functions for determination of soil filtration coefficient of Ukraine. Bulletin of Kharkiv V.N Karazin University. Series Geology. Geography. Ecology, 52, 68- 78. DOI: https://doi.org/10.26565/2410-7360-2020-52-05 [In Ukrainian]. [Осипов В.В., Бігун О. М. Оцінка педотрансферних функцій для визначення коефіцієнта фільтрації ґрунтів України. Вісник Харківського університету імені В.Н. Каразіна, Серія Геологія. Географія. Екологія. 2020. 52. C. 68 - 78. DOI: https://doi.org/10.26565/2410-7360-2020-52-05]
https://doi.org/10.26565/2410-7360-2020-52-05
 
12. Budal A., DeWalle D.R. (2009). Dynamics of stream nitrate sources and flow pathways during stormflows on urban, forest and agricultural watersheds in central Pennsylvania, USA. Hydrological Processes. Vol. 23, 3292-3305. Doi.org/10.1002/hyp.7423
https://doi.org/10.1002/hyp.7423
 
13. Edwards P. J., Williard K. W.J. and Schoonover J. E. (2015). Fundamentals of Watershed Hydrology. Journal of Contemporary Water Research & Education. Iss. 154, 3 - 20.
https://doi.org/10.1111/j.1936-704X.2015.03185.x
 
14. Zaydelman F.R. (1987). Land reclamation. Moscow, 305 p. [In Russian]. [Зайдельман Ф. Р. Мелиорация почв. Москва, 1987. 305 с.]
 
15. Klaus J., & Jackson C. R. (2018). Interflow Is Not Binary: A Continuous Shallow Perched Layer Does Not Imply Continuous Connectivity. Water Resources Research, 54 (9), 5921-5932. DOI: https://doi.org/10.1029/2018WR022920
https://doi.org/10.1029/2018WR022920
 
16. Tang J., Zhang B., Gao C., Zepp H. (2011). Subsurface lateral flow from hillslope and its contribution to nitrate loading in the streams during typical storm events in an agricultural catchment. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss, 8, 4151-4193/ DOI: doi.org/10.5194/hessd-8-4151-2011
https://doi.org/10.5194/hessd-8-4151-2011
 
17. Osadchy V., Nabyvanets B., Linnik P., Osadcha N., Nabyvanets Ju. (2016). Processes Determining Surface Water Chemistry. Springer, 240 p.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-42159-9
 
18. Sirenko L.A., Gavrilenko M.Ya. (1978). Blooming of water and eutrophication. Kyiv, 232 p. [In Russian]. [Сиренко Л.А., Гавриленко М.Я. "Цветение" воды и эвтрофирование. Київ, 1978. 232 с.]
 
19. Dodds W.K.(2006). Eutrophication and trophic state in rivers and streams. Limnol. Oceanogr., 51(1, part 2), 671 - 680.
https://doi.org/10.4319/lo.2006.51.1_part_2.0671
 
20. Koplan-Dix I.S., Nazarov G.V., Kuznetsov V.K. (1985). The role of mineral fertilizers in the eutrophication of land waters. Leningrad, 184 p. [In Russian]. [Коплан-Дикс И.С., Назаров Г.В., Кузнецов В.К. Роль минеральных удобрений в эвтрофировании вод суши. Ленинград, 1985. 184 с.]
 
21. Correl D. L. (1999). Phosphorus: a rate limiting nutrient in surface waters. Poultry Sci., 78, 674 - 682.
https://doi.org/10.1093/ps/78.5.674
 
22. Hecky R.E., Kilham P. (1988). Nutrient limitation of phytoplankton in freshwater and marine environments: a review of recent evidence on the effects of enrichment. Limnology and Oceanography, 33, 796 - 822.
https://doi.org/10.4319/lo.1988.33.4part2.0796
 
23. Howarth R.W. (1988). Nutrient limitation of net primary production in marine ecosystems. Annual Review of Ecology and Systematics, 19. 898-910.
https://doi.org/10.1146/annurev.es.19.110188.000513
 
24. Smith V.H. (1998). Cultural eutrophication of inland, estuarine, and coastal waters. In: Pace M.L, Groman P.M. (Eds.) Successes, Limitations and Frontiers in Ecosystem Science. Springer, New York, 7 - 49.
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-1724-4_2
 
25. Vollenweider R. A. (1976). Advances in defining critical loading levels for phosphorus in lake eutrophication. Memorie dell' Istituto Italiana di Idrotiologia. Iss. 33, 53 - 83.
 
26. Khatchinson D. (1969). Limnology. Moscow, 592 p. [In Russian]. [Хатчинсон Д. Лимнология. Москва, 1969. 592 с.]
 
27. Billen G., Garnier J. (2007). River basin nutrient delivery to the coastal sea: assessingits potential to sustain new production of non-siliceous algae. Mar. Chem., 106. 148 - 160. DOI: doi.org/10.1016/j.marchem.2006.12.017
https://doi.org/10.1016/j.marchem.2006.12.017
 
28. Camargo J. A. and Alonso A. (2006). Ecological and toxicological effects of inorganic nitrogen pollution in aquatic ecosystems: a global assessment. Environment International, 32, 831 - 849.
https://doi.org/10.1016/j.envint.2006.05.002
 
29. Method of assigning a surface water massif to one of the classes of ecological and chemical states of a surface water massif, as well as assigning an artificial or significantly modified surface water massif to one of the classes of ecological potential of an artificial or significantly modified surface water massif. (2019). Order of the Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine #5 dated January 14, 2019. [In Ukrainian]. [Методика віднесення масиву поверхневих вод до одного з класів екологічного та хімічного станів масиву поверхневих вод, а також віднесення штучного або істотно зміненого масиву поверхневих вод до одного з класів екологічного потенціалу штучного або істотно зміненого масиву поверхневих вод. Наказ Міністерства екології та природних ресурсів України № 5 від14 січня 2019 р.]
 
30. Aubert A. H., Gascuel-Odoux C., Gruau G., et al. (2013). Solute transport dynamics in small, shallow groundwater-dominated agricultural catchments: insights from a high-frequency, multisolute 10 yr-long monitoring study. Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 1379-1391. DOI: doi.org/10.5194/hess-17-1379-2013
https://doi.org/10.5194/hess-17-1379-2013
 
31. Neal C., Reynolds B., Norris D. et al. (2011).Three decades of water quality measurements from the Upper Severn experimental catchments at Plynlimon, Wales: an openly accessible data resource for research, modelling, environmental management and education. Hydrological Processes, 25 (24). 3818-3830. DOI: https://doi.org/10.1002/hyp.8191
https://doi.org/10.1002/hyp.8191
 
32. Law of Ukraine On Amendments to Certain Legislative Acts of Ukraine Concerning the Implementation of Integrated Approaches to Water Resources Management on the Basin Principle . Vidomosti Verkhovnoi Rady (VVR), 2016, 46, article 780. [In Ukrainian]. [Закон України "Про внесення змін до деяких законодавчих актів України щодо впровадження інтегрованих підходів в управлінні водними ресурсами за басейновим принципом". Відомості Верховної Ради (ВВР), 2016, № 46, стаття 780ю]
 
33. Osadchyi V.I., Nabyvanets B.I., Osadcha N.M., Nabyvanets Yu.B. (2008). Hydrochemical reference book. surface waters of Ukraine. Hydrochemical calculations. Methods of analysis. Kyiv, 265 p. [In Ukrainian]. [Осадчий В.І., Набиванець Б.Й., Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б. Гідрохімічний довідник. поверхневі води України. Гідрохімічні розрахунки. Методи аналізу. Київ, 2008. 265 с.]
 
34. Bolshev L.N., Smirnov N.V. (1965). Mathematical statistics tables. Moscow, 464 p. [In Russian]. [Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. Москва, 1965. 464 с.]
 
35. Yanko Ya. (1961). Mathematical and statistical tables. Moscow, 380 p. [In Russian]. [Янко Я. Математико-статистические таблицы. Москва, 1961. 380 с.]
 
36. Hirsch R., Alexander R., Smith R.(1991). Selection of methods for the detection and estimation of trends in water quality. Water resource research, Vol. 27, 5, 803 - 813.
https://doi.org/10.1029/91WR00259
 
37. The Guide to Hydrological Practices, 168, 6th Edition of WMO. URL: http://www.whycos.org/hwrp/guide/russian/168_Vol_II_ru.pdf
 
38. Methodological bases for assessing anthropogenic impact on the quality of surface waters. (1981). Ed. A.V. Karaushev. Leningrad, 175 p. [In Russian]. [Методические основы оценки антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. А.В. Караушева. Ленинград, 1981. 175 с.]
 
39. Eutrophication of Waters. Monitoring, Assessment and Control (1982). Paris, 154 p. DOI: doi.org/10.1002/iroh.19840690206