ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/2461| Title: | Дослідження водної та навколоводної екосистеми річки Дніпро |
| Authors: | Любода, Олександр Андрійович Чорнобай, Любов Віталіївна |
| Keywords: | ПОВЕРХНЕВІ ВОДИ;КЛАСИФІКАЦІЯ ЯКОСТІ ВОД;РІЧКА ДНІПРО;ЗАБРУДНЮВАЛЬНІ РЕЧОВИНИ;ФІТОІНДИКАЦІЯ;ФІТОПЛАНКТОН |
| Issue Date: | Jun-2021 |
| Abstract: | Випускна кваліфікаційна робота бакалавра: 50 с.; 25 рисунків; 10 таблиць; 25 джерел; додатки 14 с.; мультимедійна презентація. Мета роботи: визначити умови функціонування водної та навколоводної екосистеми річки Дніпро. Встановити екологічну класифікацію вод досліджуваних територій. Завдання роботи: проаналізувати сучасний стан річки Дніпро та динаміку скидів забруднень; провести фізико-хімічні дослідження поверхневих вод визначених ділянок; застосувати фітоіндикаційні та біоекологічні методи дослідження вод і прибережних територій, описати існуючі види водної, а також навколоводної рослинності дослідних ділянок річки Дніпро; визначити категорію макрофітів трофічного стану водойм; провести екологічну класифікацію якості поверхневих вод за біологічними показниками. Об’єкт дослідження: водні та навколоводні екосистеми річки. В роботі зроблено аналіз екологічного стану в Черкаському регіоні, встановлено основні тенденції щодо концентрації забруднень та динаміки скидів у річку Дніпро, проаналізовано вплив забруднювальних речовин на фізико-хімічні, біохімічні та біоіндикаційні показники стану води і показники трофності водних екосистем, визначено 28 видів водної та прибережної рослинності, в тому числі 3 адвентивні (інвазійні) види, визначено показники трофності, встановлено класифікацію якості вод. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/2461 |
| Appears in Collections: | 101 Екологія (Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природо-користування) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Чорнобай_бак_робота.pdf Restricted Access | 2 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Будівельний факультет
Кафедра екології
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи бакалавра_______
на тему: ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ВОДНОЇ ТА НАВКОЛОВОДНОЇ
ЕКОСИСТЕМИ РІЧКИ ДНІПРО
Виконала: студентка ІVкурсу, групи ЕК-73
Спеціальності 101 «Екологія»
(шифр і назва спеціальності)
Чорнобай Л.В._________________
(прізвище та ініціали)
Керівник Лобода О. А.____________
(прізвище та ініціали)
Рецензент Бондаренко Ю.Г._______
(прізвище та ініціали)
Черкаси – 2021 рік
2
ЗМІСТ
Вступ 4
1 Аналітичний огляд літератури 6
1.1 Вплив факторів середовища на гідрохімічний склад природних 6
вод
1.2Умови надходження забруднень та їх вплив на гідрохімічні 10
показники водойм
1.3 Аналіз гідрологічної ситуації у водоймах України 17
1.4 Характеристика приток річки Дніпро та водозбірного басейну 19
1.5 Основи екологічної оцінки природних вод 20
1.6 Використання біоіндикаційних методів для оцінки якості 21
поверхневих вод
2 Екологічна оцінка водної та навколоводної екосистеми річки Дніпро 24
2.1 Аналіз сучасного стану поверхневих вод річки «Дніпро» 24
2.2 Оцінка стану водних та прибережних територій річки Дніпро 28
2.2.1 Використані методи дослідження 28
2.2.2 Характеристика територій дослідження та ділянок відбору 30
проб
2.2.3 Результати дослідження фізико-хімічних показників та їх 32
обговорення
2.2.4 Дослідження особливостей фітоекологічних показників 39
2.4.5 Дослідження екологічного стану прибережних територій 42
водойм
Висновки 45
Перелік посилань 47
Додатки 50
Додаток А. Екологічна класифікація якості поверхневих вод за 51
біологічними показниками
3
Додаток Б. Рисунки індикаційних видів живих організмів якості води 55
водойм
Додаток В. види водної та навколоводної рослинності дослідних 58
ділянок річки Дніпро
Додаток Г. Макрофіти індикатори трофічного стану водойм 59
Додаток Д. Апробація результатів роботи 60
4
ВСТУП
Надзвичайна роль води пов’язана з її здатністю розчиняти та формувати
якісний склад водних екосистем. Утворення внаслідок цього складних розчинів
солей, газів і органічних речовин лежить в основі природного процесу хімічного
вивітрювання корінних вивержених порід і формування осадових, які становлять
верхні шари літосфери, забезпечуючи родючість і розмаїття ґрунтів на поверхні або
процеси життєдіяльності в природних водах – річках, морях і озерах. Від складу
води залежать і її фізичні властивості – температура замерзання, величина
випаровування, прозорість, характер протікання хімічних реакцій.
В результаті розвитку технологічних процесів та збільшення ступеня
урбанізації збільшується і кількість промислових та господарсько-побутових
стоків. Основними забруднюючими речовинами, що потрапляють з господарсько-
побутовими стоками, є сполуки азоту (азот амонійний, нітрити та нітрати,
основним із яких є азот амонійний), фосфати та поверхнево активні речовини
(ПАР). Ще одним джерелом екологічної небезпеки є забруднення навколишнього
середовища фільтратами звалищ твердих побутових відходів, кількість яких
зростає з кожним роком. Потрапляючи у поверхневі водойми вони спричиняють
бурхливий розвиток рослин та збільшення чисельності зоопланктону. Як наслідок
– відбувається евтрофікація, різко знижується кількість кисню та прозорість води.
Систематичні гідрохімічні дослідження входять до комплексу заходів
боротьби із забрудненням природних вод, адже вивчається хімічний склад
природних вод, а також його зміни під впливом природних (хімічних, фізичних,
біологічних) і антропогенних факторів і процесів.
Впродовж тривалого періоду і до нині річки України перебувають під
постійним використанням різноманітних господарських заходів. Друга половина
XX ст. відзначалась значним втручанням людини у гідрологічний режим річок,
причому на фоні антропогенних перетворень існують цілком закономірні природні
зміни. Поєднання впливу природних та викликаних людською діяльністю чинників
5
на процеси трансформації річкових екосистем потребують всебільш детального та
комплексного вивчення.
Сучасне екстенсивне водокористування на річках Черкащини, погіршення
фізико-хімічних показників призводить до таких негативних наслідків як
руйнування природних біоценозів, а також вторинного забруднення, за рахунок
нерівномірного продукування біомаси. Визначення показників біологічної
складової, як основи стабільності водних екосистем, є одним з головних питань
щодо відновлення водних ресурсів. Разом з цим, запровадження комплексних
підходів щодо оцінки водних та навколоводних екосистем дозволить вчасно
запровадити необхідні заходи щодо забезпечення умов самовідновлення і
самоочищення водних об’єктів. Таким чином, актуальність обраної теми стає більш
гострою та вимагає нагального дослідження.
6
1 АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД
1.1 Вплив факторів середовища на гідрохімічний склад природних вод
На формування хімічного складу природної води можуть впливати
різноманітні фактори, які поділяють на прямі та опосередковані, або головні та
другорядні [ 1 ]. Прямими є фактори, що безпосередньо впливають на склад вод, їх
гідрохімічний показник (ґрунт, гірські породи); опосередкованими виступають
фактори, що діють через інші фактори впливу, зокрема, прямі фактори, наприклад,
рельєф, рисунок 1.1:
Рисунок 1.1 – Фактори, що зумовлюють формування хімічного складу
природних вод
7
Умови формування природних вод залежать також від взаємодії і
послідовності прояву зазначених вище факторів, які є різними для поверхневих і
підземних вод.
Зокрема, рельєф, що належить до опосередкованого фактору, проявляє вплив
на умову водообміну, від якої залежать показники мінералізації та хімічного складу
природної води. Ступінь розчленованості рельєфу обумовлює розмір поверхневого
стоку й дренаж підземних вод. Клімат, в першу чергу, зумовлює метеорологічні
фактори, а від них залежать показники водного режиму поверхневих і підземних
водотоків. Основу метеорологічних елементів складають атмосферні опади,
температурні параметри і випаровування, адже хімічний склад природних вод
починає формуватись в атмосфері. Завдяки атмосфері в усіх природних водах
найшвидші зміни мінералізації і складу спостерігались при надходженні
атмосферних опадів.
Температура повітря впливає на склад води як в озерах, так і прісних
поверхневих водоймах внаслідок випадіння карбонату кальцію за рахунок
підвищених температурних значень. Тому в літній період, в умовах жаркого літа,
трапляється утворення осаду кальциту в мілководних водоймах, що добре
прогріваються. Низькі температури, особливо при промерзанні, також впливають
на хімічні показники природної води, адже в разі кристалізації льоду починають
виділятися важкорозчинні сполуки, а в самому розчині, за низьких температур,
зберігаються найбільш легкорозчинні сполуки, до яких належать хлориди кальцію,
магнію і натрію.
Випаровування також впливає на гідрологію водойм і є одним з важливих
факторів мінералізації та хімічного складу вод. При інтенсифікації процесу
випаровування зростає засолення, а в засолених поверхневих водоймах солі
починають випадати в осад (спочатку менш розчинні, а потім більш розчинні).
Гідрокарбонатні води перетворюються на сульфатні, далі – сульфатно-хлоридні і
хлоридні [ 2 ].
8
Суттєве значення у формуванні хімічного складу має також вивітрювання,
яке поділяють на фізичне, хімічне та біологічне. Найбільший вплив на природні
води мають два останні типи.
До хімічного вивітрювання відносять вуглекислотне й сірчанокислотне.
Показник інтенсивності вуглекислотного вивітрювання визначається насиченістю
СО2 у воді. У взаємодію з породою вступає тільки агресивна частина діоксиду
вуглецю, яка є у надлишку відносно до рівноважного вмісту кальцію. Процес
вивітрювання описується схемою:
СаСО3 + СО2 + Н2О ⇔ Са(НСО3)2 → Са2+ +2HCO3 ̄; (1.1)
RSiO3 + CO2 + H2O ⇔ RCO3 + SiO2 + H2O. (1.2)
Умовою сірчанокислотного вивітрювання є утворення сірчаної кислоти, у
процесі окиснення сульфідів. Сірчанокислотне вивітрювання проходить за такою
схемою:
СаСО3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 +H2O; (1.3)
RSiO3 + H2SO4 → RSO4 + SiO2 + H2O. (1.4)
Особливістю води цієї групи є підвищена кислотність і високі показники
вмісту важких металів.
У місцях, де кількість атмосферних опадів перевищує процеси
випаровування і досить висока температура зростає інтенсивність біологічного
вивітрювання. В результаті цього, утворюється висока концентрація організмів, які
виділяють органічні кислоти. Останні активно сприяють перетворенню
кристалічних решіток мінералів, оскільки розчинені гумусові кислоти надають воді
агресивності до переважної більшості гірських порід [ 3 ].
Ґрунтовий покрив збагачує воду іонами, газами, органічними речовинами. З
одного боку, ґрунти збільшують мінералізацію атмосферних опадів, які крізь них
фільтруються, а з другого – змінюють хімічний склад ґрунтової води, яка вступає з
9
ними у взаємодію. Показники визначаються залежно від типу ґрунту. Якщо
просочення відбувається через бідні на солі торф’янисто-тундрові чи болотні
ґрунти, вода збагачується на органічні речовини і лише незначною мірою – іонами.
Подібне спостерігається і на підзолистих ґрунтах. Чорноземи і каштанові ґрунти
віддають значно більшу кількість солей. Найсильніший вплив на процес
мінералізації вод, надають солончакові ґрунти.
Процес вилуговування солей з ґрунту змінює склад води ще й внаслідок
іонного обміну, процесів мінералоутворення або заміщення мінералів, які вже є в
ґрунті поряд з іншими. Інтенсивність такого перетворення залежить від типу
ґрунтів, умісту в них колоїдів, які здатні адсорбувати іони та обмінюють поглинуті
іони у водних розчинах [ 4 ].
Також змінюють газовий та хімічний склад водойм водні рослини. Вони
збагачують їх на органічну речовину, необхідну для життєдіяльності тваринних
організмів, а також у воді акумулюється хімічна енергія і створюються умови для
протікання цілого ряду хімічних реакцій.
У воді існують аеробні та анаеробні бактерії. Перші живуть і розвиваються
при наявності вільного кисню, оскільки використовують його для дихання, інші –
у разі його нестачі, а його необхідність поповнюють з органічних сполук
(наприклад, вуглеводів) або ж з мінеральних солей – нітритів, сульфатів тощо.
Анаеробна бактеріальна діяльність спостерігається у застійних водних басейнах –
болото, лиман, дно глибоких морів, а також в товщі осадових порід, нижче зони
аерації. Серед них: десульфуючі, сульфатредукувальні бактерії, амоніфікатори,
денітрифікатори й багато інших. Зокрема, десульфуючі бактерії, які сприяють
відновленню сульфатів та утворенню сірководню.
Розкладання залишків відмерлих рослин і тварин мікроорганізми
закінчується повним розкладом органічних речовин. Утворюються прості
мінеральні сполуки – СО2, Н2О, СН4 тощо. Це важливо для природного очищення
вод (самоочищення). Дотого ж, мікроорганізми вилучають з води хімічні елементи
– N, P, K, C, Ca, мікроелементи [ 5 ].
10
1.2 Умови надходження забруднень та їх вплив на гідрохімічні показники
водойм
Антропогенні фактори, які також називають і техногенними, за характером
дії поділяють на хімічні й фізичні. До хімічного впливу відносять потрапляння у
водні об’єкти речовин із стічною водою, з атмосферними опадами, а також з інших
стаціонарних і пересувних джерел забруднення. До фізичного впливу відносять
зміни фізичних параметрів. Але обидва зовнішнього середовища називають
антропогенними забрудненнями, а речовини, які при цьому надходять, –
забруднювальними речовинами.
Проникають вони у водні об’єкти за рахунок прямого чи розсіяного скидання
стічних вод (або ж твердих відходів) промисловістю, житлово-комунальним і
сільським господарством; безпосереднім надходженням з атмосфери; під час
експлуатації суден; з донних відкладів тощо, має певні закономірності (рисунок
1.2) [ 1,4 ].
Рисунок 1.2 – Схема розподілу забруднювальних речовин у прісноводних
екосистемах
11
У наслідок антропогенного впливу в природні водні об’єкти потрапляють
компоненти, які в природних водах не спостерігаються (пестициди, синтетичні
поверхнево-активні речовини, деякі важкі метали).
Встановлено, що у водойми потрапляє більш ніж 30 мікроелементів
внаслідок господарської діяльності. Найбільш рухливими є елементи таких груп:
молібдену, селену, урану і ванадію, коли вони перебувають у якості оксидів. Їх
рухливість залежить від рН середовища. Зокрема, у кислому середовищі високою
рухливістю характеризуються: Mo, V, U, Se, Sr, Zn, Cu, Ni, Hg, As, Cd. У лужному
і нейтральному – Mg, F, Sr, Ra.
Мікроелементи як природного так і антропогенного можуть змішуватися, а
отже виникають труднощі для встановлення їх появи за генезисом у загальному
валовому вмісті цих мікроелементів у досліджуваній воді.
Наявність антропогенних органічних речовин та розвиток рослинності
впливає на вміст кисню у воді. Серед процесів, які знижують вміст кисню у воді, є
ті, що пов’язані з окиснення органічних речовин: біологічні – дихання організмів,
біохімічні – дихання бактерій, витрата кисню при розкладанні органічних речовин,
і хімічні – окиснення Fe2+, Mn2+, NO2 ̄, H2S тощо, рисунок 1.3.
Рисунок 1.3 – Схема кругообігу розчиненого кисню
12
Зменшується вміст кисню у воді і за рахунок його виділення в атмосферу.
Таке відбувається тоді, коли вода за даної температури і тиску перенасичується
киснем. Як правило, виділення кисню відбувається лише у поверхневих шарах, а
процес його споживання – проходить на різних глибинах, хоча і відмінний за
інтенсивністю.
Основним джерелом СО2 у природних водах є процеси окиснення органічних
речовин з його виділенням. Це, насамперед, дихання водних організмів, процеси
біохімічного розпаду та окиснення органічних залишків. Велика кількість СО2
утворюється внаслідок вулканічних виверженнь. Але поглинання його з атмосфери
водою, на відміну від кисню, є важливим тільки для вод морів і океанів і майже не
суттєвим – для вод суші. Вміст СО2 у атмосфері – регулює його вміст у поверхневих
водах, рисунок 1.4.
Рисунок 1.4 – Схема кругообігу діоксиду вуглецю у водоймах
13
Розподіл СО2, HCO3 ̄ і CO 2–3 у воді залежить від рН водного середовища,
рисунок 1.5.
Рисунок 1.5 – розподіл кислотних іонів від значення рН
Вміст іонів водню визначає буферні властивості водної системи. Якщо у
розчині переважає бікарбонат-іон – рН природних водних систем становить 7,0-8,5,
а умови вважаються нормальними. Разом з цим, слід зауважити, що наявність
HCO3 ̄, CO 2–3 і Н2СО3 не залежить від рН, а навпаки – співвідношення форм
карбонатної рівноваги обумовлюють, насамперед у природних водах, значення рН
і цей показник використовується лише для характеристики стану рівноваги. В
кислих водах переважає діоксид вуглецю, оскільки: Н2СО3 → Н2О + СО2.
За умови рН < 5 концентрація гідрокарбонатних іонів знижується до нуля. В
нейтральних і лужних водах знаходяться, переважно, гідрокарбонатні іони [ 1,6 ].
Серед біогенних елементів у природних водах виділяють сполуки азоту,
фосфору і силіцію. Адже азот і фосфор є обов’язковою складовою тканин будь-
якого живого організму і без них не можуть розвиватися водні рослини і тварини.
Їх концентрація повністю залежать від інтенсивного розвитку біохімічних і
14
біологічних процесів. У природній воді азот міститься у стані неорганічних –
амонійні (NH4+), нітритні (NO2 ̄), нітратні (NO3 ̄) іони, і різноманітних органічних
сполук – суспензій (залишки організмів), колоїдних і розчинених молекул, які
утворюються внаслідок біологічних процесів та біохімічного розкладання залишків
організмів (фекалії, напівперетравлена їжа водних тварин) тощо, рисунок 1.6.
Рисунок 1.6 – Кругообіг азоту у водоймах
У природній воді розчинений фосфор міститься в якості неорганічних та
органічних сполук, останній буває як у розчиненому, так і в колоїдному стані.
Відомо, що фосфати активно споживають фітопланктон, фітобентос і вищі водні
рослини. Якщо концентрації фосфатів у процесі інтенсивного фотосинтезу
знижується – це призводить до уповільнення росту й розвитку рослин.
Неорганічний фосфор виявляється, переважно, як похідні ортофосфорної кислоти
15
Н РО , яка дисоціює: H PO ↔ H+ + H PO ̄; H PO ̄ ↔ H+ + HPO 2–3 4 3 4 2 4 2 4 4 ; HPO 2–4 ↔ H+ +
PO 3–4 .
Процес життєвості біоти й деструкція органічної речовини сприяють тому,
що більшість фосфатів, які використали рослини і тварини, повертається у воду. Як
правило, вміст фосфорних сполук у воді становить соті та десяті частки міліграма
на 1 дм3. Тільки у мінеральних водах він досягає одиниць і навіть десятків.
Підвищена концентрація фосфору у водах свідчать про їх забруднення [ 7,8 ]..
Процес розпаду органічної речовини в природних водах називається
мінералізацією. Незабруднені природні водойми, зазвичай, містять незначну
кількість органічних речовин. Наприклад, в океанах концентрація органічних
речовин може становити 1,98 - 5,42 мг/дм3, а в природних водах річок – у
середньому 20 мг/дм3. Схема кругообігу органічних речовин у природних водах
приведено на рисунку 1.7.
Рисунок 1.7 – Схема кругообігу органічної речовини у водоймах
Збільшення концентрації органіки спостерігається у водах, забруднених
промисловими і побутовими стічними водами.
16
Основними джерелами надходження пестицидів у водні об’єкти є
поверхневий стік в наслідок накопичення талих дощових і ґрунтових вод із
сільськогосподарських угідь та колекторно-дренажних вод із меліоративних
систем. Вони потрапляють у водні об’єкти під час їх обробки у результаті знищення
інвазійних водних рослин та інших гідробіонтів, а також зі стічними водами від
промислових підприємств, що виготовляють отрутохімікати, безпосередньо під час
обробки полів за допомогою авіації, неякісному транспортуванні та зберіганні. У
поверхневих водних об’єктах ці забруднення знаходяться у розчиненому,
завислому і сорбованому станах.
До небезпечних забруднювальних речовин відносять також синтетичні
поверхнево-активні речовини та феноли. Потрапляють СПАР у водні об’єкти з
господарсько-побутовими і промисловими стічними водами. Знаходяться вони, як
правило, у розчиненому і сорбованому станах та у приповерхневій плівці води.
Потрапляючи до водойми СПАР негативно впливають на її фізико-біологічні
показники, суттєво погіршують кисневий режим і органолептичні властивості: –
смак, запах тощо та можуть зберігатись там протягом тривалого часу, адже дуже
повільно розчиняються.
Основними факторами зменшення їх концентрації є процеси біохімічного
окиснення, сорбції завислими речовинами, також донними відкладами. Гранично
допустима концентрація СПАР у воді водних об’єктів господарсько-питного та
культурно-побутового водопостачання – 0,5 мг/дм3, а для водойм
рибогосподарського використання – 0,1 мг/дм3.
Наявність фенолів визначається процесами метаболізму водних організмів,
під час біохімічного окиснення і трансформації органічної речовини як у водній
товщі і відкладах. Ці сполуки є одними з найпоширеніших забруднювальних
речовин, які надходять із стічними водами нафтопереробного, лісохімічного,
лакофарбового, фармацевтичного виробництв. Їх концентрація у стоках може
перевищувати 10 - 20 г/дм3.
У природній воді феноли перебувають якості розчинних фенолятів,
фенолятних іонів і вільних фенолів, вступаючи в реакції конденсації та
17
полімеризації, можуть утворювати складні гумусоподібні та інші дуже стійкі
сполуки.
В природі феноли піддаються біохімічному і хімічному окисненню.
Хлорування природних вод, які містять феноли, під час водоочищення призводить
до утворення хлорфенольних сполук, які навіть за концентрації 1 мкг/дм3 надають
воді неприємного запаху і смаку. ГДК фенолів становлять 0,001 мг/дм3.
Скидання стічних вод, в яких наявні фенольні речовини, різко погіршує
загальний санітарний стан водотоків. Ці шкідливі сполуки впливають на живі
організми не лише за рахунок своєї токсичності, але і значно змінюють гідрологічні
режими біогенних речовин і розчинених у водах газів [ 1, 8 ].
За даними спостережень встановлено, що за хімічним складом води річок
України характеризуються великою різноманітністю і пов’язано це з умовами
фізико-географічного, геологічного і гідрогеологічного показника територій. В
основному, за складом катіонів (а це переважно групи кальцію) річки
гідрокарбонатного класу з відносно стабільним показником – кальцій 23,1 - 24,6
мг-екв/дм3) та гідрокарбонат-іони – 26,0 - 29,3 мг-екв/дм3. Наявність річок
гідрокарбонатного класу, де переважають групи магнію і натрію зустрічаються
рідко.
1.3 Аналіз гідрологічної ситуації у водоймах України
Аналітичний огляд гідрологічного режиму водних об’єктів України показав,
що зимова межень, на переважній більшості річок, відзначалась підвищеною
водністю у порівнянні з осінніми показниками, що є наслідком опадів та відлиг. За
рахунок проходження тало-дощового паводку спостерігалось поступове
підвищення рівнів води та надходження значної кількості завислих речовин. Разом
з цим, ситуація залишається стабільною, рисунок 1.8 [ 9 ].
18
Рисунок 1. 8 – Гідрологічна ситуація у пунктах спостережень
Як засвідчують дані карти в межах дніпровського басейну картина досить
спокійна. Але разом з тим відзначається затоплення заплавних частин та лучних
територій. Загальний обсяг водного дзеркала каскаду Дніпровських водосховищ
становить 42,747 км3 (вільна ємність – 1,101 км3).
19
1.4 Характеристика приток річки Дніпро та водозбірного басейну
Розташування Черкаської області визначено двома басейнами Дніпра – 12,0
тис. км2 і Південного Бугу – 8,9 тис. км2. Густота річкової мережі добре розвинена
і складає 0,2 – 0,54 км/км2. Річкова мережа приток Дніпра представлена на рисунку
1.9.
Рисунок 1.9 – Карта розміщення річкової мережі приток річки Дніпро
Протяжність річки Дніпро по території Черкащини 150 км. На території
області розташовуються два водосховища, що належать до Дніпровського каскаду
– Канівське та Кременчуцьке. Найбільше з них – Кременчуцьке, загальна площа
його водного дзеркала становить 2252 км2, а повна ємність 13,52 млн м3. Дане
20
водосховище, а також річки Гнилий Тікич, Рось, Тясмин та підземні водозабори є
основними джерелами водопостачання області [ 10 ].
На сьогодні забезпеченість водою одного жителя області складає усього 1,56
тис. м3, що за оцінкою Європейської Економічної Комісії ООН вважається низьким
рівнем водозабезпеченості (в середній по водності рік водозабезпеченість повинна
перевищувати 1,7 тис. м3 на людину). Тому, з врахуванням нерівномірності
формування річкового стоку з поверхні суходолу, навіть в умовах сучасного
водоспоживання відчувається дефіцит водозабезпечення. Таким чино оцінка стану
водної екосистеми та контроль водних і навколоводних територій є важливим, з
огляду збереження чистоти вод та забезпечення самовідновних процесів у
гідрологічних об’єктах.
1.5 Основи екологічної оцінки природних вод
Екологічна оцінка природних вод здійснюється для подальшого
вдосконалення науково-методичних засад щодо охорони водних об’єктів України,
а також поліпшення стану публічної інформаційної стосовно прийняття
управлінських рішень і гармонізації українського природоохоронного
законодавства із нормативними документами Європейського Союзу та
міжнародними й європейськими стандартами.
Основою цього є аналіз показників моніторингу отриманих на поверхневих
гідрологічних об’єктах України, адже це важлива складова функціонування
природного середовища людини.
Для екологічної оцінки щодо якості поверхневих вод суші та естуаріїв
України використовується екосистемний підхід. До його складу входить аналіз усіх
складових водних екосистем: самого водного об’єкту, його донних відкладів та
існуючих гідробіонтів. На основі цих показників проводиться оцінка його як
хімічного статусу на підставі концентрацій пріоритетних небезпечних забруднень,
так і придатність цільового використання з різною господарською метою, рисунок
1.10 [ 11 ].
21
Рисунок 1.10 – Схема визначення загального статусу водного об’єкта
Таким чином, критеріальною базою для оцінки екологічності водних об’єктів
є екологічна класифікація якості поверхневих вод, яка включає відомості про
гідрофізичні, гідрохімічні, гідробіологічні, бактеріологічні, токсикологічні та інші
показники, що відображають особливість абіотичних та біотичних складових
водної екосистеми.
Окрім цього, екологічний стан поверхневих вод також оцінюють з
використанням показників порушеності гідроморфологічних параметрів як самої
водної екосистеми, так і її берегової лінії.
1.6 Використання біоіндикаційних методів для оцінки якості поверхневих
вод
Система екологічної класифікації якості поверхневих вод суші та естуаріїв
України включає дві супідрядні класифікації, а саме: класифікацію за біологічними
22
показниками та класифікацію за фізико-хімічними і хімічними показниками,
рисунок 1.11.
Рисунок 1.11 – Структура екологічної класифікації поверхневих вод
До біологічних чинників, які впливають на поверхневі води належить
життєдіяльність рослинних і тваринних організмів. Біота, з одного боку, зумовлює
біогенну метаморфізацію природних вод, а з іншого – збагачує їх
мікрокомпонентами. Така вибіркова здатність рослин накопичувати хімічні
елементи визначається в тому, що певні види рослинності поглинають з розчинів і
нагромаджують у клітинах тканин значну кількість хімічних елементів, що є
проявом певних індикаційних ознак.
Екологічна класифікація якості вод за біологічними критеріями (додаток А)
включає такі групи показників, рисунок 1.12 [ 12, 13 ]:
23
Рисунок 1.12 – Групи показників екологічних критеріїв вод
Унаслідок антропогенного впливу в природі води надходять компоненти, які
в природних водах не зустрічаються (пестициди, синтетичні поверхнево-активні
речовини, деякі важкі метали). Отже, антропогенні впливи викликають як
підвищення, так і зниження концентрації тих чи інших компонентів природних вод,
що мітяться у незабруднених водах, а також змінюють направленість природних
гідрохімічних процесів; збагачують води такими речовинами, які чужорідні їм.
24
2 ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ВОДНИХ ТА НАВКОЛОВОДНИХ
ЕКОСИСТЕМ РІЧКИ ДНІПРО
2.1 Аналіз сучасного стану поверхневих вод річки «Дніпро»
У 2019 році в поверхневі водні об'єкти підприємствами області було скинуто
87,57 млн м3 зворотних (стічних) вод. Динаміка скиду, у порівнянні з 2018 роком,
зменшилась на 0,05 млн м3 (0,06 %). [ 14 ].Така ситуація може вказувати як на
зменшення об’ємів використання, так і на удосконалення технологічних процесів
на підприємствах-споживачах, таблиця 2.1 та на рисунок 2.1.
Таблиця 2.1 – Динаміка скиду зворотних вод у басейн р. Дніпро, млн. м3
Рік 2015 2016 2017 2018 2019
Скид зворотних вод у басейн р. Дніпро, 91,58 95,56 91,41 73,61 70,57
млн м3
120
100
80
60
91,58 95,56 91,41
40
73,61 70,57
20
0
Скид зворотних вод у басейн р. Дніпро, млн куб.м.
2015 2016 2017 2018 2019
Рисунок 2.1 – Динаміка загального скиду зворотних вод у поверхневі водні
об’єкти басейну р. Дніпро, млн. м3
Спостерігається також зменшення обсягів скидання забруднених зворотних
25
на 3,04 млн м3 (4,13 %) з 73,61 млн м3 у 2018 році до 70,57 млн м3 у 2019 році.
Динаміка скидів забруднювальних речовин у поверхневі водні об`єкти
області та річку Дніпро, наведена в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2– Скидання забруднюючих речовин у поверхневі водні об’єкти, т/рік
Скидання забруднюючих речовин (т./рік)
Рік Вод- Всього БСК ХСК Завислі N (сума P Мінералі Наф-
ний (всіх речови- мінера- (ортофос- -зація то
об’єкт речовин) ни льних фати) проду
т/рік форм) -кти
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2015
Разом по 40500,65 543 4709 665 935 116,6 25370 6,349
області:
в т.ч. басейн 34816,56 501 2633 614 840 103,3 22780 5,984
Дніпра
2016
Разом по 43356,66 653 3161 828 1234 128,5 27536 6,281
області:
в т.ч. басейн 39511,0 601 2822 767 1144 115,5 25090 5,948
Дніпра
2017
Разом по 38395,35 651 2893 653 1591 109,1 24860 5,689
області:
в т.ч. басейн 34685,15 613 2611 620 1506 94,87 22420 5,388
Дніпра
2018
Разом по 41585,7 731 2918 817 2338,4 104,9 26800 6,115
області:
в т.ч. басейн 37743,6 667 2526 764 2234,7 90,01 24400 5,814
Дніпра
2019
Разом по 39836,07 590 2524 683 2502,3 145,1 24126 5,547
області:
в т.ч. басейн 35997,22 556 2247 537 2400,2 126,8 21660 5,264
Дніпра
Отже, за останні 2 роки (2018-2019) можна побачити позитивну динаміку
щодо зменшенням скидів забруднень у річки області та у річку Дніпро. Загалом
скиди забруднень в області знизились з 41585,7 до 39836,07 т./рік (4,2%), в тому
числі у басейн річки Дніпро з 37743,6 до 35997,22 т./рік (4,63%).
26
В цілому скиди забруднювальних речовин в басейн Дніпра ідуть на спад,
проте не всі. Зокрема, показники БСК і ХСК зменшилися на 16,6 та 11 відсотків
відповідно. Показники скидання завислих речовин зменшились на 30%,
мінералізації та нафтопродуктів на 11 та 9,5 відсотків відповідно. Проте показники
скидання мінеральних форм збільшилися на 7,5%, а скидання ортофосфатів
півищилось аж на 40%.
Загальну картину скиду в поверхневі водні басейну річки Дніпро за 2015-
2019 роки за видами забруднень зображена на рисунку 2.2.
30000
25000
20000
15000
10000
5000
0
2015 2016 2017 2018 2019
БСК ХСК
Завислі речовини N (сума мінеральних форм)
P (ортофосфати) Мінералізація
Нафто продукти
Рисунок 2.2 – Скидання забруднюючих речовин у басейн Дніпра, т/рік
Основні об’єкти-забруднювачі річки Дніпро та обсяги скидів за 2015-2019
роки наведено в таблиці 2.3, де можна побачити, що об’єм скидання починаючи з
2016 року поступово збільшується. Обсяг забруднюючих речовин, що скидаються
у річки за період з 2016 по 2019 рік перебувають майже на одному рівні.
т./рік
27
Таблиця 2.3 – Перелік основних водокористувачів – забруднювачів та обсяги
забруднення водних об’єктів
Обсяг
забруднююч
их речовин, Рік Підприємство- Водний Об’єм скидання, млн м3
що
Відомство забруднювач об’єкт
скидаються,
т/рік
разом НО НДО
2015
Міністерство
Філія "Канівська
аграрної
ГЕС"
політики та р. Дніпро 0,329 0,329 - 28,24
ПАТ
продовольств
"Укргідроенерго"
а України
Міністерство
аграрної
ТОВ "ЛОЗ ЧС
політики та р. Дніпро 0,003 - 0,003 0,65
ДОЦ "Світанок"
продовольств
а України
2016
Міністерство
аграрної
ТОВ "ЛОЗ ЧС
політики та р. Дніпро 0,0026 - 0,0026 1,037
ДОЦ "Світанок"
продовольств
а України
2017
Міністерство
аграрної
ТОВ "ЛОЗ ЧС
політики та р. Дніпро 0,0031 - 0,0031 1,022
ДОЦ "Світанок"
продовольств
а України
2018
Міністерство
аграрної
ТОВ "ЛОЗ ЧС
політики та р. Дніпро 0,0042 - 0,0042 1,0
ДОЦ "Світанок"
продовольств
а України
2019
Міністерство
охорони ТОВ "ЛОЗ ЧС
р. Дніпро 0,0052 - 0,0052 1,027
здоров’я ДОЦ "Світанок"
України
За останні роки список водокористувачів не змінився, а обсяги скидів мають
позитивну динаміку.
28
2.2 Оцінка стану водних та прибережних територій річки Дніпро
2.2.1 Використані методи дослідження
Дослідження проводились загальноприйнятими методами. Серед основних
методів дослідження використовувались фізико-хімічні, біоіндикаційні та
статистичні. Зокрема, дослідження фізико-хімічних показників проводилось з
використанням методик у навчально-методичному посібнику В. К. Хільчевськго,
В. М. Савицького та ін. [ 15 ], біоіндикаційні з використанням методик Л.І.
Жицької, В.І. Мальцева, О.П. Мелехової [ 16 - 18 ], екологічна оцінка вод
проводилась у відповідності до нормативного документу екологічної оцінки
Міністерства екології та природних ресурсів України [ 12 ]. Комплексна оцінка вод
суходолу проходила також з використанням таблиці 2.4.
Таблиця 2.4 – Комплексна екологічна класифікація якості поверхневих вод
суходолу
Класи якості води
Показники дуже
дуже чиста чиста забруднена брудна
брудна
1 2 3 4 5 6
зависи, мг/л < 5 5-14 15-30 31-100 >101
прозорість, м >3,0 0,55-3,0 0,35-0,5 0,15-0,3 <0,1
зелено-
голубувато- буро-
колір води голубуватий жовтий, бурий
зелений жовтий
жовтий
6,1-6,9 5,7-6,0 5,3-5,6 <5,2
рН 7,0
7,1-7,9 8,0-8,3 8,4-8,7 <8,8
Nзаг., мгN/л
<0,30 0,30-0,70 0,71-1,50 1,51-5,00 >5,04
0,051- 0,201-
Рзаг., мгР/л <0,01 0,01-0,05 >0,501
0,200 0,500
О2, % насичення
100 81-100 61-80 31-60 <10
29
Продовження таблиці 2.4
1 2 3 4 5 6
біомаса
фітопланктону, <0,1 0,1-1,0 1,1-5,0 5,1-50,0 <50,0
мг/л
чисельність
бактеріопланктону, <0,3 0,3-1,5 1,6-5,0 5,1-10,0 <10,0
млн. кл./мл
індекс сапробності <0,5 0,5-1,5 1,6-2,5 2,6-3,5 <3,6
ксено- оліго- β-мезо- α-мезо- полі-
класи сапробності
сапробна сапробна сапробна сапробна сапробна
оліго- оліго-мезо- мезо- гіпер-
категорії трофності евтрофна
трофна трофна евтрофна трофна
Порядок опису макрофітної рослинності був наступним:
1. Ступінь заростання водойми (% відсоток площі яку займають зарості
макрофітів від загальної площі водойми чи ділянки) та частка кожної екологічної
групи;
2. Загальна кількість видів на ділянці;
3. Домінуючі угрупування макрофітів та їх рясність;
4. Індикаторні групи (залежно від обраного методу та цілей, таблиця 2.4 –
додаток Б):
Таблиця 2.4 – Індикаторні групи макрофітів за модифікованим індексом
Майєра
Макрофіти Макрофіти водойм Макрофіти
чистих водойм, помірного забруднення, забруднених водойм,
А В С
1 2 3
водопериця широколисті рдесники* кушир занурений
червоноквіткова вузьколисті рдесники водопериця
молодильник озерний (крім рдесника колосиста
рдесник альпійський гребінчастого)* рдесник гребінчастий
рдесники з плаваючими нитчасті водорості*
листками*
30
Продовження таблиці 2.4
1 2 3
рдесник латаття, глечики, ряска та
гостролистий водяний горіх плаваючий* сальвінія плаваюча*
харові водорості* елодея канадська (ПП >60%)
водні мохи* водопериця кільчаста різак алоєвидний
альдрованда ряска три пухирник
пухирчаста борозенчаста звичайний
пухирник малий жабурник звичайний водяний жовтець
водяний жовтець наяда морська закручений
плаваючий
* Зірочками позначені збірні групи макрофітів. Під час розрахунку індекса
Майєра кожна група (харчові водорості, водні мохи, широколистяні рдесники,
лататтєві, ряски тощо) приймається за «1». Тобто, якщо у водоймі є кілька видів,
наприклад харчових водоростей чи рясок, – при розрахунках до загального числа видів
відповідної колонки ми додаємо лише 1.
5. Види та угруповання макрофітів, що потребують охорони (додаток В);
Статистична обробка результатів проводилась з використанням програмного
продукту Microsoft Excel 2010.
2.2.2 Характеристика територій дослідження та ділянок відбору проб
Для проведення дослідів було визначено п’ять ділянок дослідження вздовж
річки Дніпро. Так, місцями для відбору (ДД – ділянки відбору) було обрано
ділянки, що розміщувались біля с. Червона Слобода (ДД1), біля пляжу цукрового
заводу м. Черкаси (ДД2), в межах Черкаського річкового порту (ДД3), узбережжя
біля «Долини троянд» (ДД4) та на Черкаській дамбі (ДД5). Об’єм відібраних проб
становив 2 літри, проби було відібрано згідно КНД 211.1.0.009 і ГОСТ 17.1.5.05,
дослідження проводились згідно нормативних документі, а також затверджених
методик дослідження [ 12, 19 - 22 ].
Ділянки відбору проб показано на карті (рисунок 2.3).
31
-
ДД1 – Черкаська дамба; ДД2 – Долина Троянд; ДД3 – Річковий Порт; ДД4 – Цукровий завод
(700-річчя); ДД5 – Червона Слобода
Рисунок 2.3 – Карта відбору проб
Ділянки обирались вниз за рухом дніпровської течії. Вони мали різний
рекреаційний режим навантаження та техногенно-антропогенний вплив
(передмістя, міські та заміська території).
32
2.2.3 Результати дослідження фізико-хімічних показників та їх обговорення
Масову концентрацію суспендованих речовин визначали гравіметричним
методом після їх фільтрування через мембранний фільтр і послідуючого
висушування при t=105 2 0C [18].
Їх масове значення С, мг / дм3 розраховували за формулою :
С = (m1 – m2) 1000 /V, (2.1)
де m1 – маса бюкса з фільтром і осадом , г ;
m2 – маса бюкса з чистим фільтром , г ;
V – об’єм води , відібраний для аналізу , см3.
Результати розрахунків занесено до таблиці 2.5.
Таблиця 2.5 – Результати розрахунку вмісту зважених часток, мг / дм3
№ проби m1, г m2, г V, см3 C, мг / дм3
ДД1 1,40 1,28 50 2,8
ДД2 1,37 1,28 50 1,8
ДД3 1,39 1,32 50 1,4
ДД4 1,41 1,29 50 2,4
ДД5 1,41 1,32 50 2,49
Показники накопичення зважених часто різні у місцях відбору, але вказують
на зростання завислих речовин у воді від ділянки до ділянки. Більш наглядно це
продемонстровано на рисунку 2.4.
33
3
2,5
Конц.
2 зваж.
часток,
1,5 мг / дм3
1
0,5
0
ДД1 ДД2 ДД3 ДД4 ДД5
Рисунок 2.4 – Динаміка вмісту зважених частинок
Рисунок засвідчує зростання зважених часток за течією. Причиною може
бути збільшення антропогенного фактору та потрапляння значної кількості пилу
внаслідок звітрювання, будівельних робіт та техногенних скидів.
Вміст кількості сухого залишку (розчинені речовин) визначали після
випаровування вологи з 50-1000 см3 профільтрованої проби, з подальшим
висушуванням залишку на протязі 3-х годин за температури 1050 С і зважуванні на
аналітичних терезах [ 19 ].
Результати розрахунків занесено до таблиці 2.6.
Таблиця 2.6 – Результати розрахунку вмісту сухого залишку, мг / дм3
№ проби m1, г m2, г V, см3 C, мг / дм3
ДД1 57,74 57,76 50 0,43
ДД2 56,93 56,95 50 0,40
ДД3 60,04 60,06 50 0,40
ДД4 60,04 60,08 50 0,42
ДД5 59,84 60,06 50 0,42
Дані таблиці засвідчують, що вміст сухого залишку на ділянках відбору
виявився майже однаковим – 0,4 - 0,43 мг/дм3.
34
Класифікацію вод по рівню забруднення і середній вміст в них розчиненого
кисню показано в таблиці 2.7 [ 19, 20 ].
Таблиця 2.7 – Класифікація вод по рівню забруднення і середній вміст в них
розчиненого кисню
Вміст розчиненого кисню
Рівень забруднення Літо, мг/л Зима, мг/л Ступінь
води і клас якості насичення, %
Дуже чисті, І клас 9 14-13 95
Чисті, ІІ клас 8 12-11 80
Помірно забруднені, ІІІ 7-6 10-9 70
клас
Забруднені, IV клас 5-4 5-4 60
Брудні, V клас 3-2 5-1 30
Дуже брудні, VI клас 0 0 0
* Нормальним для поверхневих вод вважається ступінь насичення киснем не
менш 75%.
Дослідження проводилось потенціометричним методом за допомогою
професійного приладу Waterproof Pen Tester 7031.
Результати визначення ХСК (хімічного споживання кисню) наведені нижче
в таблиці 2.8.
Таблиця 2.8 – Результати визначення ХСК
№ проби Температура води, ⸰С Вміст О2, мг/л Ступінь
насичення О2, %
ДД1 10,3 5,48 47,5
ДД2 9,8 5,40 45,7
ДД3 9,3 5,48 45,7
ДД4 10,2 5,27 44,7
ДД5 10,4 5,37 46,4
35
Високий рівень показників, засвідчує наявність важкорозчинних органічних
сполук, що могли потрапляти з території житлових масивів разом з поверхневим
стоком. Більші показники спостерігались у серпні, а вже в жовтні вони
знижувались. Хоча за увесь період досліджень показник був збільшеним. Дані ХСК
у відповідності до «Методик екологічної оцінки якості поверхневих вод» належать
до категорії якості «помірно забруднені» та «забруднені».
БСК (біохімічне споживання кисню) визначалося в п’ятиденний термін.
Результати вимірювань занесені до таблиці 2.9.
Таблиця 2.9 – Результати визначення БСК
№ проби Температура води, ⸰С Вміст О2, мг/л
ДД1 17,4 6,82
ДД2 17,3 5,48
ДД3 17,2 6,76
ДД4 17,2 7,76
ДД5 17,2 7,58
Порівнюючи результати досліджень з таблицею класифікації вод по рівню
забруднення можна сказати, що усі зразки вод мають низький ступінь насичення
киснем (при нормі 75% – вміст в зразках становить 45-48%);
Аналізуючи значення показників розчинного у воді кисню, який є одним з
головних гідрохімічних показників екологічного стану водойми, що обумовлюють
процеси самоочищення, можемо констатувати, що за цим показником води можна
віднести до забруднених, IV клас. Зниження концентрації кисню (з 10,0 до 4,0 мг/л
– нижня межа), як правило, супроводжується активацією процесів денітрифікації і
сірководневого бродіння, збільшенням розвиненості органічних речовин донних
відкладів, підвищенням рухомості заліза, марганцю, кремнію та інших елементів.
Усе це веде до різкого погіршення органолептичних показників якості води і
екологічного стану водойм.
36
Як виявилося при гідробіологічному обстеженні, У точки відбору ДД2,ДД3
потрапляють стічні води, що утворюються під час роботи точок громадського
харчування та туалетів, а на ділянках ДД4 таДД5 (нижче за течією) пестициди з
приватного сектору, а також господарсько-побутові стічні води, в тому числі і від
санітарних установ, що сприяє розвитку фітопланктону та перефітону.
Важливою характеристикою водойм є активна реакція водного середовища.
Для цього нами був використаний потенціометричний метод. Результати
дослідження приведені на рисунку 2.5.
6,1 6,05
6 5,95
5,9 5,88
5,8 5,76
5,7 5,68
5,6
5,5
5,4
ДД1 ДД2 ДД3 ДД3 ДД3
Рисунок 2.5 – Значення рН-показника досліджуваних вод
В залежності від величини рН-показника [20] воду можна класифікувати як
слабко-кисла, що підтверджує встановлені раніше значення процесів біохімічного
окислення – чим більший ступінь забруднення тим більше кисню витрачається.
Кислотний показник вод може бути свідченням розчинених сульфат-іонів та
вказувати та процеси мінералізації води, тому визначення цього показника є
важливим у дослідженні гідрологічних об’єктів. Результати визначення внесені до
таблиці 2.10.
37
Таблиця 2.10 – Розраховані значення концентрації сульфат-іону у воді, мг/дм3
№ проби m, мг V, мл С, мг/дм3
ДД1 0,29 10 29
ДД2 0,22 10 22
ДД3 0,28 10 28
ДД5 0,32 10 32
ДД5 0,31 10 31
Вміст сульфат-іонів не перевищує ГДК для поверхневих вод (до 500 мг/л).
Сульфати і хлориди впливають на органолептичні ознаки води - надають їй
солоного (хлориди) чи гіркого (сульфати) смаку. За вмістом сульфат-іону вода має
низький рівень мінералізації.
Велику кількість хлоридів міститься у сечі і поті людини і тварин, вони наявні
у господарсько-побутових стічних водах, рідких побутових відходах, стічних водах
підприємств тваринництва та птахівництва, поверхневих стоках і їх також можна
використовувати як непрямі санітарно-хімічні показники епідемічної безпечності
води, тому їх визначення було обумовлено у завданні..
Розраховані дані вмісту хлоридів представлені на рисунку 2.6.
1300
1200 Ccl,
мг/дм3
1100
1000
900
ДД1 ДД2 ДД3 ДД4 ДД5
Рисунок 2.6 – Вміст хлоридів у досліджуваній воді
38
Дані рисунка фіксують перевищення вмісту хлоридів у воді. ГДК для вмісту
хлоридів становить <350 мг/дм3, тож можна зробити такі висновки: с. Червона
Слобода – перевищення в 3,37 рази, Річковий порт – перевищення в 3,43 рази і
Черкаська дамба – перевищення в 2,96 разів.
Скидання стоків з підвищеним вмістом амоніаку призводить до екологічної
нестабільності водної екосистеми, руйнування функціональних зв’язків між усіма
її ланками (рослини, тварини, мікроорганізми) та призводить до порушення
процесів саморегуляції. Вміст нітрит-нітратного та мінерального азоту
визначеного нами під час дослідження приведено на рисунку 2.7
Азот нітратний, мгN/дм3 Азот нітритний. мгN/дм3
Азот амонійний, мгN/дм3
0,7
ДД 0,052
5 1
0,51
ДД 0,048
4 0,51
0,5
ДД 0,021
3 0,48
0,31
ДД 0,006
2 0,31
0,46
ДД 0,01
1 0,5
Рисунок 2.7 – Вміст деяких біогенних речовин у воді дослідних ділянок
Літературні джерела вказують, що вміст амонійних солей вище 0,1 мг/дм³
свідчить про свіже забруднення води, адже амоніак є першою сполукою, що
утворюється при розкладі органічних нітрогеномісних речовин. А перевищення
його показників свідчить про значне антропогенне забруднення. Значення
нітритного азоту є не високе, що вказує на першу стадію мінералізації аміаку -
39
перетворення його в нітрит. Присутність нітратів у воді засвідчує про системне
забруднення води органічними речовинами [23]. Якщо ж у воді присутні амоній,
нітрити і нітрати, то це свідчить про перманентне забруднення протягом тривалого
часу. Разом з цим, амоній є одним із біогенних елементів, він сприяє збільшенню
чисельності зоопланктону. Така ситуація спонукає процеси евтрофікації,
зменшення кількості розчиненого кисню та прозорості води.
2.2.4 Дослідження особливостей фітоекологічних показників
Дослідження за фітоекологічними показниками водних та навколоводних
екосистем проходили у серпні – жовтні 2019 та 2020 років з використанням
нормативних документів [ 12,23 ], оскільки у межах Черкаського водосховища саме
на серпень припадав період розвитку синьо-зелених і діатомових водоростей
(знайдено 19 видів). Серед них, представники таких класів: Coscinodiscophyceae
Round & R.M. Crawford (Anaulales Round & R.M. Crawford, Arachnoidiscales Round,
Asterolamprales Round, Ethmodiscales Round, Hemiaulales Round & R.M.Crawford,
Leptocylindrales Round & R.M.Crawford та інші); Fragilariophyceae F.E. Round
(Ardissoneales F.E.Round, Climacospheniales Round, Cyclophorales Round &
R.M.Crawford, Fragilariales P.C.Silva, Licmophorales Round, Protoraphidales Round,
Rhabdonematales Round & R.M.Crawford); Bacillariophyceae D.G.Mann
(Achnanthales P.C.Silva, Bacillariales Hendey, Cymbellales D.G.Mann, Dictyoneidales
D.G.Mann). Більшість з яких реагують на забруднення водного середовища і
виступають біоіндикаторами.
Максимум розвитку фітопланктону також супроводжувався цвітінням води,
що і погіршувало її гідробіологічні показники. У жовтні домінували представники
синьо-зелених водоростей та відмічалась стабільність розвитку фітопланктону
(визначено 9 видів Таких класів: Cyanophyceae; Euglenophyceae; Xantophyceae;
Phaeophyceae, зокрема представлених з родами Xanthophyta; Bacillariophyta;
Eustigmathophyta) Перефітонні водорості представлені, зокрема, інвазійними
40
видом – Elodea Canadensis та Elodea nuttallii (Planch.) St.John (Hydrocharitaceae),
рисунок 2.11.
Elodea
Присутність у
Phaeophyceae популяції,%
2020 рік
Xantophyceae;
Присутність у
Euglenophyceae
популяції,%
2019 рік
Cyanophyceae
Bacillariophyceae D.
Fragilariophyceae F.
Coscinodiscophyceae
0 5 10 15 20 25
Рисунок 2.11 – Відсотковий склад популяцій синьо-зелених та діатомових
водоростей знайдених у водах дослідних ділянок
На дослідних ділянках в межах м. Черкаси інтенсивне «цвітіння» вод
відбувалось у серпні. Величина інтенсивності росту синьо-зелених і діатомових
водоростей посилювалась від помірного ступеню на ділянках вище і в межах м.
Черкаси, до сильного ступеню розвитку цього процесу на ділянці нижче м.
Черкаси. Це спричиняло забруднення вод біогенними речовинами з розвитком
екологічно небезпечних, токсичних концентраціях водоростей, що викликало
навіть явища замору риби. У жовтні інтенсивність цвітіння знижувалась і ставала
помірною, чому також сприяло зниження температурних показників води.
Для встановлення рівня небезпеки було визначено значення масових
показників фітомаси водоростей на територіях дослідження, рисунок 2.12.
41
Показники
ДД5 фітомаси
водоростей,
кг/м2 2019 рік
ДД4
Показники
ДД3 фітомаси
водоростей,
кг/м2 2020 рік
ДД2
ДД1
0 0,5 1 1,5 2
Рисунок 2.12 – Показники фітомаси водоростей за ділянками дослідження
Найбільші масові значення фітомаси спостерігаються на ділянках біля дамби,
цукрорафінадного заводу та селища Червона слобода. На інших ділянках
показники дещо нижчі. Це добре корелює з даними щодо вмісту біогенних
елементів та завислих речовин у воді.
Як свідчать дані рисунка продуктивність фітомаси гідробіонтів залишається
достатньо високою на усій території дослідження. Найнижчі величини відмічені у
Долині троян (ДД2), чому сприяє розчищення русла та активна робота
комунальних служб. Але високий показникк все ж указує на присутність
антропогенного фактору на цій ділянці.
Усі ділянки за своїм статусом (0,31 – 1,0) відносяться до евтрофного типу,
додаток А. Це стимулюється надлишком мінерального азоту, вміст якого
підвищується за сприятливих температурних показників, а також нітритного та
нітратного. Антропогенна евтрофікації, на нашу думку, сприяє і заселенню
інвазійних видів у гідрофітоценози, що здатні істотно впливати на гомеостаз водної
і навколоводної екосистеми та трансформувати її.
42
2.2.5 Дослідження екологічного стану прибережних територій водойм
Попередніми дослідженнями встановлено, що інтенсивний розвиток
фітоепіфітону, а саме діатомових водоростей, зростає у напрямку до с. Червона
Слобода. За вмістом зважених часток, дослідні ділянки можна розмістити в такому
порядку: Долина Троянд < Річковий порт < Черкаська дамба < Пляж цукрового
заводу < с. Червона Слобода; вміст сухого залишку на трьох ділянках виявився
майже однаковим – 0,4 - 0,43 мг/дм3, що суттєво не впливає на показники
трофності, але виявлення такого наяда морська (Najas marina L.) може вказувати на
перманентну присутність розчинних солей. Разом з цим наявність біогенних
елементів зростає з наближенням до ділянки селища Ч. Слобода.
В процесі досліджень було виявлено 28 видів вищої водної рослинності,
більшу частину яких складали гідратофіти – 77,8%. Гігрофіти – 22,2%, додаток В.
Спостерігались також харові та нитчасті водорості. У спектрі предсталених
родів домінуючими є 4, що зосереджують 11 видів (39,3% всієї водної флори):
Potamogeton (4 видів), Utricularia, Carex (по 2 види), Lemna (3 види). Уповільнення
течії від середини русла до берегів, підтверджує високе різноманіття родів Lemna
(3 види) та Utricularia (2 види), як представників індикаторів стоячих або
малопроточних вод, які піддаються заболочуванню. Дані види приурочені до
прибережної мілководної частини річки.
У складі адвентивної макрофітної водної флори знайдено один вид кенофіт –
Phragmites altissimus (що належить до євро-сибірського виду походження) та Elodea
canadensis Michx. (як вид космополіт з північноамериканським походженням).
З високою частотою трапляння (від 3 до 5 балів) відмічено види-індикатори
процесів евтрифікації (Ceratophyllum demersum L.), (Hydrocharis morsus-ranae,
Spirodela polyrrhiza (L.) Schleid., Lemna minor L., яким для розвитку необхідно
значні концентрації біогенних елементів у воді.
Для оцінки екологічного стану використали індекс Майєра, модифікований
для біоіндикації за макрофітами [ 16 ], а також додатки Б та В для ідентифікації
43
повітряно-водних та водних макрофітів. На основі цього розраховується індекс
сапробності за формулою:
S = A ‧ 5 +B ‧ 2+C ‧ 3 (2.2)
де А, В, С – кількість видів із індикаторних груп, що відмічені у водоймі.
До категорії А були віднесені: рдесник гостролистий, водяний жовтець
плаваючий; категорія В характеризувалась рдесником з плаваючими листками,
елодеєю канадською, а на ділянках ДД2 та ДД3 додались харові водорості та ряска
триборозенчаста; до категорії С нами віднесено: кушир занурений, нитчасті
водорості, рдесник гребінчастий, пухирник звичайний, водяний жовтець
занурений.
За підрахунками отримали такі показники, рисунок 2.13.
25
20
15
IS
10
5
0
ДД1 ДД2 ДД3 ДД4 ДД5
Рисунок 2.13 – Показник індекса Майєра за наявністю індикаторних груп
Рисунок засвідчує, що отримані значення знаходяться в межах від 25 до 15
балів – помірно забруднена водойма (ДД1, ДД2, ДД3), третій клас якості, а також
менше 15 балів (ДД4, ДД5) – брудна, 4 клас якості. Простота цього методу,
44
дозволяє швидко оцінити стан водойм і якщо він корелює з фізико-хімічними
показниками, то це підтверджує використання методу біоіндикації.
Наколоводні екосистеми ділянки ДД5 характеризуються заростями водної
рослинності з домінуванням очерету звичайного (Phragmitus fustralis), рогозу
вузьколистого (Tupha angustistifolia) і широколистого (T. Latifolia) та включеннями
аїру звичайного (Acorus calamus), осоки побережної (Carex riparia), хвоща
болотного (Eguisetum palustre), з суттєвим включенням амброзії полинолистої
(Ambrosia artemisiifolia L.), що є наслідком процесу евтрофікації водної екосистеми
за рахунок винесення органічних компонентів на суходіл.
Території цукрово-рафінадного заводу, річкового порту, долини троянд та
черкаської дамби характеризуються наявністю дифузних типів ареалів амброзії з
утворенням острівних, але потім антропогенний чинник процес прискорює і вид
впевнено почуває себе у новій екосистемі.
Ці ж території характеризуються присутністю стійких популяцій з
домінуванням очерету звичайного та осоки побережної, що засвідчує наявність
антропогенного впливу та сприятливих біотичних і абіотичних факторів.
Такі висновки можна зробити і під час визначення та аналізу валових
показників екологічної ємності фітопланктону, що уперше розглядається нами як
індикаторний показник, який кількісно відображає техногенний вплив та
порушення в гідроекосистемі, які при цьому відбуваються.
За отриманими значеннями біогенних показників та результатами
біоіндикації, вода дослідних ділянок належить до четвертої категорії якості вод,
(додатки А та Г) і характеризуються як забруднені та з-го класу якості – евтрофні
води.
Дослідження показали – рівень техногенного навантаження щороку
змінюється і потребує вивчення та постійного моніторингу, як русла так і
прибережних зон на предмет їх евтрофізації. Тому дослідження будуть продовжені
із застосуванням розрахунку екологічних індексів щодо класифікації водойм.
45
ВИСНОВКИ
Аналіз літературних джерел показав, що за останні 2 роки спостерігається
позитивна динаміка щодо зменшенням скидів забруднень у річки області та у річку
Дніпро. Загалом скиди забруднень в області знизились до 39836,07 т./рік (4,2%), в
тому числі у басейн річки Дніпро до 35997,22 т./рік (4,63%).
За показниками розчинного у воді кисню, який є одним з головних
гідрохімічних показників екологічного стану водойми, що обумовлюють процеси
самоочищення, можемо констатувати, що за цим показником води, що можна
віднести до «забруднених», IV клас. За даними ХСК контрольовані води належать
до категорії якості «помірно забруднені» та «забруднені», що засвідчує наявність
важкорозчинних органічних сполук, які могли потрапляти з території житлових
масивів разом з поверхневим стоком.
В залежності від величини рН-показника воду можна класифікувати як
слабко-кисла, що підтверджує встановлені раніше значення процесів біохімічного
окислення – чим більший ступінь забруднення тим більше кисню витрачається. За
вмістом сульфат-іону вода має низький рівень мінералізації
Зафіксовано перевищення вмісту хлоридів у воді: с. Червона Слобода –
перевищення в 3,37 рази, Річковий порт – перевищення в 3,43 рази і Черкаська
дамба – перевищення в 2,96 разів, свідчить про свіже забруднення води, адже
амоніак є першою сполукою, що утворюється при розкладі органічних
нітрогеномісних речовин.
Присутність нітратів у воді засвідчує про системне забруднення води
органічними речовинами, а продуктивність фітомаси гідробіонтів також вказує на
присутність антропогенного фактору. Усі ділянки за своїм статусом (0,31 – 1,0)
відносяться до евтрофного типу, який стимулюється надлишком мінерального
азоту, вміст якого підвищується за сприятливих температурних показників, а також
нітритного та нітратного.
Антропогенна евтрофікації сприяє і заселенню інвазійних видів у
гідрофітоценози. У складі адвентивної макрофітної водної флори знайдено один
46
вид кенофіт – Phragmites altissimus (що належить до євро-сибірського виду
походження) та Elodea canadensis Michx. (як вид космополіт з
північноамериканським походженням).
Дослідженнями виявлено 28 видів вищої водної рослинності, більшу частину
яких складали гідратофіти – 77,8%, а гігрофіти – 22,2%. У спектрі предсталених
родів домінуючими є 4, що зосереджують 11 видів (39,3% всієї водної флори):
Potamogeton (4 види), Utricularia, Carex (по 2 види), Lemna (3 види), останні та
Utricularia (2 види), представники індикаторів стоячих або малопроточних вод, що
піддаються заболочуванню.
За показниками індексу Майєра, екологічний стан ділянок дослідження
знаходиться в межах від 25 до 15 балів – «помірно забруднена водойма» (ДД1, ДД2,
ДД3), третій клас якості, а також менше 15 балів (ДД4, ДД5) – «брудна», 4 клас
якості, що також корелює з фізико-хімічними показниками.
Наколоводні екосистеми ділянки ДД5 характеризуються заростями водної
рослинності з домінуванням очерету звичайного (Phragmitus fustralis), рогозу
вузьколистого (Tupha angustistifolia) і широколистого (T. Latifolia) та включеннями
аїру звичайного (Acorus calamus), осоки побережної (Carex riparia), хвоща
болотного (Eguisetum palustre), з суттєвим включенням амброзії полинолистої
(Ambrosia artemisiifolia L.), що є наслідком процесу евтрофікації водної екосистеми
за рахунок винесення органічних компонентів на суходіл.
Робота пройшла апробацію на: VІІІ Міжнародній науковій конференції
молодих вчених «Екологія, неоекологія, охорона навколишнього середовища та
збалансоване природокористування». – Х,:ХНУ ім. В.Н. Каразіна, 2020; XV
Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених і студентів
«Екологічна безпека Держави», 22 квітня 2021; «Днях студентської науки ЧДТУ
2020» та отримано Сертифікат про апробацію результатів наукових досліджень на
VІІІ Міжнародної наукової конференції молодих вчених «Екологія, неоекологія,
охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування». –
ХНУ ім. В.Н. Каразіна, 2020.
47
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1. Хільчевський Г.К. Основи гідрохімії: підручник / В.К. Хільчевський, В.І.
Осадчий, С.М. Курило. – К.: Ніка-Центр, 2012. – 312 с.
2. Гідрохімічний довідник / В.І. Осадчий, Б.Й. Набиванець, Н.М. Осадча,
Ю.Б. Набиванець. – К.: Ніка-Центр, 2008. – 655 с.
3. Загальна гідрологія: Підручник / За ред. В.К. Хільчевського і О.Г.
Ободовського. – К.: ВПЦ «Київський університет», 2008. – 399 с.
4. Пелешенко В.І., Хільчевський В.К. Загальна гідрохімія: Підручник. – К.:
Либідь, 1997. – 384 с.
5. Водні ресурси та якість річкових вод басейну Південного Бугу / В.К.
Хільчевський, О.В. Чунарьов, М.І. Ромась та ін. – К.: Ніка-Центр, 2009. – 184 с.
6. Гідроекологічний стан басейну річки Рось / В.К. Хільчевський, С.М.
Курило, С.С. Дубняк та ін. – К.: Ніка-Центр, 2009. – 116 с.
7. Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ / А.И. Денисова,
В.М. Тимченко, Е.П. Нахшина и др. – К.: Наукова думка, 1989. – 216 с.
8. Гідролого-гідрохімічна характеристика мінімального стоку річок басейну
Дніпра / В.К. Хільчевський, І.М. Ромась, М.І. Ромась та ін. – К.: Ніка-Центр, 2007.
– 184 с.
9. Гідрометеорологічні умови, що склались в басейнах річок України та
очікувані характеристики весняного водопілля 2021 р. – [ Електронний ресурс ]. –
Режим доступу: https://meteo.gov.ua/ua/33345/hydrology/hydr_vodopillya/
10. Водозбірний басейн Дніпра. – [ Електронний ресурс ]. – Режим доступу:
https://uk.wikipedia.org/wiki/Дніпро#/media/Файл:Dnepr_basin-Ukr.png
11. Польові та лабораторні дослідження хімічного складу води р. Рось:
Навч. посібник / В.К. Хільчевський, В.М. Савицький, Л.А. Красова, О.М. Гончар. –
К.: ВПЦ «Київський університет», 2012. – 150 с.
12. Нормативний документ. Методика екологічної оцінки якості
поверхневих вод за відповідними категоріями / А.В. Гриценко, О.Г. Васенко, Г.А.
Верніченко та ін. – Х.: УкрНДІЕП. – 2012. – 37 с.
48
13. Навчально-методичний посібник «Фітомоніторинг та біомоніторинг
довкілля: Лабораторний практикум» з дисципліни «Фітомоніторинг та
біомоніторинг довкілля» для студентів спеціальності 101 «Екологія» усіх форм
навчання, освітнього рівня «Бакалавр» [Електронний ресурс] / [упоряд. Л.І.
Жицька, Л.І. Плахотня]; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. –
Черкаси: ЧДТУ, 2021. – 109 с.
14. Регіональна доповідь про стан природнього навколишнього
середовища у Черкаській області за 2019 рік / Управління екології та природних
ресурсів Черкаської обласної державної адміністрації. – Черкаси 2019. – 231 с.
15. Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни
«Біоіндикація» для студентів напряму підготовки 6.040106 «Екологія, охорона
навколишнього середовища та збалансоване природокористування» усіх форм
навчання / Укл. Л.І. Жицька; М-во освіти і науки, молоді та спорту України, Черкас.
держ. технол. ун-т. – Вид. 2-ге, змін. і доп. – Черкаси: ЧДТУ, 2013. – 36 с.
16. Мальцев В.І. Визначення якості води методами біоіндикації: науково-
методичний посібник / В.І. Мальцев, Г.О. Карпова, Л.М. Зуб. – К.:Науковий центр
екомоніторингу та біорізноманіття мегаполісу НАН України. Недержавна наукова
установа Інститут екології (ІНЕКО) Національного екологічного центру України,
2011. – 112 с.
17. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и
биотестирование: учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений/ О.П. Мелехова,
Е.И. Сарапульцева, Т.И. Евсеева и др.; под ред. О.П. Мелеховой и Е.И.
Сарапульцевой. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 288 с.
18. КНД 211.1.4.039-95 Методика гравіметричного визначення завислих
(суспендованих) речовин в природних і стічних водах. –К. , 1995
19. КНД 211.1.4.042-95 Методика гравіметричного визначення сухого
залишку (розчинених речовин) в природних та стічних водах. – К. , 1995
20. Юрасов С.М., Сафранов Т.А., Чугай А.В. Оцінка якості природних вод:
Навчальний посібник. – Одеса, 2011. − 164 c.
49
21. КНД 211.1.4.026-95 Методика турбідиметричного визначення сульфат-
іонів в очищених стічних водах.- К., 1995 ,7с.
22. Коткова Т.М. Моніторинг забруднення сполуками азоту річок
Лугинського району Житомирської області / Т. М. Коткова, В. І. Котков, Г. О.
Селезньова // Вісник ЖНАЕУ. – 2011. – № 2, т. 1. – С. 106-112.
23. Коцун Л.О. Водорості та лишайники: Методичні рекомендації до
лабораторних занять для студентів I курсу біологічного факультету / Л.О. Коцун,
І.І. Кузьмішина, В.П. Войтюк та інші. – Луцьк, 2013. – 68 с.
24. . Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод: Підручник.
– К.: Ніка-Центр, 2001. – 264 с.
25. Романенко В.Д. Гідроекологія: Підручник. – К.: Обереги, 2001. – 728
с.