Экологическое состояние реки Волги и пути ее улучшения

Размещено на http://www.allbest.гu

Размещено на http://www.allbest.гu

Федеральное агентство по рыболовству

ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

Институт рыбного хозяйства, биологии и природопользования

Кафедра гидробиологии и общей экологии

Курсовая работа

по дисциплине «Учение о биосфере»

Экологическое состояние реки Волги и пути ее улучшения

Специальность 020801.65 «Экология»

Студентка группы ДБЭ-21

Себякина Юлия Евгеньевна

Проверили: канд. биол. наук. доц. Котельникова Светлана Владимировна

Астрахань - 2012

Введение

Волга - великая русская река длиной 3530 км. Огромный бассейн реки Волги (1360 тыс.кв.км) составляет незначительную часть - всего около 8% - территории России. В то же время здесь проживает свыше 42% всего населения страны. Здесь производится свыше 20% промышленной и сельскохозяйственной продукции страны, что само по себе позволяет предполагать о существовании крайней экологической напряженности в регионе.

Но Волга для России - непросто река, непросто вода, непросто водный путь. Волга - путь исторический, где сходится прошлое и настоящее русского народа и всех больших и малых народов, населяющих волжские берега, где сплетаются воедино старое и новое, великое и вечное. Волга - исключительное явление природы, связавшее воедино разные географические зоны: лесное Нечерноземье, степное Саратовское Заволжье, полупустыни Астраханского низовья. Волга - уникальный экономический потенциал, вобравший в себя заводы и фабрики, гидростанции, старые и новые города, первоклассный речной флот, щедрое хлебное поле. Волга-это не только центр экономического могущества и основа независимости в прошлом, она испокон веков была ещё и кормилицей страны.

История Волги и Поволжья - это история становления Российского государства. Волга - это исток нашей государственности и культуры. Она символ духа, символ Российской державы, символ нации.

Сегодня восторженные интонации прошлого не очень соответствуют тому, что мы видим, хотя ещё вчера писали о строительстве гидростанций, о создании каскада волжских плотин, не понимая и не желая понять, чем это обернется для Волги.

Слагали оды во славу тех, кто создавал рукотворные моря (слово «водохранилище» казалось слишком прозаичным, и его избегали), не подозревали, что живая волжская вода будет мертветь на глазах, и с этим уже ничего не поделаешь.

Безудержно хвалили мелиораторов как надежных творцов «великого изобилия», и мало кому приходило в голову, что мелиорация, устроенная по принципу «после нас хоть потоп» (а такой она во многих местах остаётся по сей день), окажется губительной для нашей земли. Целая армия браконьеров не смогла бы нанести такой ущерб рыбным запасам, как мелиоративные системы Саратовской губернии, так как на подавляющем большинстве из них нет рыбозащитных сооружений. Хвалясь перед всем миром, что несколько раз покорили Волгу - матушку, и, называя себя её сыновьями, ее покорители обрекли матушку на долгую, страшную, мучительную болезнь. По словам академика Д.С.Лихачева: «Экология - не междисциплинарная наука, а проблема человеческой культуры в целом. Причины гибели биологических, экологических систем и культурных человеческих ценностей одни и те же, они в главном - в культурном уровне общества, в частности в его нравственной культуре. Без нравственной культуры никакие законы и постановления не будут действенными. Если состояние культуры в нашей стране не будет улучшаться, не улучшится и положение с экологией. Приказами отношение к природе изменить нельзя» (Одум .Ю., 1986).

Вода - дар природы. Сегодня она стала стратегическим сырьем, товаром, который высоко котируется на международном рынке. Пресная чистая вода - предмет заботы каждого цивилизованного государства. Еще три десятилетия назад наше народное хозяйство обходилось половиной годового стока Волги. По подсчетам специалистов, в дальнейшем потребность в волжской воде в пять раз превысит сегодняшние ресурсы реки. С незапамятных времен человек использовал речную воду в своем хозяйстве и быту. Но для всего живого на нашей планете, и для людей в том числе, нужна не просто вода, а вода определенного качества. Прежде всего так называемая «пресная», т.е. содержащая в 1 л своего объёма не более 10 г растворенных веществ. Питьевая вода должна быть не только пресная, но еще и «чистая», т.е. среди растворенных или взвешенных в ней химических веществ или микроорганизмов не должно быть вредных для здоровья. Даже мизерное содержание в воде ряда токсичных веществ делает её для человека смертельным ядом. Многие химические вещества, накапливаясь в организме человека даже в очень маленьких количествах, приводят к генетическим изменениям, тяжелым заболеваниям, передающимся из поколения в поколение. Важным показателем качества воды является количество растворенного в ней кислорода. Кислород необходим для жизни обитателей водоемов. За счет деятельности аэробных бактерий кислород используется для окисления органических веществ останков животных и растительных организмов с образованием, а также небольших количеств, которые усваиваются растениями. Тем самым осуществляется самоочищение водоема. При избытке органических веществ растворенного кислорода оказывается недостаточно для существования аэробных бактерий. В этих условиях процесс разложения органических веществ выполняют анаэробные бактерии с образованием. Вода приобретает гнилостный запах, гибнет рыба и другие обитатели водоемов (wikipedia.org).

В связи с вышеизложенным, целью данной работы стало изучение экологического состояния реки Волги.

Задачи курсовой работы:

дать гидрологическую характеристику реки Волги;

оценить экологическое состояние реки Волги;

определить основные пути оздоровления реки.

Глава 1. Гидрологические характеристики реки Волги

Волга (в древности - Ра, в средние века - Итиль, или Этель), - река в Европейской части России, одна из крупнейших рек земного шара и самая большая в Европе. Длина 3530 км (до постройки водохранилищ 3690 км). Площадь бассейна 1360 тыс. км2.

Волга берёт начало на Валдайской возвышенности на высоте 228 м и впадает в Каспийское море. Устье лежит на 28 м ниже уровня океана. Общее падение - 256 м. Волга принимает около 200 притоков. Левые притоки многочисленнее и многоводнее правых. Речная система бассейна Волги включает 151 тыс. водотоков (реки, ручьи и временные водотоки) общей протяжённостью 574 тыс. км. Бассейн Волги простирается от Валдайской и Среднерусской возвышенностей на западе, до Урала на востоке. На широте Саратова бассейн резко суживается и от Камышина до Каспийского моря Волга течёт, не имея притоков. Основная, питающая часть водосборной площади Волги, от истоков до Нижнего Новгорода и Казани, расположена в лесной зоне, средняя часть бассейна до Самары и Саратова - в лесостепной зоне, нижняя часть - в степной зоне до Волгограда, а южнее - в полупустынной зоне.

Волгу принято делить на три части: верхняя Волга - от истока до устья Оки, средняя Волга - от впадения Оки до устья Камы и нижняя Волга - от впадения Камы до Каспийского моря. После сооружения Куйбышевского водохранилища границей между средней и нижней Волгой обычно считают Жигулевскую ГЭС выше Самары.

Исток Волги - ключ у деревни Волговерховье в Тверской области. В верхнем течении, в пределах Валдайской возвышенности Волга проходит через небольшие озёра - Верхит, Стерж, Вселуг, Пено и Волго. В истоке из озера Волго ещё в 1843 была сооружена плотина (Верхневолжский бейшлот) для регулирования стока воды и поддержания судоходных глубин в межень. Между Тверью и Рыбинском на Волге созданы Иваньковское водохранилище с плотиной и ГЭС у Дубны, Угличское водохранилище (ГЭС у Углича) и Рыбинское водохранилище (ГЭС у Рыбинска). В районе Рыбинск - Ярославль и ниже Костромы река протекает в узкой долине среди высоких берегов, пересекая Угличско-Даниловскую и Галичско-Чухломскую возвышенности. Далее река течёт вдоль Унженской и Балахнинской низменностей. У Городца (выше г. Нижнего Новгорода) Волга, перегороженная плотиной Нижегородской ГЭС, образует Горьковское водохранилище. Главнейшие притоки верхней Волги - Селижаровка, Тверца, Молога, Шексна и Унжа. В среднем течении, ниже впадения Оки, Волга становится ещё более полноводной. Она течёт вдоль северного края Приволжской возвышенности. Правый берег реки высокий, левый - низменный. У Чебоксар сооружена Чебоксарская ГЭС, выше которой расположилось одноименное водохранилище. В силу ряда причин, ГЭС до сих пор не выведена на проектную мощность, а уровень Чебоксарского водохранилища находится ниже проектной отметки на 5метров. В связи с этим участок от Нижегородской ГЭС до Нижнего Новгорода остается крайне мелководным, и судоходство на нем осуществляется благодаря попускам воды с Нижегородской ГЭС в утреннее время. В настоящий момент окончательное решение о заполнении Чебоксарского водохранилища до проектной отметки не принято. В качестве альтернативного варианта рассматривается возможность сооружения выше Нижнего Новгорода низконапорной плотины, совмещенной с автодорожным мостом. Наиболее крупные притоки Волги в её среднем течении - Ока, Сура, Ветлуга и Свияга (Муранов А.П., 1968).

В нижнем течении, после впадения Камы, Волга становится могучей рекой. Она протекает здесь вдоль Приволжской возвышенности. Около Тольятти, выше Самарской Луки, которую образует Волга, огибая Жигулёвские горы, сооружена плотина Жигулевской ГЭС (бывшая Волжская ГЭС им. В. И. Ленина); выше плотины простирается Куйбышевское водохранилище. Ниже по течению в районе города Балаково возведена плотина Саратовской ГЭС. Нижняя Волга принимает сравнительно небольшие притоки - Самару, Большой Иргиз, Еруслан.(Медведев А.М., Шабуров Ю.Н. 1985).

В 21 км выше Волгограда от реки отделяется левый рукав - Ахтуба (длина 537 км), которая течёт параллельно основному руслу. Обширное пространство между Волгой и Ахтубой, пересечённое многочисленными протоками и староречьями, называется Волго-Ахтубинской поймой; ширина разливов в пределах этой поймы достигала прежде 20-30 км. На Волге между началом Ахтубы и Волгоградом находится Волжская ГЭС (бывшая Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС).

Дельта реки начинается в месте отделения от её русла рукава Бузан (в 46км севернее Астрахани) и является одной из самых крупных в России. Площадь дельты: 19 000 км2.В дельте насчитывается до 500 рукавов, протоков и мелких речек. Главные рукава - Бахтемир, Камызяк, Старая Волга, Болда, Бузан, Ахтуба.из них судоходен Бахтемир (http://www.interfisher.ru.).

По данным статистики в бассейне реки проживает по разным данным - от 1/3 до 2/3 населения России, то есть 45-90 млн чел. Волга - центральная водная артерия России. С Балтийским морем Волга соединена Волго-Балтийским каналом. Вышневолоцкой и Тихвинской водными системами; с Азовским и Черным морями Волгу соединяет Волго-Донской канал; в Белое море ведут Северодвинская водная система и Беломорско-Балтийский канал. Более 3000 км внутренних путей. Канал имени Москвы соединяет Волгу с Москвой, используется для судоходства, водоснабжения столицы и обводнения реки Москвы(http://geosfera.info).

Основное питание Волги осуществляется снеговыми (60% годового стока), грунтовыми (30%) и дождевыми (10%) водами. Естественный режим характеризуется весенним половодьем (апрель - июнь), малой водностью в период летней и зимней межени и осенними дождевыми паводками (октябрь). Годовые колебания уровня Волги до сооружения каскада гидроузлов достигали у Твери 11 м, ниже Камского устья - 15-17 м и у Астрахани - 3 м. С постройкой водохранилищ сток Волги зарегулирован, колебания уровня резко уменьшились.

Среднегодовой расход воды у Верхневолжского бейшлота 29 м3/сек, у Твери - 182, у Ярославля - 1110, у Нижнего Новгорода - 2970, у Самары - 7720, у Волгограда - 8060 м3/сек. Ниже Волгограда река теряет около 2% своего расхода на испарение. Максимальные расходы воды в период половодья в прошлом ниже впадения Камы достигали 67000 м3/сек, а у Волгограда в результате разлива по пойме не превышали 52000 м3/сек. В связи с регулированием стока максимальные расходы половодья резко снизились, а летние и зимние меженные расходы сильно повысились.

По течению реки климат меняется от умеренно континентального (Тверская обл.) до резко континентального (Астраханская обл.). В верховьях средние температуры января от -9єС. до -17єС, июля - +17...+ 18єС. Осадков выпадает около 650 мм в год. В низовьях Волги средняя температура января от -5єС. до -9єС, июля - +24...25єС. среднегодовое количество осадков от 180 до 290мм (http://www.interfisher.ru.).

До создания водохранилищ в течение года Волга выносила к устью около 25 млн. т наносов и 40-50 млн. т растворённых минеральных веществ. Температура воды реке в середине лета (июль) достигает 20 - 25°С. Вскрывается Волга у Астрахани в середине марта, в 1-й половине апреля вскрытие происходит на верхней Волге и ниже Камышина, на всём остальном протяжении - в середине апреля. Замерзает река в верхнем и среднем течении в конце ноября, в нижнем - в начале декабря; свободной от льда остаётся около 200 дней, а близ Астрахани около 260 дней. С созданием водохранилищ тепловой режим Волги изменился: на верхних бьефах продолжительность ледовых явлений увеличилась, а на нижних стала короче.

Историко - и экономико-географический очерк. Географическое положение Волги и её крупных притоков обусловило уже к 8 в. её важное значение как торгового пути между Востоком и Западом. Из Средней Азии вывозились ткани, металлы, из славянских земель - меха, воск, мёд. В 9-10 вв. в торговле значительную роль играли такие центры, как Итиль, Болгар, Новгород, Ростов, Суздаль, Муром. С 11 в. торговля ослабевает, а в 13 в. монголо-татарское нашествие нарушило хозяйственные связи, кроме бассейна верхней Волги, где активную роль играли Новгород, Тверь и города Владимиро-Суздальской Руси. С 14 в. значение торгового пути восстанавливается, растет роль таких центров, как Казань, Нижний Новгород, Астрахань. Покорение Иваном IV Грозным в середине 16 в. Казанского и Астраханского ханств привело к объединению всей Волжской речной системы в руках России, что способствовало расцвету волжской торговли в 17 в. Возникают новые крупные города - Самара, Саратов, Царицын; большую роль играют Ярославль, Кострома, Нижний Новгород. По Волге плавают большие караваны судов (до 500). В 18 в. основные торговые пути перемещаются на запад, а экономическое развитие нижней Волги сдерживается слабой заселённостью и набегами кочевников. Бассейн Волги в 17-18 вв. явился основным районом действий восставших крестьян и казаков во время крестьянских войн под руководством С. Т. Разина и Е. И. Пугачева.

В 19 в. происходит значительное развитие Волжского торгового пути после соединения Мариинской речной системой бассейна Волги и Невы (1808); возникает крупный речной флот (в 1820 - первый пароход), на Волге работает огромная армия бурлаков (до 300 тыс. чел.). По Волге совершаются крупные перевозки хлеба, соли, рыбы, а позже нефти и хлопка. Крупное экономическое значение приобретает Нижегородская и Казанская ярмарка.

Во время Гражданской войны 1918-1920 на Волге происходили крупные военные действия, и она приобрела важное военно-стратегическое значение. С конца 30-х гг. 20 века Волга начинает использоваться также и как источник гидроэнергии. В период Великой Отечественной войны 1941-45 на В. произошла крупнейшая Сталинградская битва 1942-43. В послевоенный период экономическая роль Волги значительно усилилась, особенно после создания ряда крупных водохранилищ и гидроэлектростанций. После окончания постройки Волжско-Камского каскада ГЭС общая выработка электроэнергии достигла 40-45 млрд. кВт.- ч в год, площадь зеркала водохранилищ - около 38 тыс. км2, полный объём - 288 км3, а полезный - 90 км3.

Волга соединена с Балтийским морем Волго-Балтийским водным путём; с Белым морем - через Беломорско-Балтийский канал и Северодвинскую систему; с Азовским и Чёрным морями - через Волго-Донской канал. Важную роль выполняет Канал имени Москвы, связывающий Волгу с Москвой и созданный в целях судоходства, водоснабжения столицы и обводнения реки Москвы. В настоящее время регулярное судоходство по Волге осуществляется от города Твери (www.riverfleet.ru).

Глава 2. Экологическое состояние реки Волга

Экологическое состояние р. Волга постоянно ухудшается за счет сброса в неё загрязненных сточных вод. Ежегодно в р. Волга на всем её протяжении сбрасывается около 200 млн. тонн отходов, и лишь 50 млн. тонн являются очищенными. Наиболее негативное влияние на водную среду оказывают предприятия жилищно-коммунального хозяйства - 84% областных сбросов и сельского хозяйства - 11%. Большой вклад в загрязнение вносит хозяйственная деятельность промышленных предприятий, расположенных на р. Волга. В г. Волгограде до сих пор имеется 37 водовыпусков в р. Волга без очистки ливневых, промышленных и хозяйственно - бытовых сточных вод. В эти водовыпуски, большая часть из которых находится на балансе МУПП «Волгоградводоканал», кроме дождевой и талой воды в р. Волга со сточными водами попадает всё что угодно. Наблюдения за качеством р. Волга ГУ «Волгоградская ЦГМС» показали, что индекс загрязнения воды в 2005 году составил больше 1 (от 1,14 в районе г. Камышин, до 1,81 на расстоянии 20,8 км ниже плотины волжской ГЭС» и приравнивается к 3-му классу - умеренно загрязненная вода. Река Волга продолжает оставаться загрязненной медью (3,4 ПДК), цинком (1,7 ПДК), фенолами (3,0 ПДК). В весеннее - летний период наблюдаются значительные превышения содержания нефтепродуктов. Дополнительное влияние на загрязнение реки оказывают затонувшие теплоходы и баржи. Большая проблема - донные отложения водохранилищ, в которых концентрируются тяжелые металлы. Это «бомба замедленного действия», т.к. при изменении отдельных физико-химических показателей тяжелые металлы могут включаться в пищевые цепи и циркулировать. С донными отложениями специалисты связывают и обострившуюся в водохранилищах проблему скопления сине-зеленых водорослей, которые не только ухудшают жизнедеятельность рыб, поскольку поглощают много кислорода, но и забивают водозаборы, портят отдых людей на воде. Волга не только зарастает, но и мелеет. В октябре-ноябре 2005 года в нижнем бьефе реки были зафиксированы критические отметки уровня воды. Обмеление Волги влечет не только мор рыбы, но и проблемы с водоснабжением населения, недостаток почвенной влаги для растений.

В Волгоградской области остро стоит проблема качественного мониторинга водных ресурсов. Ещё пять - шесть лет назад территориальные подразделения Госкомэкологии дважды в год проводили мониторинг волжской воды. Сегодня происходит постоянная реорганизация природоохранных ведомств, что практически полностью привело к свертыванию работ по мониторингу р. Волга. Для очистки загрязненных сточных вод перед сбросом их в р.Волга в г. Волгограде имеются единственные в городе канализационные очистные сооружения, расположенные на о. Голодный. Данные КОС были введены в эксплуатацию в 1975 году. Первоначально на КОС сточные воды на очистку должны были поступать сточные воды от предприятий и населения Дзержинского (частично), Ворошиловского (частично), Краснооктябрьского (частично) и Центрального районов г. Волгограда. Ежедневно на очистные сооружения острова Голодный попадает около 400-сот тысяч кубометров стоков. Здесь они проходят процесс «полной» биологической очистки и хлорное обеззараживание после чего через протоку реки Куропатка опять возвращаются в Волгу. При этом хлор пагубно воздействуют на окружающую среду. Затон, куда попадает обеззараженная хлором вода, за 30 лет эксплуатации превратился в обыкновенное болото, где образовался большой слой илистого осадка вредных веществ, которые в настоящее время являются вторичным источником загрязнения р. Волга.

От общего объема сточных вод, отводимых через сети МУПП «Волгоградводоканал», а в настоящее время принадлежащих ОАО «ВКС» - 80% сбрасывается недостаточно очищенными после городских биологических очистных сооружений о. Голодный, 20% - загрязненные без очистки через водовыпуски Тракторозаводского, Краснооктябрьского, Ворошиловского, Центрального, Дзержинского, Советского, Кировского и Красноармейского районов. В сточных водах, поступающих на данные очистные сооружения содержится более 20 наименований загрязняющих веществ, таких как: взвешенные вещества, нефтепродукты, органические соединения, а также соли тяжелых металлов, которые поступают в составе сточных вод промышленных предприятий, практически не очищаются биологическим методом очистки и затрудняют работу очистных сооружений. (Николайкин Н.И. с соавт., 2005).

В результате постоянного воздействия недостаточно очищенных сточных вод после КОС качество воды в р. Волге не отвечает условиям, которые необходимы для восстановления биологической продуктивности водоема, что ведет к сокращению рыбных запасов, деградации водоема и потере его природной привлекательности. Кроме того, р. Волга остается практически безальтернативным источником питьевого водоснабжения г. Волгограда. Достижение необходимого качества природной воды в р. Волге возможно только при полном прекращении сброса недостаточно очищенных сточных вод после КОС, не удовлетворяющих требованиям рыбохозяйственных нормативов. Проверки очистных сооружений острова Голодный специалистами Ростехнадзора показали, что сбрасываемые стоки не соответствуют установленным нормативам и классифицируются как недостаточно очищенные. Только в 2005 году отсюда попало в Волгу 44 тысячи тонн загрязняющих веществ. Очистные сооружения на острове Голодный после 30 лет непрерывной работы нуждаются в реконструкции. Кроме того некоторые сооружения на них при вводе в эксплуатацию изначально были недоделаны (построены на 95-98%), однако ввод их в действие не осуществлялся, при этом объекты разрушаются под воздействием природных факторов. Особую тревогу вызывают состояние уже построенных емкостей 3-го блока (фильтровальные пластины разрушены, имеет место разрушения железобетонных конструкций стенок емкостей, технологическое оборудование морально и физически устаревает). В качестве водо-охранных мероприятий для улучшения экологического состояния р. Волга необходимо предусмотреть перевод цехов промышленных предприятий на оборотное водоснабжение, строительство на предприятиях локальных очистных сооружений предварительной очистки сточных вод перед сбросом их. в сети коммунального хозяйства, строительство дополнительных канализационных сетей (в т.ч. и самих К.НС) для подачи стоков на биологические КОС, (что позволит исключить факты аварийного сброса сточных вод в р. Волгу от центральной КИС г. Волгограда (http://www.google.ru).

2.1 Зарегулирование стока

Физические формы антропогенного воздействия весьма разнообразны и связаны как с прямым уничтожением рыб и их место-обитании, так и с косвенным их угнетением.

Зарегулирование стока. Этот процесс обусловлен созданием плотин и водохранилищ, что влечет за собой сезонное, суточное или многолетнее перераспределение стока. История создания плотин и водохранилищ исчисляется тысячелетиями. Первые из них были созданы в Древнем Египте за 3 тыс. лет до н. э. и на Ближнем Востоке за 2, 5 тыс. лет до н. э.

В настоящее время в мире насчитывается около 13 тыс. (в бывшем СССР около 4 тыс.) водохранилищ объемом более 1 млн. м3, из них 2442 (в бывшем СССР - 237) имеют объем более 100 млн. м3.

В результате строительства водохранилищ зарегулирован сток большинства рыбохозяйственных рек мира. Еще более негативное воздействие гидростроительства сказывается при создании каскада плотин (например, на Волге 11 плотин). В бассейне реки Колумбия имеется 160 плотин, а всего на тихоокеанском побережье США гидростроительством охвачено 92 % рек.

Зарегулирование стока рек резко изменяет их гидрологические характеристики и приводит к превращению лотических экосистем в лимнические. При этом происходит исчезновение или резкое сокращение численности и ареалов реофильных и диадромных рыб. Плотины резко изменяют условия миграций рыб. Нерестовые миграции против течения приостанавливаются плотинами, что ведет к прекращению естественного воспроизводства, а покатные заканчиваются гибелью рыб в турбинах ГЭС и в водохранилище. У водных рыб вместо единого стада образуются два стада - выше плотины и ниже ее. Зарегулирование стока, как правило, ведет к разрушению популяционной системы воспроизводства проходных и многих жилых видов рыб.

Анадромная миграция рыб в зарегулированных реках прекращается под первыми плотинами в каскаде гидроузлов. Величина наносимого ущерба зависит от доли нерестилищ, утраченных вследствие гидротехнического строительства. При этом зарегулирование стока в нижних участках рек имеет особенно негативные последствия, угрожая исчезновением или резким сокращением отдельных популяций и видов (проходных или полупроходных). Например, на Волге для проходных рыб после строительства Волгоградской плотины (около 700 км от моря) оказались отрезанными практически 100 % нерестилищ белорыбицы и белуги, 85 % осетра и 70 % проходных сельдей. Из 3600 га естественных нерестилищ осетровых осталось только 395 га. Лишь на двух плотинах (Волгоградской и Саратовской) есть рыбопропускные сооружения. Однако заиленность большей части вышележащих нерестилищ и отсутствие течения делают пропуск осетровых через эти сооружения практически бесполезным.

При зарегулировании стока в условиях каскада водохранилищ на участке «река-водохранилище-река» трижды происходит резкое изменение видового и количественного состава покатной молоди рыб:в зоне выклинивания подпора уровня водохранилища - гибель реофилов;в самом водохранилище - увеличение числа лимнофилов и массовый вынос пелагических рыб через плотину;в нижнем бьефе гидроузлов-гибель молоди при скате через турбины ГЭС - из-за баротравмы при перепаде гидростатического давления.Так, например, из 19 видов среди покатной молоди в р. Или выше Капчагайского водохранилища ниже плотины Капчагайской ГЭС остается только один судак;при этом его численность катастрофически снижается.Не только плотины, но и само регулирование стока в течение суток или сезона оказывает мощное влияние на рыб. Так, регулирование в течение суток вызывает резкие колебания уровня воды, ведет к осушению прибрежных мелководий и к гибели икры и молоди рыб.

Особенно сильное влияние оказывают сезонная деформация стока, его межсезонное перераспределение и уменьшение весеннего паводка, приходящегося на период нерестовых миграций и размножения рыб. При этом снижаются стимулирующее воздействие стока и привлечение в реку физиологически подготовленных производителей; исключается затопление береговых нерестилищ в реке, своевременное залитие поймы рек, где не только нерестятся, но и нагуливаются многие виды. Напротив, зимние попуски, когда рыбы не находятся в состоянии миграционной активности, провоцируют движение производителей против течения, их подъем с мест зимовки, последующее утомление, скат, нарушение гаметогенеза и резорбцию икры.

Так, например, в Волге сток в весеннее половодье уменьшился с 135, 4 км3 ; (1930-1955 гг.) до 98, 3 км3 ; (1960-1986 гг.), а продолжительность паводка - с 83 до 53 дней. В то же время произошло двукратное увеличение зимнего стока-с 30, 3 до 64, 3 км. В результате около 30 % производителей русского осетра, зимующего под плотиной, теряет способность к воспроизводству.

Для воспроизводства важна не общая величина годового объема стока, а величина стока, необходимого для привлечения из моря готовых к размножению производителей, их пропуска по реке, залития нерестилищ, обеспечения нереста, развития икры, нагула молоди и ее покатной миграции в море. Поэтому величина весенних рыбохозяйственных попусков имеет принципиальное значение для воспроизводства рыб. Ретроспективный анализ материалов за ряд лет показал, что объемы вылова осетровых при увеличении весеннего половодья с 60-70 до 121-130 км3 возрастают в 3, 9, а у полупроходных - в 2 раза. Оптимальной считается величина рыбохозяйственного попуска в 120 км3, а минимально допустимые требования рыбного хозяйства к водному режиму выполняются при объеме весеннего стока 90 км3.

Для многих речных систем, где население активно осваивает пойму рек, отрицательное воздействие имеет обвалование русла рек или его спрямление. Эти действия также ведут к сокращению площадей нерестилищ и мест нагула рыб.

В настоящее время плотинами зарегулирован сток многих крупных и средних озер. В бывшем СССР их площадь составляет около 6 млн. га (Байкал, Севан, Ильмень, Псковско-Чудское и др.). Негативные последствия зарегулирования стока здесь менее заметны, но все же имеют место и порой могут оказывать существенное влияние на численность ряда видов рыб. Так, например, строительство плотины Иркутской ГЭС на Ангаре вызвало незначительное повышение уровня оз. Байкал. Однако это привело к увеличению глубин над песчаными косами, отделявшими мелководные, наиболее продуктивные прибрежные участки озера («соры»). Результатом явилось увеличение их водообмена за счет ветровых течений с более холодной пелагической частью озера и, как следствие, уменьшение продуктивности и снижение численности популяций таких рыб, как омуль, байкальские широколобки и др.

Таблица 1

Зависимость промыслового возврата рыб (тыс. т) от объема весеннего

половодья (апрель - июнь, р. Волга)

Водопотребление. Количество воды для обеспечения потребностей развивающегося хозяйства и растущего населения на Земле непрерывно увеличивается. Уже сейчас оно составляет более 10% от полного речного стока Земного шара (38830 км3). В России и странах ближнего зарубежья водопотребление достигло 350 км3 (8 % от речного стока), при этом почти половина этого количества расходуется на нужды сельского хозяйства.

Крупномасштабное водопотребление ведет как к непосредственному, так и косвенному уничтожению рыбных ресурсов.

Непосредственное уничтожение связано с гибелью мелких рыб, главным образом молоди в водозаборных сооружениях. Строительство этих сооружений приводит к созданию искусственных водотоков, и процесс попадания в них рыб столь же закономерное явление, как и покатная миграция в естественных условиях. Число водозаборов на водоемах бывшего СССР превышало 30 тыс. Только в Астраханской области водозаборы на Волге (более 3 тыс. крупных и средних водозаборов) уничтожают 14 млрд. молоди рыб, что в 5 раз превышает выращиваемую в нерестово-выростных хозяйствах. Мощные морские водозаборы АЭС начинают оказывать все большее влияние и на морскую фауну.

Косвенное уничтожение связано с гибелью среды обитания. В зависимости от масштабов изъятия стока оно ведет к гибели речных и эстуарных экосистем, к деградации или даже к гибели экосистем концевых водоемов - внутренних морей, к снижению численности популяций отдельных видов и к их исчезновению.

Хотя в среднем водопотребление по стране составляет 8 % от общего стока, по отдельным рекам эта цифра значительно колеблется. Наиболее велика она для южных рек, приближаясь в некоторых случаях к 100% (http://fish.kiev.ua).

2.2.1 Физическое загрязнение реки

Тепловое загрязнение. Температура воды - важнейший экологический фактор. Ее повышение в результате сброса тепловых вод имеет большие последствия для водоемов и их обитателей. Основными источниками теплового загрязнения являются тепловые и атомные электростанции. Только на территории бывшего СССР ежегодно сбрасываются объемы, превышающие годовой сток Волги (около 250 км3); общее количество теплоты уже в 70-е годы в мире составляло 29,26x1018Дж.

К концу века оно способно повысить на 0,5°С температуру всего речного стока. Но распределяются эти сбросы неравномерно, поэтому в отдельных водоемах они вызывают повышения температуры воды на несколько градусов. Так, в Англии уже в конце 60-х годов повышение температуры во многих водотоках составляло от 6 до 9°С, во Франции (р. Сена) -7°С.

Интенсивность действия тепловых выбросов определяется типом охладителя. В прямоточных вода используется однократно, например при заборе воды из реки или залива моря. Здесь рыбы имеют возможность выбора оптимального для их жизнедеятельности участка.

В замкнутых, особенно в небольших по размеру, охладителях рыбы подвергаются более интенсивному воздействию температуры. В результате теплового загрязнения в пресноводных водоемах элиминируются стенотермные холодолюбивые виды, мезотермные виды вытесняются за пределы районов наибольшего прогрева, а эвритермные виды оказываются в наиболее благоприятных условиях. Согласно этой схеме, первыми из водоемов исчезают лососевые, сиговые и корюшковые рыбы, а предпочтение получают карповые. Естественно, что помимо температурного фактора на структуру рыбного населения водоемов действуют и другие (повышение трофического статуса водоема, увеличение биопродукции на всех звеньях пищевой цепи, изменение химического состава воды, повышение минерализации, общей загрязненности и т. п.), особенно связанные с эвтрофированием. При этом реактивность сообщества зависит от исходного экологического состояния водоема-охладителя и самих сообществ.

Наличие в водоеме постоянного градиента температур и особенно обитание рыб в условиях, превышающих их температурный оптимум, часто приводят к нарушению гаметогенеза, к аномальным и дегенеративным процессам в гонадах рыб (http://www.internevod.com/rus).

2.2.2 Химическое загрязнение

Загрязнение вод Волги. Бассейн реки Волги, на всем ее протяжении, от Твери до Астрахани загрязняют 2,4 тыс. затонувших и брошенных плавсредств, среди которых и нефтеналивные суда, и пассажирские, и грузовые. Наиболее критическая ситуация - в Астрахани, там около 800 таких судов. Такие суда представляют реальную опасность для экологии Волги и ее притоков, поскольку в них есть остатки топлива, в аккумуляторах - кислота, которые вымываются течением (Новиков Ю.В., 1999). Негативное воздействие оказывают и коррозийные процессы. Кроме того, некоторые суда затонули с остатками грузов, зачастую это ядохимикаты, которые со временем попадают в воду. Большинство из этих судов затонули в 1990-е годы прошлого столетия, и их собственников сейчас найти сложно. Но те судовладельцы, которых удается найти, оплачивают работы по подъему, но не очень охотно (http://900igr.net/prezentatsii/ekologija.).

2.2 Антропогенное загрязнение реки Волга

Можно выделить следующие причины загрязнения реки Волги:

Река загрязняется в результате сброса в нее промышленных отходов. Из-за загрязнения вызываемого стоками начинаются различные биогенные мутации. Из рек и озер пропадают многие виды рыбы, а те которые остаются, непригодны в пищу. Значительно скудеет флора и фауна водоемов. Из-за промышленных стоков в водоемах наблюдается избыток кислорода, поэтому можно наблюдать так называемое «цветение» водоемов. Многие, наверное, не раз видели на поверхности воды нефтяную пленку, которая переливаясь на солнце кажется очень красивой, но на самом деле вызывает уменьшение проникновения света в водную толщу в несколько раз. Изменяется и химический состав водоемов, повышается содержание азота, фосфора и хлорсодержащих веществ.

Загрязнение водоемов отходами сельского хозяйства.

Попадание в реки и другие водоемы различного бытового и промышленного мусора. Многие, наверное, не раз гуляя по набережной, бросали в воду бумажку, банку, ветку и т.д. В каком-то месте весь этот мусор скапливается, и в русле реки образуются наносы, возникают островки. Все это ведет к засорению и пересыханию реки. Этот же мусор, разлагаясь, выделяет различные канцерогенные вещества, которые попадают вместе с пищей к нам на стол.

Деятельность гидроэлектростанций

Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод изменяются: Физические свойства воды (повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска, привкусы, запахи); На поверхности водоема появляются плавающие вещества, а на дне образуется осадок; Изменяется химический состав воды (увеличивается содержание органических и неорганических веществ); Появляются токсичные вещества; уменьшается содержание кислорода; изменяется активная реакция среды и др.; изменяется качественный и количественный бактериальный состав; появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения; теряют рыбохозяйственное значение. Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий, рыбохозяйственных целей (http://www.slideshare.net.).

2.3 Уменьшение биологических ресурсов

В первой половине 20 века на долю Каспия приходилось 70%,во вторую половину 90% российских и мировых уловов рыб осетровых пород. Общая добыча ценных пород рыб, составляла в 1913 г свыше 6000 тыс. (шесть миллионов) центнеров (Ханжин Б.М., Ханжина Т.Ф., 2003).

В связи с зарегулированием стока Волги плотинами Волгоградской ГЭС (1956г.), Куйбышевской(1958г.),когда-то великая русская река превратилась в цепь водохранилищ с застойной, непрозрачной, от постоянного зеленого цветения, водой. А с 60-х годов Волга постепенно перестает быть и кормилицей. С 1986 года остатки рыбного стада в дельте Волги и Северного Каспия поголовно стали больными, началось вымирание бесценной, уникальной в мировом масштабе, Волго-Каспийской системы.

В 80-х годах уловы кильки резко сократились и в 1984-1988 гг. составили в среднем 2760 тыс. центнеров в год. Т.е. в сравнении с 1966-1970 гг.уловы кильки уменьшились, примерно на 1 миллион центнеров. Килька, по данным научных публикаций, в большинстве своем стала больной.

Только за десять лет с 1960 по 1970 гг. среднегодовые уловы ценных полупроходных каспийских рыб (вобла, лещ, сазан, судак) упали с 400 тыс. ц до 80 тыс. ц, т.е. снизились в пять раз, а уловы знаменитой каспийской сельди и воблы - в несколько десятков раз.

К началу 90-х годов вода в Волге не соответствовала нормативам на питьевую воду, она была непригодна для полива сельскохозяйственных культур и неприемлема для полива сельскохозяйственных культур и неприемлема для рыбного хозяйства. Содержание пестицидов и тяжелых металлов в организме рыб превышало допустимые уровни, утвержденные Минздравом для пищевых продуктов, в 1,5-12 раз. Другими словами, волжскую воду, в том числе и водопроводную, тогда, как и сегодня, нельзя пить, а рыбу из Волги нельзя употреблять в пищу.

В начале гибнет рыба, а потом человек. Если в середине 70-х годов, примерно, 10% от всех умерших детей в г. Астрахани погибали от врожденных уродств, то в 1987 году в Астраханской областной больнице уже 36% от всех умерших причиной смерти детей были различного рода врожденные дефекты. За последние 30 лет жировая дистрофия печени (показатель токсического воздействия на организм) жителей г.Астрахани возросла вдвое. Загрязнения окружающей среды вызывают рост заболеваемости растений, животных, человека.

Последствия негативного влияния нефтепродуктов на обитателей моря прекрасно видны из опыта эксплуатации на протяжении многих лет морских скважин у побережья Азербайджана. Печальным результатом разведки и морской добычи нефти явилась полная потеря рыбохозяйственного значения участков моря от м. Бяндован до Апшеронского полуострова. Ранее он служил пастбищем для нагула молоди каспийского лосося, куринских частиковых и местом промысла кутума и каспийских сельдей. Под влиянием нефтяного загрязнения полностью исчезли морской судак и раки, обитавшие в районе острова Жилого и Нефтяных камней, уловы которых до начала морской нефтедобычи достигали 25-30 тыс. центнеров в год. На грани исчезновения находятся такие ценные виды, как шип и минога.

В Каспий поступает столько ядовитых химикатов от сельского хозяйства и промышленности, что ими можно отравить(если давать человеку непосредственно) все население нескольких таких планет, как наша Земля . среднее содержание нефтепродуктов в некоторых районах Каспийского моря составляет 30-100 ПДК (Ханжин Б.М., Ханжина Т.Ф., 2003).

Глава 3. Основные пути оздоровления реки

Как уже было отмечено в начале, Волга-это своеобразный символ всего нашего региона. Издавна она вдохновляла поэтов и художников на создание замечательных произведений искусства. Именно эту реку волжане, любя, называют матушкой, не уставая восхищаться красотой прибрежных пейзажей.

Сегодня наша гордость и любимица нуждается в заботе и защите. По поводу неблагополучной ситуации в Поволжье экологи бьют тревогу не один год. И кое-что для оздоровления Волги уже делается. Например, в 1997 году Правительством, была принята долгожданная федеральная программа «Возрождение Волги», которая должна была объединить организационные и финансовые ресурсы всех 39-ти территорий, входящих в бассейн этой могучей реки. Однако даже первоочередные задачи, предусмотренные этим документом, не укладываются во временные рамки и прошедший со дня принятия постановления Правительства РФ период показывает, что планы остаются планами. антропогенный река загрязнение

В Самарской области проблемы оздоровления бассейна Волги решаются в рамках федеральной целевой программы «Социально-экологическая реабилитация территории Самарской области и охрана здоровья ее населения». Срок реализации этой ФЦП- 1997- 2010 годы. Общий объем затрат- 16,4 млрд. рублей. Частично эта программа уже действует. Сегодня на стадии реализации находятся свыше 100 объектов и видов работ. Из них треть выполняется на производстве, а остальная часть главным образом воплощается в коммунальном хозяйстве, на транспорте ив социальной сфере. Первые конкретные шаги, направленные на улучшение «здоровья» Волги - это производство современного строительного материала шлакозита на Тольяттинской ТЭЦ (созданное по отечественной технологии с использованием отработанных шлаков), строительство установки по сбору и переработке шламов на АО «Куйбышевазот» в Тольятти, ввод в эксплуатацию очистных сооружений на Рождественском спиртозаводе, возведение станции ультрафиолетовой очистки воды на водозаборе в Отрадном и в Автозаводском районе Тольятти, на очистных сооружениях в поселке Прибрежный и на АО «АвтоВАЗ». Работают муниципальные очистные сооружения в поселке Солнечная Поляна. Кроме того, в рамках программы в Тольятти введен в эксплуатацию пусковой комплекс завода по переработке бытового мусора мощностью 300 тысяч кубометров в год. Со временем его мощность возрастет вдвое. Я разделяю и, поддерживая мнение специалистов - экологов, что крайне важным для оздоровления Волги является:

экологический прогноз состояния водных экосистем бассейна Волги на ближайшую и далекую перспективу, который бы служил основанием для разработки мероприятий по оздоровлению ситуации;

мероприятия, в первую очередь включающие научное обоснование, конструирование и применение новых, экологически эффективных технологий;

необходимо рассматривать организацию развития всего бассейна в целом, а не отдельных его частей, то есть должен быть единый бассейновый план развития;

безусловно, должен быть пересмотрен порядок финансирования работ по экологической экспертизе, на неё должно выделяться больше средств и времени;

необходим целый комплекс повседневных мероприятий по всему бассейну, чтобы избежать экологического кризиса;

без сомнения, в столь освоенном регионе с высокой плотностью населения должна быть до минимума сведена атомная энергетика.

Взамен должны развиваться альтернативные источники энергии, основную долю в производстве энергии должны составлять ГРЭС нового поколения, работающие, по примеру западноевропейских стран, на обессеренном угле, оборудованные установками для удаления окислов азота и серы;

строительство продуктопроводов должно сопровождаться обязательной экологической экспертизой, так как аварии на них представляют особую опасность для человека и животных. В сфере добычи, транспортировки и переработки минерального сырья должны быть обеспечены максимальная надёжность функционирования технологических схем и максимально полное использование исходного сырья;

применение новых синтетических материалов в промышленном производстве и быту, химизация сельского хозяйства должны быть поставлены на научную основу и не выливаться в скрытую химическую войну против населения в районах производства и использования химической продукции;

многие химические производства должны обновляться, модернизироваться, взамен экологически опасных должны приходить экологически чистые технологии. Колоссальный потенциал ресурсо- и энергосбережения заложен в стратегии исследования структуры, химического состава, физико-химических свойств отходов и в разработке технологий производства ценной продукции из отходов.

Сейчас это одно из наукоемких и перспективных направлений в развитых странах. Нет таких отраслей, которые бы не загрязняли окружающую среду, и выход только один - вкладывать деньги в накопление знаний по созданию малоотходных технологий;

в сельском хозяйстве должен быть создан экономический механизм, стимулирующий выращивание экологически чистой продукции. Крестьяне должны владеть землей и должны так строить свою работу, чтобы сохранять ее плодородие. Государство должно финансировать создание индустрии по переработке отходов и производству органических удобрений. Еще одно важное условие развития экологически приемлемого сельского хозяйства - это создание перерабатывающей базы в местах производства сельхозпродукции и развитие сети организаций по хранению и реализации;

в коммунальном хозяйстве крайне необходимо развивать инфраструктуру по рециклингу отходов потребления. Рециклинг тары, бытовой техники, бумаги и т.п. - один из важнейших рычагов энерго- и ресурсосбережений, источник оздоровления окружающей среды;

население необходимо обеспечить качественной водой. При этом питьевая вода должна аккумулироваться в водохранилищах, на водосборах которых нет ни сельского хозяйства, ни промышленности, ни поселений человека. Обычная водопроводная сеть должна использоваться для получения только санитарно- гигиенической и технической воды. Вопрос обеспечения населения высококачественной водой и экологической пищей может во многом снять экологическое напряжение, возникшее во многих районах Волжского бассейна;

для рек, озер и водохранилищ исключительную опасность представляют биогены, вызывающие эвтрофикацию. Бороться с этой страшной болезнью водоемов можно только одним способом - предотвращать попадание азота, фосфора и калия антропогенного происхождения в воду. Особенно перспективны экотехнологические способы изъятия биогенов с помощью высшей растительности, макрофитов и микроводорослей. Наращиваемая масса могла бы использоваться для получения самой разнообразной продукции в зависимости от потребностей региона;

тяжелые металлы могут извлекаться из сточных вод разными способами, в том числе с использованием различных групп низших организмов. Синтетические поверхностно- активные вещества могут разрушаться с помощью бактерий, живущих на фильтрах, через которые пропускается вода банно-прачечных комбинатов.

Осуществление этих мероприятий, на мой взгляд, возможно только в экономически развитом государстве. Наше же государство переживает очередной период реформ. Но хочется верить, что осознание отмеченных в моей работе проблем на государственном уровне будет подкреплено реальной возможностью их решения (http://www.ecolosorse.ru).

3.1 Самоочищение реки

Интереснейшими явлениями природы являются способность водоемов к самоочищению и установление в них так называемого биологического равновесия. Оно обеспечивается совокупной деятельностью населяющих их организмов: бактерий, водорослей и высших водных растений, различных беспозвоночных животных. Поэтому одна из важнейших природоохранительных задач состоит в том, чтобы поддерживать эту способность.

Каждый водоем - это сложная живая система, где обитают растения, специфические организмы, в том числе и микроорганизмы, которые постоянно размножаются и отмирают. Если в водоем попадают бактерии или химические примеси, то в условиях девственной природы процесс самоочищения протекает быстро и вода восстанавливает свою первозданную чистоту. Факторы самоочищения водоемов многочисленны и многообразны. Условно их можно разделить на три группы: физические, химические и биологические. Важным физическим фактором самоочищения водоемов является ультарафиолетовое излучение солнца. Под влиянием этого излучения происходит обеззараживание воды.(Новиков Ю.В.,1983).

Эффект обеззараживания основан на прямом губительном воздействии ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Ультрафиолетовое излучение может воздействовать не только на обычные бактерии, но и на споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку са-моочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу (определяемому по биохимической потребности кислорода - ВПК) или по общему содержанию органических веществ (определяемому по химическому потреблению кислорода - ХПК.

В процессе самоочищения водоема участвуют водоросли, плесневые и дрожжевые грибки.

Двустворчатые моллюски- постоянные обитатели водоемов - являются санитарами рек. Пропуская через себя воду, они отфильтровывают взвешенные частицы. Мельчайшие животные и растения, а также органические остатки поступают в пищеварительную систему, несъедобные вещества оседают на слое слизи, покрывающем поверхность мантии двустворчатых. Слизь по мере загрязнения перемещается к концу раковины и выбрасывается в воду. Комочки ее представляют собой комплексный концентрат для питания микроорганизмов. Они и завершают цепь биологической очистки вод (http://www.ecosystema.ru.).

Заключение

На данный момент экологическое состояние реки Волги оценивается крайне тяжелое. Об этом свидетельствует приведенные данные научных работ, которые показывает тенденцию к дальнейшему ухудшению экологической ситуации Волги. Экологическая ситуация стала обострятся с 50-60 годов 20 века в связи с резким усилением промышленного воздействия и экономическом использования реки. Непродуманная политика в отношении использования водных и биоресурсов привела к такому состоянию реки Волги, которое мы наблюдаем в данный момент.