Внешняя и внутренняя фосфорная нагрузка на крупный трансграничный водоем в условиях минимальной проточности

Представлены результаты оценки фосфорной нагрузки на крупнейший европейский трансграничный водоем — Чудско-Псковское озеро в условиях минимальной проточности, характерной для маловодного периода 2010–2015 гг. Расчет внешней фосфорной нагрузки выполнен с использованием модели формирования биогенной нагрузки ILLM (Institute of Limnology Load Model), разработанной в Институте озероведения РАН и учитывающей вклад точечных и рассредоточенных источников. Вынос с сельскохозяйственных полей определялся исходя из содержания Р_общ в пахотном слое почвы, дозы внесения минеральных и органических удобрений на поля и их усвоения сельхозкультурами. Для оценки современных значений площадей различных типов подстилающей поверхности, являющихся входными данными для моделирования, применялись данные космической съемки, находящиеся в режиме свободного доступа. Расчет внутренней фосфорной нагрузки на озерную экосистему за счет вторичного поступления фосфора из донных отложений выполнен с привлечением данных натурных наблюдений на акватории. Использована методика, разработанная в Институте озероведения РАН и основанная на балансовых оценках основных потоков фосфора (седиментации, захоронения и поступления из донных отложений в воду) в пограничной зоне «вода–дно». Показано, что в условиях рассмотренного маловодного периода внутренняя фосфорная нагрузка превосходит внешнюю, что негативно сказывается на эвтрофировании озера.

1. Кондратьев С.А., Голосов С.Д., Зверев И.С., Рябченко В.А., Дворников А.Ю. Моделирование абиотических процессов в системе водосбор-водоем (на примере Чудско-Псковского озера). СПб.: Нестор-История, 2010. 116 с.

2. Lake Peipsi. Meteorology, Hydrology, Hydrochemistry / Ed. Т Nõges. Tartu: Sulemees Publ, 2001. 163 p.

3. Nutrient loads to Lake Peipsi. Environmental monitoring of Lake Peipsi/Chudskoe 1998–1999. Norwegian Centre for Soil and Environmental Research, Jordforsk Report N 4/01, 1999. 66 p.

4. HELCOM Baltic Sea Action Plan. Helsinki Commission Publ. Helsinki, 2007. 103 p.

5. HELCOM Copenhagen Ministerial Declaration: Taking Further Action to Implement the Baltic Sea Action Plan — Reaching Good Environmental Status for a healthy Baltic Sea. Copenhagen, Denmark, 2013 a. 19 p.

6. Кондратьев С.А., Мельник М.М., Шмакова М.В., Уличев В.И. Диффузная биогенная нагрузка на Чудско-Псковское озеро с российской водосборной территории в современных условиях // Общество. Среда. Развитие. 2014. № 3. C. 163–169.

7. Природные ресурсы больших озер СССР и вероятные их изменения / Отв. ред. О.А. Алекин. Л.: Наука, 1984. 286 с.

8. Брюханов А.Ю. Методы проектирования и критерии оценки технологий утилизации навоза, помета, обеспечивающие экологическую безопасность: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2016. 39 с.

9. Брюханов А.Ю., Кондратьев С.А., Обломкова Н.С., Огуздин А.С., Субботин И.А. Методика определения биогенной нагрузки сельскохозяйственного производства на водные объекты // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 89. C. 175–183.

10. Иванов И.А. Почвы Псковской области и их cельскохозяйственное использование. Великие Луки: Великолук. гос. с.-х. акад., 1998. 263 с.

11. Reuter H.I., Nelson A., Jarvis A. An evaluation of void filling interpolation methods for SRTM data // International Journal of Geographic Information Science. 2007. V. 21(9). P. 983–1008.

12. Planchon O., Darboux F. A fast, simple and versatile algorithm to fill the depressions of digital elevation models // Catena. 2002. V. 46(2). P. 159–176.

13. Кондратьев С.А., Шмакова М.В. Математическое моделирование массопереноса в системе водосбор — водоток — водоем. СПб.: Нестор-История, 2019. 246 c.

14. Кондратьев С.А. Формирование внешней нагрузки на водоемы: проблемы моделирования. СПб.: Наука, 2007. 255 c.

15. Nutrients and heavy metals in the Odra River system: emissions from point and diffuse sources, their loads, and scenario calculations on possible changes / Eds. Behrendt H., Dannowski R. Weissensee Verlag, Berlin, Germany, 2005. 353 p.

16. Guidelines for the compilation of waterborne pollution to the Baltic Sea (PLC-water). HELCOM, Helsinki, 2005. 80 p.

17. BaltHazAR II. Component 2.2: Building capacity within environmental monitoring to produce pollution load data from different sources for e.g. HELCOM pollution load compilations. Appendix 3a Testing the nutrient load model for the River Luga catchment. HELCOM, 2012. 29 р.

18. An improved system for monitoring and assessment of pollution loads from the Russian part of the Baltic Sea catchment for HELCOM purposes. RusNIP II. Implementation of the Baltic Sea Action Plan (BSAP) in Russian Federation. Swedish Environmental Protection Agency, 2015. Report 6645. 138 p.

19. Чичкова Е.Ф., Кондратьев С.А., Рыжиков Д.М., Тимофеев А.С., Шмакова М.В. Идентификация типов подстилающей поверхности по данным спутниковой съемки Landsat с целью оценки биогенной нагрузки на Финский залив // Ученые записки Российского Государственного гидрометеорологического университета. 2016. № 43. C. 246–254.

20. Алябина Г.А., Сорокин И.Н. Миграция фосфора и органического вещества в системе «водоем–водосборная площадь» // Экологическая химия. 1997. 6 (3). С. 166–171.

21. Алябина Г.А., Сорокин И.Н. Особенности формирования внешней нагрузки на водные объекты в урбанизированных ландшафтах // Известия РГО. 2001. Т. 133, вып. 1. С. 81–87.

22. Rekolainen S. Phosphorus and nitrogen load from forest and agricultural areas in Finland // Aqua Fennica. 1989. V. 19 (2). P. 95–107.

23. Научные исследования в области оценки нагрузки загрязняющих веществ, поступивших с российской части водосборного бассейна в Балтийское море в 2014–2015 годах, в соответствии с Руководствами ХЕЛКОМ по периодической и ежегодной оценке загрязнений на Балтийское море. СПб.: РГГМУ, Отчет по проекту НИ-10– 23/318, 2-й этап, 2016. 2008 с.

24. Кондратьев С.А., Шмакова М.В. Изучение формирования стока с речных водосборов методами математического моделирования (на примере бассейна Ладожского озера) // Тр. XII съезда РГО. 2005. Т. 6. С. 99–104.

25. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Басова С.Л., Шмакова М.В., Журавкова О.Н., Савицкая Н.В. Внешняя нагрузка на Чудско-Псковский озерный комплекс: мониторинг и моделирование фосфорного режима // Водные ресурсы. 2006. 33 (6). С. 710–720.

26. Мартынова М.В. Азот и фосфор в донных отложениях озер и водохранилищ. М.: Наука, 1984. 160 с.

27. Игнатьева Н.В. Роль донных отложений в круговороте фосфора в озерной экосистеме // Ладожское озеро — прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука, 2002. С. 148–157.

28. Игнатьева Н.В. Фосфор в донных отложениях и фосфорный обмен на границе раздела вода-дно в Ладожском озере. Автореф. дисс. канд. геогр. наук. Институт озероведения РАН, СПб., 1997. 24 с.

29. Игнатьева Н.В. Оценка потоков фосфора в пограничной зоне осадок — вода в Псковско-Чудском озере // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2014. № 34. С. 71–78.

30. Кондратьев С.А., Игнатьева Н.В., Каретников С.Г. Внешняя и внутренняя фосфорная нагрузка на водоем на примере водохранилища Сестрорецкий Разлив // Региональная экология. 2016. № 4 (46). С. 59–70.

31. Терехов А.В., Обломкова Н.С., Шмакова М.В., Игнатьева Н.В., Брюханов А.Ю., Кондратьев С.А. Внешняя и внутренняя фосфорная нагрузка на Дудергофские озера // Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2019. № 54. С. 58–72. doi: 10.33933/2074–2762–2019–54–58–72

32. Transboundary diagnostic analysis of Lake Peipsi/Chudskoe. Report 4956–2005 NIVA. 2005. 62 p.

33. Мартынова М.В., Шмидеберг Н.А. О методах определения различных форм фосфора в донных наносах // Гидрохимические материалы. 1983. Т. 85. C. 49–55.

34. Punning J.-M., Kapanen G. Phosphorus flux in Lake Peipsi sensu stricto, Eastern Europe // Estonian Journal of Ecology. 2009. 58(1). P. 3–17.

35. Kangur M., Kangur K., Laugaste R., Punning J.-M., Möls T. Combining limnological and palaeolimnological approaches in assessing degradation of Lake Pskov // Hydrobiologia. 2007. V. 584. P. 121–132. doi: 10.1007/s10750–007–0597–6

36. Lake Peipsi / Eds. E. Pihu and A. Raukas. The ministry of the environment information and the environment information centre. Tallinn, 1999. 264 p.

37. Kapanen G. Phosphorus in the bottom sediments of the large shallow Lake Peipsi: environmental factors and anthropogenic impact on the lake ecosystem // Tallinn University. Dissertations on natural Sciences. 2012. 28. 69 p.

38. Ryding S.O., Forsberg C. Sediments as a nutrient source in shallow polluted lakes // Golterman H.R. (ed.). Interactions between sediments and fresh water. Proc. Intern. Symp. in Hague, the Netherlands. 1977. P. 227–234.