Качество поверхностных вод
Болота
Озера
Реки
ИСТОЧНИКИ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
Лекция № 2
Водные ресурсы как природная категория – это совокупность всех видов природных вод гидросферы во всех их агрегатных состояниях. Иными словами, это воды рек, запасы воды и озерах, болотах, водохранилищах, морях, океанах, ледниках, а также подземные воды, почвенная влага и пары атмосферы. Они характеризуют сравнительно устойчивый во времени объем йоды для конкретной территории в зависимости от ее географического положения. Для Свердловской области к таковым следует отнести воды рек, запасы в озерах, болотах, водохранилищах, подземные воды, почвенную воду и пары атмосферы, общий объем которых в средний по водности год составляет около 67,0 км3 (табл. 3).
Таблица 3
Водные ресурсы Свердловской области*
| Части гидросферы | Объем воды в среднии по водности год |
| Подземные воды зоны активного водообмена | 7,93 |
| Озера | 1,9 |
| Почвенная влага | (35,0) |
| Речные воды | 30,07 |
| Всего | 67,0 |
* Без учета паров атмосферы и подземных вод зоны замедленного водообмена
Подземные воды зоны активного водообмена, как правило, дренируются реками в пределах территории и входят составной частью в речные воды. Полезный объем водохранилищ также входит в объем речных вод. Возобновляемые ресурсы болот участвуют в речном стоке и притоке в озера. Поэтому при оценке общего объема водных ресурсов области подземные воды зоны активного водообмена и запасы воды в болотах и водохранилищах не учтены. Почвенная влага не поддается территориальному перераспределению и поэтому также может не рассматриваться в качестве водных ресурсов. Реальный объем водных ресурсов может быть представлен речными водами и запасами воды в озерах.
Территория Свердловской области принадлежит бассейнам 7 основных рек: Тавды, Туры, Пышмы, Исети, Чусовой, Уфы и Сылвы. Гидрографическая сеть включает 18414 рек общей протяженностью более 68 тыс. км. Из них 17370 рек имеют длину до 10 км (общая протяженность 34 тыс. км), 1027 рек – длину от 10 до 200 км (общая протяженность 8,15 тыс. км).
Большая часть рек Свердловской области (Тавда, Тура, Пышма, Исеть и их притоки) несут свои воды в Тобол – приток Иртыша, меньшая часть (Уфа, Чусовая, Сылва) – в Каму, приток Волги. Все реки стекают с Уральских гор и поэтому в верховьях немноговодны. В районе г. Екатеринбурга верховья нескольких рек противоположных склонов сближаются, что в свое время способствовало выбору места для строительства города. Следует остановиться более подробно на характеристике некоторых рек, имеющих важное значение для населения и экономики области.
Река Исеть, левый приток Тобола, берег начало на восточном склоне Уральских гор, вытекает из озера Исетского. Общее направление течения на участке от истока до г. Екатеринбурга – с севера на юг, затем река поворачивает и течет на юго-восток. На Исети расположена столица нашей области – Екатеринбург.
Гидрографическая сеть реки в пределах Свердловской области развита слабо. В Исеть впадают всего 12 притоков первого порядка длиной более 10 км. Из них длину свыше 50 км имеет только Сысерть, впадающая в Исеть на 524 км от устья. Притоки, как правило, немноговодны.
Водный режим Исети определяется комплексом физико-географических факторов. Река преимущественно снегового питания, доля которого в годовом объеме стока составляет от 40 до 80 %. В многоводные годы, благодаря большому количеству выпадающих осадков, резко увеличивается доля дождевого питания. Общей закономерностью всех рек бассейна является наибольший сток в период весеннего половодья и наименьший – в период зимней межени, когда реки переходят на подземное питание.
Общая площадь водосбора составляет 58900 км2, длина – 606 км, в пределах Свердловской области – соответственно 5600 км2 и 196 км. На водосборной площади Исети, занимающей около 3 % площади Свердловской области, расположены города Екатеринбург, Арамиль, Каменск-Уральский, Среднеуральск, Верхнее Дуброво, а также Каменский и Сысертский районы.
Средняя высота водосбора составляет 250 – 300 м. Отличительной особенностью рельефа является слабая выраженность водоразделов в верховьях между Исетью, Чусовой и Режом. В верховьях Исеть протекает по залесенной и сильнозаболоченной местности, представляя собой каскад прудов и водохранилищ, соединенных небольшими участками естественного русла с галечным и каменистым дном.
Река имеет большое народно-хозяйственное значение и с давних времен используется как источник водоснабжения населения, промышленности и сельского хозяйства. Основными водопотребителями, а значит, и загрязнителями в бассейне Исети, являются население и промышленность Екатеринбурга и Каменска-Уральского. Качество речной воды остается крайне неудовлетворительным. Уже в ее истоке – Исетском водохранилище – воды загрязнены соединениями цинка, меди, марганца. Далее по течению качество воды ухудшается в связи с поступлением загрязненных вод рек Решетки, Патрушихи, Сысерти, сточных вод от предприятий и стока с загрязненных территорий Екатеринбурга, Арамиля, Каменска-Уральского. На границе с Курганской областью загрязнение воды в Исети превышает нормативные показатели по меди, марганцу, нефтепродуктам, железу, цинку, легкоокисляемым веществам (по БПК5), азоту аммонийному, азоту нитритному.
Несмотря на неудовлетворительное качество воды, Исеть привлекает внимание многочисленных туристов, поскольку на ее берегах находится немало уникальных археологических и геолого-минералогических объектов.
На участке близ с. Перебор река прорезает горные породы из порфиритов и диабазов, образуя на протяжении 2 км клокочущий поток. Этот участок получил название порог Ревун. Наличие здесь скальных береговых обнажений, а также одной из самых известных в области Смолинской пещеры сделали это место одним из наиболее популярных и посещаемых на Среднем Урале. Ближе к Каменску-Уральскому река прорезает толщу известняков, что формирует в условиях карста интересные геоморфологические образования (пещеры, гроты, скалы).
Исеть и ее притоки также используются населением для отдыха и лечения в санаторно-курортных учреждениях. Среди последних наиболее популярными являются «Солнечный Камень», «Шиловский», «Каменный Пояс».
Река Чусовая является левобережным притоком реки Камы и впадает в нее на 693 км от устья в Камское водохранилище. Общая длина Чусовой 592 км, площадь водосбора – 23000 км2, в том числе в пределах Свердловской области – 8970 км2. Наиболее крупными притоками на территории области являются Северушка, Полевая, Кунгурка, Вязовка, Ревда, Шайтанка, Утка, Сулем, Серебряная.
Чусовая – красивейшая река нашего края – берет начало на восточном склоне Урала, «перерезает» горный хребет и продолжает свой путь по западному склону. Речная сеть бассейна хорошо развита, имеет древнее происхождение. Чусовая течет в меридиональных тектонических долинах или долинах, сформированных в полосе развития мягких горных пород. Для водотоков горной части характерны значительные уклоны, быстрое течение, наличие больших перекатов и порогов. В пределах равнинной части бассейна и межгорных депрессий течение реки замедляется.
Реки бассейна Чусовой по гидрологическому режиму в естественных условиях относятся к типу рек с высоким весенним половодьем, низкой летней меженью, прерываемой летне-осенними дождевыми паводками, и низким стоянием зимних уровней. Питание Чусовой и ее притоков смешанное, в основном снеговое (55 % от годового). В летние месяцы река сильно мелеет. В конце июля – начале августа глубина на перекатах составляет 15 см.
Сток реки сильно зарегулирован, Чусовая является основным источником водоснабжения Екатеринбургского промрайона. Высокая значимость реки для питьевого водоснабжения столицы Урала, с одной стороны, и значительная антропогенная нагрузка на водосбор – с другой, привели к ухудшению санитарно-гигиенических показателей воды, особенно в водохранилищах. Главные загрязнители Чусовой и ее притоков – предприятия, расположенные в городах Полевском, Дегтярске, Ревде, Первоуральске и поселке Староуткинске. Характерным является загрязнение Чусовой хромом шестивалентным, источник которого – АО «Хромпик» (г. Первоуральск). На границе с Пермской областью загрязнение в реке превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) по железу, меди, цинку.
В бассейне Чусовой находится несколько особо охраняемых территорий: Висимский заповедник, Среднеуральский национальный парк «Оленьи ручьи», природный парк «Река Чусовая».
Река Тура образуется от слияния нескольких ключей на восточном склоне Главного Уральского хребта, в 4 км к юго-западу от ж.-д. станции Хребет-Уральский и в 18 км к северо-западу от г. Кушвы, впадает в р. Тобол слева на 260 км от устья. Площадь водосбора 80400 км2, в пределах области – 56800 км2. Длина реки 1030 км, в пределах области – 777 км. Бассейн Туры простирается в длину на 505 км и в ширину до 285 км, отличается асимметричным строением: площадь правобережной части почти в три раза превышает площадь левобережной.
По характеру растительности водосбор относится к зоне лесов (залесенность 51 %). Лесные массивы разобщены травяными, реже сфагновыми болотами, а также открытыми луговыми участками. Заболоченность бассейна увеличивается с запада на восток, составляя 20 %. Озера сосредоточены в горной части водосбора и в междуречье Пышмы и Туры.
Наиболее крупными притоками являются Салда, Цыганка, Санкина, Тагил, Ница, Пышма (табл. 4).
Таблица 4
Краткая характеристика основных притоков р. Туры
| Приток | Длина, км | Площадь водосбора, км2 | Залесенность, % | Заболоченность, % |
| Тагил | ||||
| Пица | ||||
| Пышма |
В верховьях Туры отрицательное влияние на качество воды оказывают промышленные предприятия городов Качканара, Нижней Туры, Лесного, Верхней Туры, Верхотурья, в воде отмечается повышенное содержание цинка, железа, меди.
Наиболее грязным притоком Туры является река Салда, в водах которой содержатся соединения мышьяка, медь, цинк, нефтепродукты, марганец и железо. Река Тагил, испытывающая влияние хозяйственной деятельности на всем своем протяжении, загрязнена фенолами, нефтепродуктами, медью, цинком. Ница и се притоки Нейва, Реж, Синячиха, Ирбит принимают хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды Невьянска, Алапаевска, Режа, Артемовского.
На границе с Тюменской областью в Туре отмечается повышенное содержание цинка, меди, марганца, железа.
Река Пышма – приток второго порядка бассейна р. Тобол. Она вытекает из озера Ключи в 1 км к юго-западу от Верхней Пышмы, впадает в р. Гуру справа на 97 км от устья. Длина Пышмы 603 км, площадь водосбора 19700 км2, в пределах Свердловской области – соответственно 423 км и 15800 км2. Средняя высота водосбора 138 м, густота речной сети – 0,2 км/км2. Наиболее крупные притоки Рефт, Кунара, Большая Калиновка, Юрмыч, Беляковка, Балда (табл. 5).
Таблица 5
| Краткая характеристика основных притоков р. Пышмы |
| Приток | Длина, км | Площадь водосбора, км2 | Заселенность,% | Заболоченность, % |
| Рефт | ||||
| Большая Каниновка | ||||
| Юрмыч | ||||
| Веляковка | ||||
| Балда |
Кроме того, имеется ряд постоянно действующих водотоков длиной менее 50 км. Верхняя часть водосбора расположена па Предуральском плато и характеризуется холмисто-увалистым рельефом. Увалы и холмы имеют меридиональное направление, их относительная высота 15 – 30 м. В пределах Туринской равнины рельеф волнистый, с плоскими водоразделами. Русла рек хорошо выражены и имеют крутые берега. В понижениях, преимущественно в средней и нижней частях бассейна, распространены болота. Заболоченность водосбора 11 %, залесенность – 50 %, лес смешанный (сосна, береза, осина). Пойма реки, берега, русла покрыты кустарником, образующим местами густые, труднопроходимые заросли. Для Пышмы характерна пойменная многорукавность, образованию которой благоприятствует общая равнинность местности и малые уклоны рек, низкое положение пойм и глубокое их затопление.
Водные ресурсы Пышмы широко используются в народном хозяйстве. Они служат для технического и питьевого водоснабжения городов и поселков, сельхозводоснабжения и полива орошаемых земель.
Интенсивное использование реки сказалось на качестве ее воды. В верховьях, куда сбрасываются хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды Верхней Пышмы, Екатеринбурга, Березовского, отмечается весьма напряженная экологическая обстановка. Предприятия г. Верхней Пышмы загрязняют реку соединениями никеля, ниже по течению река принимает хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды Сухого Лога, Камышлова, Талиды. На всем протяжении в водах Пышмы содержится повышенное количество меди, марганца, цинка, железа.
На границе с Тюменской областью река загрязнена цинком, медью, марганец, железо, а также легкоокисляемыми органическими веществами.
На территории бассейна расположен природный национальный парк «Припышминские боры», несколько заказников по охране лекарственных растений, заказники по охране косули (Юрмычский, Пышминский, Камышловский); Тугулымский комплексный заказник.
Река Уфа. Бассейн относится к Кунгуро-Красноуфимскому лесостепному району. Уфа, главный приток р. Белой, впадает в нее справа у г. Уфы на 487 км от устья. Общая площадь водосбора р. Уфы – 53100 км2, длина – 918 км. Площадь водосбора на границе Свердловской и Пермской областей составляет 16800 км2.
Начало Уфа берет из небольшого Уфимского озерка, расположенного около горного хребта Урал-Тау в Челябинской области. Направление течения в начале северо-северо-западное, постепенно переходящее в северо-западное, а в районе г. Красноуфимска – в южное. Река очень извилиста и местами образует почти сходящиеся петли. Склоны долины густо покрыты смешанным лесом, рассечены большим количеством лугов и долинами пригорков. На всем протяжении распространена высокая пойма шириной 400 – 600 м, заросшая луговой и кустарниковой растительностью, местами заболоченная. Низкая пойма встречайся редко. Берега крутые, высотой в среднем до 2 м.
Главными притоками Уфы на территории Свердловской обмети являются Бисерть, Серга и Артя (табл. 6).
По своему качеству вода Уфы пригодна для купания, спорта п отдыха населения. Поэтому на ее берегах находятся многочисленные, базы, дома отдыха, детские лагеря. Помимо организованного, здесь широко распространен и неорганизованный массовый отдых.
Таблица 6
Краткая характеристика основных притоков р. Уфы на территории Свердловской области
| Приток | Длина, км | Площадь водосбора, км2 | Залесенность, % | Заболоченность, % |
| Бисерть | ||||
| Серга | ИЗ | |||
| Артя | – | – |
В бассейне Уфы есть и особо охраняемые территории: заповедник «Уфимское плато», Сергинский комплексный заказник, геологический памятник природы гора Кашкабаш.
Тавда – одна из наиболее крупных в бассейне Тобола и единственная судоходная река на территории Свердловской области. Тавда формируется на Северном (реки Сосьва, Лозьва, Пеным) и частично на Среднем Урале. В границах рассматриваемого района площадь водосбора составляет 84100 км2, или 44 % от площади Свердловской области, причем Тавда с притоком Сосьвой является крупнейшей рекой области и по длине, и по водности.
Общая площадь водосбора р. Тавда составляет 88100 км2, длина 719 км. Главными притоками реки Тавды являются реки: Лозьва, Сосьва, Большой Пелым (табл. 7).
Таблица 7
Краткая характеристика основных притоков р. Тавды
| Приток | Длина реки, км | Площадь водосбора, км2 | Лесистость, % | Заболоченность, % |
| Лозьва | ||||
| Сосьва | ||||
| Целым |
По гидрологическому районированию верховья бассейна относятся к горной области, горно-таежной зоне, средняя и нижняя части – к равнинной области, лесной зоне.
В пределах горных областей основной закономерностью является вертикальная поясность изменения стока, на равнине – широтная зональность. Особенность внутригодового распределения стока рек горных областей – относительно высокий сток в период межени за счет летне-осенних дождей. Примерно 60 – 65 % годового стока приходится на долю весны, меженный сток составляет в среднем 40 – 35 %. В особо дождливые годы объем стока за летне-осенний период может значительно превысить весенний. На характер внутригодового стока оказывает влияние карст, распространенный меридиональными полосами между реками Лозьва и Лобва. Наличие в районе водообильных зон трещинных и карстовых вод приводит к существенному увеличению доли зимнего стока.
Верхние (равнинные) части бассейна Тавды отличаются большой заболоченностью. В подземном питании рек основная роль принадлежит водам четвертичных отложений. Гидрологическая изученность района незначительна. По тем данным, которые имеются, можно отметить, что в течение весны проходит в среднем 65 – 70 % годового объема стока, в летне-осенний сезон – около 30 %, зимой – примерно 1 – 3 % (на реках со слабозаболоченными водосборами – 5 – 6 %).
Нижняя часть бассейна р. Тавды находится в пределах равнинной территории Зауралья. Реки района характеризуются неравномерным распределением стока. Доля весенней составляющей достигает 80 – 90 % годового объема, на межень приходится 10 – 15 %, а на зимний сток – от 0 до 4 %. Реками дренируются воды четвертичных отложений верхнего и среднего палеогена, представленного мошной толщей песчано-глинистых и песчано-опоковых образований. Территория также отличается большой заболоченностью.
Для бассейна Тавды характерна повышенная озерность: на поймах расположены проточные озера – «туманы» (Пелымский, Вагильский). Это как бы постоянные разливы рек на плоских понижениях пойм. Площадь зеркала этих озер меняется: весной сильно увеличиваясь, а летом очень медленно сокращаясь. Озера маловодные, глубиной 1 – 2 м, со слабовыраженными котловинами, плоскими и заболоченными берегами. Вода пресная, но из-за большого содержания органических веществ малоценная.
В реках вода имеет низкую минерализацию. Питание водотоков бассейна смешанное, поскольку они являются в основном стоками с озер и болот, то подпитываются атмосферными осадками, грунтовыми и талыми водами.
Относительно благополучная по качеству воды, Тавда тем не менее испытывает воздействие промышленных сбросов. В верховьях главная река и ее притоки (Сосьва, Вагран, Турья, Каква, Лобва, Ляля) загрязнены хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами Североуральска, Карпинска, Краснотурьинска, Серова, Новой Ляли. Но еще больший ущерб реке наносят сотни тысяч кубометров затонувшей и разнесенной по берегам древесины – результат многолетнего молевого сплава.
На границе с Тюменской областью в Тавде отмечается повышенное содержание цинка, мели, марганца, железа, фенолов, нефтепродуктов.
В бассейне находятся заказники – бобровые (Карабашский, Габоринский), боброво-норичные (Пелымский, Гаринский), Лангурский комплексный, а также ландшафтные памятники природы (Сорочье болото, Средненский бор) и заповедники (хребет Денежкин камень, Пелымский Туман).
Ресурсы рек. Средний многолетний сток рек, формирующийся в пределах Свердловской области, составляет 29,1 км3 в год. Из сопредельных территорий поступает около 1 км3, и, таким образом, естественные водные ресурсы стока рек в год 50 %-й обеспеченности составляют 30,07 км3. В маловодный год 95 %-й обеспеченности они снижаются до 14,9 км3.
Самые высокие показатели водоносности (10,1 – 15 л/с км2) характерны для Красноуфимского и Шалинского районов (табл. 8), высокие (5 – 10 л/с км2) – для Артинского, Ачитского, Верхнесалдинского, Нижнесалдинского, Новолялинского, Пригородного, Тавдинского районов и городов с подчиненными территориями – Ивделя, Карпинска, Качканара, Кировграда, Кушвы, Нижней Туры, Первоуральска, Североуральска и Серова. Наиболее низкая водоносность (0,8 – 1,59 л/с км2) – в Артемовском, Байкаловском, Каменском, Пышминском, Режевском и Талинком районах, в Нижнем Тагиле и Каменске-Уральском.
Таблица 8
Водоносность районов и городов Свердловской области, л/с км2
| Водоносность | Районы и города, на территории которых водоносность находится в пределах соответствующей градации |
| 0,8 – 1,59 | Артемовский, Байкаловский, Каменский, Пышминский, Режевской, Талицкий, г. Каменск-Уральский, г. Нижний Тагил |
| 1,6 – 2,0 | Березовский. Верхотурский. Камышловский, Сухоложский. Туринский |
| 2,1 – 4,9 | Аштевский, Богдановичский, Гаринский, Ирбитский, Невьянский, Серовский, Слободо-Туринский, Сысертский, Таборинский, Тугулымский, г Алапаевск, г. Асбест, г. Верхняя Пышма, г. Екатеринбург, г. Краснотурьинск, г. Красноуфимск, г. Полевской, г. Ревда |
| 5 – 10 | Артинский, Ачитский, Верхнесалдинский, Нижнесалдинский, Новолялинский, Пригородный, Тавдинский, г. Ивдель, г. Карпинск, г Качканар, г. Кировград, г Кушва, г. Нижняя Тура, г Первоуральск, г. Североуральск, г. Серов |
| 10,1 – 15 | Красноуфимский, Шалинский |
Средние расходы рек в естественном состоянии, превышающие 10 м3/с, имеют города Алапаевск, Ивдель, Ирбит, Каменск-Уральский, Камышлов, Красноуфимск, Североуральск, Серов, Тавда и Сухой Лог. В остальных городах этот показатель значительно меньше 10 м3/с, причем в Артемовском, Березовском, Богдановиче, Верхней Пышме, Качканаре, Кушве – ниже 1 м3/с. Минимальные расходы воды 95 %-й обеспеченности, имеющие величину более 1 м3/с, характерны для Ивделя, Ирбита, Каменска-Уральского, Красноуфимска, Тавды, а для 23 городов они меньше 0,5 м3/с. Низкие расходы минимального стока большинства рек обусловили необходимость его регулирования.
Водные ресурсы по административным территориям в пределах районов и городов представлены в табл. 9 и 10.
Таблица 9
Поверхностные водные ресурсы административных районов, км3/год
| Район | Река | Водные ресурсы (средние многолетние) | |
| местные | общие | ||
| Алапаевский | Тура, Ница | 0,695 | 3,031 |
| Артемовский | Реж, Ирбит | 0,096 | 0,36 |
| Артинский | Уфа, Бугалыш, Ока | 0,628 | 2,38 |
| Ачитский | Бисергь, Еманз-Елга, Тиса | 0,37 | 1,078 |
| Байкаловский | Ница | 0,110 | 1,671 |
| Белоярский | Пышма, Исеть | 0,080 | 0,480 |
| Богдановичский | Кунара, Бол. Калиновка, Мал. Калиновка | 0,100 | 0,100 |
| Верхнесалдинский (с Ниж, Саллой) | Тагил, Выя, Юрья, Пия | 0,457 | 0,904 |
| Верхотурский | Тура, Пия, Юконка, Диановка | 0,307 | 1,581 |
| Гаринский | Тавда | 1,400 | 11,638 |
| Ирбитский | Ница | 0,400 | 1,561 |
| Каменский | Исеть | 0,067 | 0,613 |
| Камышловский | Пышма, Ляга | 0,120 | 0,508 |
| Красноуфимский | Уфа, Иргина | 1,190 | 4,379 |
| Невьянский | Нейва, Реж | 0,270 | 0,290 |
| Нижнесергинский | Уфа, Бисергь, Еманз-Елга, Утка | 1,321 | 2,461 |
| Новолялинский | Ляля, Актай | 1,063 | 1,449 |
| Пригородный | Тагил, Салда, Иса, Нслобка, Нейва, Чусовая | 1.472 | 3,286 |
| Пышминский | Пышма | 0,084 | 0,774 |
| Рсжевской | Реж, Мал. Рефт | 0,064 | 0,261 |
| Серовский | Лозьва, Тальма, Ликина, Сосьва | 1,159 | 8,157 |
| Слободо-Туринский | Тура | 0,207 | 5,250 |
| Сухоложский | Пышма, Ирбит | 0,09 | 0,334 |
| Сысертский | Исеть, Багаряк | 0,207 | 0,367 |
| Габоринский | Тавда | 1,260 | 12,898 |
| Тавдинский | Тавда, Тегень | 1,033 | 13,951 |
| Талицкий | Пышма, Беляковка, Терсюк | 0,119 | 0,709 |
| Тугулымский | Пышма, Балда, Липка | 0.265 | 0,970 |
| Туринский | Тура, Бол. Емельяновка, Есаулка, Мурза, Чубаровка | 0,424 | 3,349 |
| Шалинский | Чусовая, Кашка, Сылва, Баская | 1,610 | 2,660 |
Таблица 10
Поверхностные водные ресурсы в створах основных городов, км3/год
| Город | Река | Водные ресурсы (средние многолетние), км3/год | |
| местные | общие | ||
| Алапаевск | Нейва | 0,125 | 0,400 |
| Асбест | Пышма, Б. Рефт | 0,088 | 0,212 |
| Березовский | Пышма, Адуй, Б. Рефт, М. Рефт | 0,064 | 0,145 |
| Верхняя Пышма | Исеть, Пышма, Адуй | 0,150 | 0.150 |
| Ивдель | Лозьва, Сосьва, Лангур, Пелым | 5,773 | 6,823 |
| Каменск-Уральский | Исеть | 0,006 | 0,417 |
| Карпинск | Вагран Б. Волчанка, Турья, Каква, Лобва, Иов, Б. Косьва | 1.723 | 1.723 |
| Качканар | Выя, Б. Именная | 0,064 | 0,103 |
| Кировград | Тагил, Нейва | 0,170 | 0,220 |
| Краснотурьинск | Турья, Каква | 0,095 | 0,480 |
| Красноуральск | Салда, Тура, Тагил | 0,189 | 0,714 |
| Красноуфимск | Уфа, Тура | 0,04 | 3,020 |
| Кушва | Тура, М. Именная, Баранча. Серебряная, Сылвица | 0,493 | 0,493 |
| Нижний Тагил | Тагил | 0,014 | 0,294 |
| Нижняя Тура | Тура, Б. Именная, Выя. Шайтанка, Б. Нясьма | 0,632 | 1,102 |
| Первоуральск | Чусовая, Решетка | 0,617 | 1,070 |
| Полевской | Чусовая, Ревда, Нязя | 0,197 | 0,229 |
| Ревда | Чусовая, Бардым | 0,188 | 0,432 |
| Екатеринбург | Чусовая, Исеть, Пышма | 0,142 | 0,470 |
| Североуральск | Сосьва, Вагран | 0,908 | 1,050 |
| Серов | Сосьва | 0,110 | 2.060 |
По территории области водные ресурсы распределены крайне неравномерно. Например, на бассейны Исети и Пышмы, где проживает 33 % населения, приходится всего 5 % стока рек, а на бассейн Тавды (3 % населения) – около 50 %. Водные ресурсы по бассейнам основных рек области приведены в табл. 11.
Речной сток испытывает колебания как внутри года, так и за многолетний период. В течение года основной объем воды проносится реками в период весеннего половодья, который охватывает три месяца. На долю этого периода в северных районах приходится 50 – 55 % годового стока. К югу эта доля возрастает до 65 – 75 %. Причем доля весеннего стока по малым рекам несколько выше, чем по средним и большим. В летне-осенний период на севере области, в бассейнах Лозьвы, Сосьвы, Тавды, проносится до 40 % годового стока, а в бассейнах остальных рек не выше 20 – 30 %. Повышенные значения летне-осеннего стока в северных районах обусловлены довольно частыми и значительными по высоте и объему дождевыми паводками. Самый маловодный период года зима. Сток рек в это время составляет 4,5 – 6,0 % практически для всех районов области. Лишь на реках с повышенным грунтовым питанием (Чусовая, Уфа, Ивдель) доля зимнего стока возрастает до 8 – 10 %. Внутригодовая неравномерность стока характеризуется коэффициентами 0,28 – 0,55 (в долях от годового).
Таблица 11
Водные ресурсы по бассейнам основных рек, кмэ/год
| Река-створ | Водные ресурсы (средние многолетние) | ||
| местные | транзитные | общие | |
| Тавда – граница Свердловской области | 13,9 | 13,9 | |
| Тура – граница Свердловской области | 5,25 | 5,25 | |
| Исеть – граница Свердловской области | 0,613 | 0,613 | |
| Пышма - граница Свердловской области | 0,950 | 0,950 | |
| Уфа – граница Свердловской области | 3,099 | 1,09 | 4,189 |
| Чусовая – граница Свердловской области | 2,59 | 2,59 | |
| Сылва – граница Свердловской области | 1,12 | 1,12 |
В многоводные годы сток рек превышает средний многолетний в 1,6 – 2,0 раза. Наибольшие колебания характерны для юго-восточных районов. В маловодные годы ресурсы речного стока составляют 0,2 – 0,5 от средних многолетних, наименьшие их значения свойственны юго-восточным районам.
В пространственных колебаниях стока некоторых рек, в частности Исети, Чусовой, Уфы, отмечается асинхронность, т. е. очень маловодные годы обеспеченностью 80 – 99 % наступают неодновременно.
Эффект асинхронности стока различных бассейнов имеет существенное значение для совместного использования их водных ресурсов. Коэффициенты асинхронности годового стока (отношение суммарного хронологического стока к суммарному равнообеспеченному) Исети, Чусовой, Уфы достигают наибольшей величины при обеспеченности 97 %, и эффект асинхронности составляет 9 % (табл. 12). В расчетный для водоснабжения маловодный год 95 %-й обеспеченности за счет использования эффекта асинхронности стока объединенных рек можно получить дополнительную отдачу в 1,1 м3/с.
Таблица 12
Коэффициенты асинхронности годового стока рек Исети, Чусовой, Уфы
| Показатель | Обеспеченность, % | |||
| Суммарный хронологический сток, м3/с | 21,0 | 17,9 | 17,5 | 17,3 |
| Суммарный равнообеспечснный сток, м3/с | 20,4 | 17,1 | 16,4 | 15,8 |
| Коэффициент асинхронности | 1,03 | 1,05 | 1,07 | 1,09 |
Значение и доля стока малых рек. К малым относятся реки, бассейны которых расположены в одной географической зоне и гидрологический режим которых под влиянием местных факторов может быть нехарактерен для рек этой зоны. Малые реки, имея повсеместное распространение, определяют судьбу средних и крупных рек. Испытав в последние десятилетия сильное антропогенное воздействие, малые реки оказали серьезное влияние на крупные, ухудшив качество воды и возможности хозяйственного использования последних.
Из общего количества рек Свердловской области (18414 с суммарной протяженностью более 68 тыс. км) 17370 рек (94 %) имеют длину до 10 км (протяженность 34 тыс. км), 1027 – длину от 10 до 200 км (8,15 тыс. км). Средних рек насчитывается 39, больших – 6. Общая длина их составляет 10933 км. Следует отметить, что в истоках большие реки относятся к категории малых и очень малых.
Основной объем водных ресурсов Свердловской области формируется преимущественно за счет малых и очень малых рек. Например, в бассейне Чусовой от истока до г. Староуткинска суммарный приток рек этой категории составляет более 80 % от общего объема, а на участке г. Староуткинск – р. Межевая Утка приток в основное русло уменьшается до 5,0 – 7,0 %, а за счет малых и очень малых рек возрастает до 93 – 95 %. В бассейне Исети за счет малых и очень малых рек формируется более 90 % водных ресурсов, в верховьях Туры около 90 %, в средней части – 95 – 97 %.
Озера в качестве источников водных ресурсов играют небольшую роль. Главное их значение – использование населением для отдыха, туризма, рыбной ловли, охоты и др. Качество воды большинства озер намного лучше, чем в реках.
К озерам относятся естественные водоемы с замедленным водообменом. Особенности распределения озер по территории и характер влияния их на речной сток зависят от конкретных физико-географических условий речных бассейнов.
По структуре водного баланса озера можно подразделить на две группы: сточные и бессточные. Имеются также переходные озера: в маловодные годы они являются бессточными, а в многоводные – сточными. Влияние озер на речной сток сложное и разнообразное, и оценивать его необходимо с учетом физико-географических условий речных бассейнов и районов.
По происхождению озера Свердловской области можно подразделить на несколько групп:
– тектонические (Таватуй, Шарташ, Балтым, Песчаное);
– остаточные (Исетское, Шитовское);
– долинные (Половинное, Чусовское, Глухое);
– озера-старины (Криулинские озера, Сосьвинские старицы);
– долино-пойменные (Пелымский Туман, Большой Вагильский Туман, Мелкое).
Выделено 180 наиболее крупных озер. Больше всего их находится в бассейне р. Тавды – 97, среди них самые крупные – Пелымский Туман (крупнейшее в Свердловской области) площадью 65,7 км2. Большой Вагильский Туман площадью 31,3 км2, Большая Индра площадью 32,3 км2. В бассейне реки Туры 26 крупных озер, среди них Аятское площадью 28,3 км2 и средней глубиной 1,5 м, Таватуй (21,2 км2 и 5,8 м). В бассейне Пышмы 11 крупных озер, самые большие: Куртугуз площадью 10,6 км2 и средней глубиной 3,0 м, Балтым (7,6 км2 и 3,5 м). В бассейне реки Исети 33 крупных озера, среди них Исетское (зарегулированное) площадью 24, км2 и средней глубиной 2,0 м, Шарташ (7,4 км2 и 3,0 м), Большой Сутуль площадью 10,2 км2. В бассейне Чусовой на территории области наибольшим является Чусовское площадью 2,0 км2, максимальной глубиной 3,5 м. Бассейн Уфы расположен на юге области, и здесь озер значительно меньше, чем на севере. Крупнейшим является озеро Банное площадью 0,24 км2, другие – значительно меньших размеров.
Озера привлекают внимание людей прежде всего красотой ландшафта и возможностями отдыха. На берегах наших озер немало санаториев, профилакториев, домов отдыха. Кроме того, в озерах сосредоточены огромные запасы лечебных сапропелевых грязей (Молтаево, Балтым, Шарташ, Таватуй, Синтур, Дикое и др.).
К болотам относятся природные образования, занимающие часть земной поверхности, представляющие собой отложение торфа, насыщенные водой и покрытые специфической растительностью. Современные торфяные болота образовались в течение послеледникового периода – голоцена. Самые древние из них на Урале достигают возраста 10 – 11 тысяч лет. Собственно торфообразование началось в голоцене после отступления покровного ледника на севере и таяния многолетней мерзлоты в обширной приледниковой зоне, куда входил и Средний Урал.
Распространение болот носит четко выраженные черты географической зональности, их особенно много в зоне избыточного увлажнения. Степень заболоченности конкретного бассейна определяется соотношением элементов водного баланса – осадков, испарения, стока. Поэтому в зоне избыточного увлажнения болота могут встречаться повсеместно (при слабой дренированности территории). С этим и связано большое количество болот в Свердловской области, основная часть которой относится как раз к зоне избыточного увлажнения. Болота по территории распределены неравномерно: в бассейнах Уфы, Чусовой их сравнительно мало, а заболоченность ряда малых рек бассейна Тавды достигает 50 – 70 %. Всего же в Свердловской области насчитывается 1671 болото.
Поскольку болота – это результат взаимодействия всего комплекса физико-географических факторов, их количество, величина и преобладающий тип существенно отличаются по регионам.
Существует несколько схем географического районирования Урала с учетом распределения болот. Данные схемы базируются на установлении естественных границ физико-географических стран, гидроклиматических, ботанико-географических регионов и т. д. Однако в большинстве из них районирование производится укрупненно – в рамках всего Урала.
Свердловская область по запасам торфа (свыше 8 млрд. т) – одна из самых богатых в стране. Заторфованность территории в среднем составляет 12,7 %. В силу природных особенностей торфяные месторождения чрезвычайно разнообразны но площади, типам, мощности и строению залежей торфа. Всего на территории области выделяются пять районов.
Торфяно-болотный район 1 занимает всю юго-западную часть и включает в себя полностью Красноуфимский, Артинский, Шалинский, Нижнесергинский и частично другие районы. Дренируется эта территория реками бассейнов Уфы, Сылвы и Чусовой.
Особенностью района является интенсивное развитие карстовых процессов, особенно на участках, примыкающих к долинам рек.
Наряду с болотами карстового происхождения встречаются заболоченные территории пойменных и межувальных понижений. Но в целом в условиях напряженною водно-гидрологического режима заболоченность района исключительно низка, а заторфованность не превышает 0,35 %. Распространены преимущественно небольшие низинные торфяные болота.
Торфяно-болотный район 2 занимает восточный склон Уральского хребта в пределах предгорной равнины, к югу от реки Туры. В его состав входят Белоярский, Невьянский, Режевский, Сысертский районы и территории ряда городов – Асбеста, Березовского, Нижнего Тагила, Екатеринбурга и др.
Район дренируется глубоко врезанными долинами рек бассейнов Тагила, Нейвы, Режа, Пышмы и Исети. Около западной границы района широко распространены озера, наиболее крупными из которых являются Исетское, Таватуй и другие.
Торфяные месторождения образованы преимущественно путем заболачивания озер, а также приурочены к отрицательным формам рельефа: межувальным понижениям, долинам рек, древним лощинам стока. Общая площадь торфяных месторождений района более 160 тыс. га. Средняя заторфованность равна 7,3 %, а общая заболоченность – свыше 10 %. Преобладают торфяные месторождения низинного типа (около 75 %).
Торфяно-болотный район 3 занимает северную горную часть области, точнее, восточные склоны Урала (часть территории Новолялинского района, территории городов Североуральска, Карпинска, Нижней Туры и др.).
Западной границей района является главный водораздел рек западного и восточного склонов. На востоке граница проходит но уступу, отделяющему хребет от Западно-Сибирской равнины. Это наиболее высокая часть Свердловской области. В пределах района берут начало реки бассейнов Лозьвы, Сосьвы и Туры.
Условия для торфообразования неблагоприятные, и торфяные месторождения встречаются только в горных долинах, межувальных понижениях и по долинам рек. Заторфованность района составляет 1,9 %. Доля верхового (34,7 %) и низинного (41 %) торфа различается несущественно.
Торфяно-болотный район 4 занимает обширную северо-восточную территорию области в пределах наиболее пониженной части Западно-Сибирской равнины. Включает в себя Гаринский, Серовский, Слободо-Туринский, Таборинский, Туринский районы и территории городов Ивделя и Серова. Это самый большой торфяно-болотный район области. Поверхность района ровная, пересекается глубоко врезанными широкими долинами Пелыма, Лозьвы, Сосьвы, Тавды, Туры и других рек. Дренируется территория очень слабо.
Торфяные запасы составляют почти 82 % от общих торфяных ресурсов области. Заторфованность по выявленным и учтенным юрфоместорождениям составляет 16,7 %, а с учетом необследованных площадей в бассейне Пелыма – приблизительно 19,5 %.
Особенностью этого района является широкое распространение очень крупных торфоместорождений. Почти 90 % запасов торфа сосредоточено в 120 болотах площадью более 1000 га каждое.
Торфяные месторождения имеют преимущественно сложное строение с наличием залежей торфа верхового, переходного и низинного типов.
Торфяно-болотный район 5 расположен на юго-востоке области и занимает более возвышенную часть Западно-Сибирской равнины, примыкающей к Уралу – так называемое Зауральское плато. В его состав входят полностью или частично Богдановичский, Каменский, Камышловский, Пышминский, Сухоложский, Талицкий, Тугулымский районы и города Каменск-Уральский, Камышлов. Территория дренируется реками Пышмой, Ницей и их притоками. Торфяные месторождения приурочены к понижениям на водоразделах, к провально-суффозионным котловинам и поймам рек. Заторфованность невелика – всего 4,1%- Заболоченность – в пределах 10 %. В основном распространены небольшие низинные торфяные болота (94,2 %).
Содержание органического вещества в болотных водах, как правило, в 10 20 раз выше, чем в речных водах. Химизм болотных вод зависит как от типа болота (верховое, низинное, переходное), гак и от химизма грунтовых вод, питающих его. К типоморфным элементам болотных ландшафтов можно отнести железо, а также гуминовый комплекс и аммонийный азот. Химизм болотных вод является результатом взаимодействия всех факторов среды в болотных экосистемах и служит связующим звеном их функционирования.
Процесс формирования химического состава поверхностных вод весьма сложен: он совершается под воздействием различных факторов, которые можно объединить в две основные группы. К первой группе относятся прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду: горные породы, почвы, живые организмы, а также деятельность человека. Ко второй группе относятся косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, водный режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.
Химический состав поверхностных вод отличается большим разнообразием. Это связано как с физико-географическими условиями, так и с неодинаковой степенью антропогенной нагрузки на водные объекты и участки рек.
Качество поверхностных вод рек Свердловской области в значительной степени формируется под влиянием хозяйственной деятельности, прежде всего сбросов промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Кроме того, мощным источником загрязнения природных водных объектов является неорганизованный сток с территорий городов, населенных пунктов, сельскохозяйственных объектов.
Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Одной из основных причин, способствующих загрязнению рек, является массовая застройка водоохранных зон водных объектов, и прежде всего их прибрежных защитных полос.
Наблюдения за загрязнением поверхностных вод на территории Свердловской области ведутся на 34 водных объектах в 82 створах по 42 показателям.
В основу организации и проведения режимных наблюдений положены следующие принципы: систематичность и комплексность, согласованность сроков наблюдений с характерными гидрологическими периодами, определение показателей качества окружающей природной среды едиными, обеспечивающими требуемую точность методами.
Все поверхностные водные объекты Свердловской области относятся к водоемам рыбохозяйственного назначения, поэтому сравнение качественного состава воды осуществляется со значениями предельно допустимых концентраций вредных веществ для водоемов рыбохозяйственного назначения.
Минерализация и общая жесткость воды. Главными компонентами минерального состава воды являются ионы солей соляной, серной и угольной кислот с металлами – натрием, калием, магнием и кальцием. Они составляют в пресных водах 90 – 95 % всех растворенных веществ.
Происхождение катионов природных вод связано с изверженными кристаллическими породами, преимущественно с процессом разложения алюмосиликатов земной коры, чем и объясняется преобладание в катионном составе Na+, К+, Mg2+, Са2+, а анионов – с процессом разложения главным образом продуктов дегазации мантии, вследствие чего в воде появились сульфатные, нитратные ионы и анионы других кислородных кислот.
Воды большинства рек Свердловской области принадлежат к гидрокарбонатному классу группе кальция, однако встречается ряд азональных районов, где присутствуют гидрокарбонатные воды магниевой группы (р. Тагил), еще в более редких случаях натриевой группы – так называемые содовые воды (p. Ялынка, Юрмыч), а также сульфатные воды с преобладанием кальция (р. Нейва – с. Черемшанка, р. Сылва – пгт Шамары).
Неоднородность в солевом составе воды объясняется как литологией породообразующих минералов на данных территориях, так и пестротой почвообразующих пород, различной засолоненностью почвенного покрова.
Общая минерализация вод колеблется в зависимости от сезона года. В период весеннего половодья она составляет обычно 50 – 200 мг/дм3, в летне-осенний период – 100 – 500, зимой – в среднем 200 – 400 мг/дм3. Наблюдается общая тенденция увеличения минерализации с севера на юг и к востоку и западу от водораздельного Урала.
Повышенная минерализация воды р. Чусовой связана с широким распространением в бассейне легкорастворимых осадочных пород – известняков, доломитов и ангидритов. Во все фазы водного режима отмечается увеличение минерализации от верховьев к устью в основном за счет роста гидрокарбонатных (от 20 – 30 до 150 – 200 мг/дм3), сульфатных ионов (в 5 – 6 раз) и ионов кальция.
Во время весеннего половодья минерализация наименьшая – 50 – 170 мг/дм3, максимальных значений она достигает в период зимней межени – 120 – 480 мг/дм3.
Минерализация воды р. Исети относительно постоянна в течение года. Водам реки свойственно отсутствие преимущественного преобладания ионов как в составе катионов, так и в составе анионов при некотором превышении абсолютного содержания гидрокарбонатных ионов над остальными. В составе катионов наряду с ионами кальция отмечается значительное содержание ионов натрия и калия, концентрации ионов магния незначительны – от 10 до 18 мг/дм3.
Минерализация в речной воде в течение года колеблется от 150 до 540 мг/дм3 при минимальных значениях в период весеннего половодья {150-300 мг/дм3) и максимальных – в межень (300 – 540 мг/дм3).
Особенностью гидрохимического режима р. Туры является невысокая минерализация воды в период половодья (60 – 215 мг/дм3) с преобладанием сульфатов в составе анионов. В зимнюю межень содержание растворенных солей наибольшее – 300 – 450 мг/дм3, наблюдается хорошо выраженное преобладание гидрокарбонатных ионов, а также значительное количество сульфатов, из катионов – кальций и магний.
Воды рек Лозьвы и Сосьвы, от слияния которых образуется р. Тавда, имеют гидрокарбонатный характер с преобладанием катионов кальция, относительно высокое содержание которых объясняется прохождением вод через породы палеозойского возраста – известняки, сланцы, кварциты, слагающие верхнюю часть бассейна р. Тавды. Воды р. Тавды на разных участках имеют малую или среднюю минерализацию. Максимальные ее значения отмечаются в период зимней межени (300 – 380 мг/дм3), минимальные – в период весеннего половодья (60 140 мг/дм3). В течение летней межени минерализация составляет обычно 100 – 250 мг/дм3.
Сумма ионов кальция и магния определяет общую жесткость воды, которая аналогично минерализации меняется как от года к году, так и от сезона к сезону. Общая жесткость, как правило, возрастает от верховьев рек к устью. Маломинерализованным водам свойственна низкая жесткость, воды с повышенной жесткостью имеют высокое солесодержание, однако хорошо выраженная зависимость между жесткостью и минерализацией воды характерна лишь для вод гидрокарбонатного состава. Во время весеннего половодья жесткость воды минимальная (0,6 – 3,0 мг-экв/лм3 – относится к категории «мягкие воды»), так как в питании рек принимают участие снеговые и дождевые воды, она достигает максимума в период устойчивой зимней межени, когда реки полностью переходят на грунтовое питание, до 5,0 – 6,0 мг-экв/дм3 (умеренно жесткие воды).
Таким образом, по величине минерализации и общей жесткости поверхностные воды на территории Свердловской области характеризуются хорошими и удовлетворительными питьевыми качествами.
Органические вещества. Органическим веществом природных вод называют комплекс истинно растворенных и коллоидных веществ органических соединений. По происхождению органические вещества разделяются на две группы: поступающие с водосборной площади и образующиеся в самом водном объекте.
Для рек основное значение имеют органические вещества, поступающие с водосборной площади в составе промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, и гумусовые кислоты (гуминовые и фульвокислоты), вымываемые водой из почв, торфяников, лесного перегноя и других видов природных образований, включающих остатки растений. Соотношение между гуминовыми и фульвокислотами в различных видах почв неодинаково: в черноземных почвах преобладают гуминовые, а в подзолистых фульвокислоты. Речные воды, вытекающие из болот, как правило, окрашены либо в желтый, либо в коричневый цвет, за счет содержания в них гумусовых веществ.
Гумусовые кислоты имеют большое значение для формирования химического состава природных вод. Обладая сильной кислотностью, они, наряду с диоксидом углерода, придают воде свойства агрессивности к горным породам, обладают способностью образовывать комплексные соединения с различными металлами.
О количестве и качестве органического вещества, содержащегося в природных водах, судят по величине цветности, окисляемости (перманганатной и бихроматной) и легкоокисляемым органическим веществам (БПК5).
Цветность речных вод, выраженная в градусах платино-кобальтовой шкалы, меняется по территории от 2 до 150°. Наибольшие ее значения наблюдаются в период весеннего половодья, наименьшие – в межень. Среднегодовые значения цветности составляют 25 – 65°, цветность вод болотного происхождения достигает 170° и выше.
Концентрация органического вещества по величине БПК. колеблется по бассейнам всех рек в одинаковых пределах 1,1 – 1,8 мг02/дм3 повышаясь до 3,4 5,8 мг02/дм3 (1,7 – 2,9 ПДК) ниже Екатеринбурга – 2,9 ПДК, Каменска-Уральского – 2,0 ПДК, Березовского – 2,3 ПДК, Туринска – 1,9 ПДК, Аланаевска – 1,9 ПДК, Серова – 1,4 ПДК, Нижнего Тагила – 1,6 ПДК.
Среднегодовые величины бихроматной окисляемости изменяются по территории области от 5 до 50 мг02/дм3.
Самой чистой рекой по наличию в ней органических веществ является р. Уфа, принадлежащая к I классу качества воды очень чистая (бихроматная окисляемость составляет 12,4 – 13,2 мг02/'дм3).
Реки Чусовая, Тагил, Нейва, Реж, Пышма, Лозьва, Вагран, Ивдель, Каква соответствуют II классу качества – чистые.
К III классу качества – умеренно загрязненные – относятся реки Исеть, Тура, Ляля, Лобва, Ница, Ирбит, Тавда, Сосьва Дурья.
Кислородный режим в основном удовлетворительный – 9,0 – 15 мгО/дм3, однако в верховьях р. Пышмы, куда сбрасываются сточные воды Верхней Пышмы, Екатеринбурга и Березовского, в летнюю межень наблюдался недостаток растворенного кислорода (0,5 1,93 мгО/дм3), его критическая величина (0,2 мгО/дм5) была зафиксирована на р. Лобве ниже р. п. Лобва.
Основным поставщиком загрязняющих веществ в природные воды являются промышленные стоки, которые разнообразны как по концентрации, так и по химическому составу. Органические вещества различного состава поставляют целлюлозно-бумажная, лесообрабатывающая, пищевая отрасли. Химическая, металлургическая, горнодобывающая и другие виды промышленности ответственны за поступление в природные воды таких компонентов, как нефть и нефтепродукты, хлориды, сульфаты, ни граты и др. От сельскохозяйственного производства поступают сточные воды с высокими концентрациями органических и биогенных веществ.
Нефтепродукты являются наиболее распространенным и опасным веществом, загрязняющим поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ: низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых кислот. Концентрация нефтепродуктов в воде может существенно снижаться в результате протекающих в водных объектах процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления. Скорость этих процессов зависит от состава нефтепродуктов, температуры, интенсивности развития утилизирующих нефтепродукт ы микроорганизмов.
Содержание нефтепродуктов в речных водах колеблется в довольно широком диапазоне: от 0,028 – 0,064 мг/дм3 в бассейнах Чусовой и Уфы до 0,080 – 0,29 мг/дм3 в бассейне Тобола.
В 2003 г. максимальная концентрация нефтепродуктов – до 6 ПДК – была зафиксирована в бассейне р. Тавды, хотя по сравнению с предыдущим периодом (1997 – 1999 гг.) их содержание заметно снизилось. Значительное количество нефтепродуктов наблюдалось также в бассейне р. Исети – 4,4 ПДК, причем в черте Екатеринбурга их концентрация была больше, нежели в створах ниже города. В пункте контроля качества р. Нейва – ниже г. Алапаевска содержание нефтепродуктов составляло 4,3 ПДК.
Нефтяному загрязнению рек сопутствует фенольное. Фенолы в естественных условиях образуются в процессе метаболизма водных организмов при биохимическом распаде органических веществ. В поверхностных водах фенолы могут находиться в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолятионов и свободных фенолов. Фенолы вступают в реакции конденсации и полимеризации, образуя сложные гумусоподобные и другие устойчивые соединения.
На территории области наибольшая концентрация фенолов наблюдается в бассейне р. Тавды: в створе ниже г. Новой Ляли их концентрация составляет 0,013 мг/дм3 (13 ПДК), ниже г. Краснотурьинска – 5,3 ПДК, ниже р.п. Лобвы – 4 ПДК, ниже г. Тавды – 2,0 ПДК.
В бассейне р. Туры содержание фенолов близко к норме – 1,1 – 1,3 ПДК, в бассейнах Чусовой и Уфы – в пределах нормы.
Фенольное загрязнение на р. Исети наблюдается ниже Екатеринбурга – 3,0 ПДК, на р. Пышме – в районе г. Березовского (1,75 ПДК) и к створу г. Камышлова возрастает до 2,4 ПДК.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре и относящихся к разным химическим классам. СПАВ способствуют ценообразованию, которое затрудняет оседание взвешенных веществ, в результате чего повышается мутность воды, снижается фотосинтез.
Среднегодовые величины СПАВ на рассматриваемой территории за 2003 г: не превышали ПДК, концентрация их варьировала от 0,005 до 0,08 мг/дм3.
Анализ состояния водных объектов области по показателям органических промышленных загрязнений позволяет отнести:
к IV классу качества (загрязненные) – реки Исеть, Нейву, Тавду, Вагран, Лялю;
III классу качества (умеренно загрязненные) – Тагил, Реж, Лобву, Какву, Пышму;
II классу качества (чистые) – Уфу.
Биогенные соединения. К биогенным элементам в природных водах относятся азот, фосфор и кремний в различных соединениях. Они имеют особое значение в развитии жизни в водоемах и водотоках, так как являются обязательными составляющими тканей каждого живого организма. Концентрации (биогенных элементов и их режим зависят от интенсивности биологических и биохимических процессов, происходящих в полных объектах.
Минеральные соединения азота (нитраты, нитриты, аммоний) необходимы для жизни растений как питательные вещества. Они усваиваются растениями в процессе фотосинтеза, при интенсивном развитии водных растений минеральный азот может быть полностью извлечен из воды. Обратный переход азота из сложных органических соединений в минеральные формы, называемый процессом регенерации биогенных элементов, может происходить при биохимическом распаде содержащих азот органических соединений.
Кроме естественных источников образования, биогены поступают в природные воды в составе промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод городов, вод с сельскохозяйственных угодий, удобряемых азотными и фосфорными соединениями, а также вод, стекающих с урбанизированных территорий. Увеличение содержания биогенных компонентов – азота и фосфора – происходит в 3 – 10 раз и более.
Содержание аммонийного азота, нитритов и фосфатов в концентрациях, превышающих ПДК, характерно практически имя всех водных объектов Свердловской области.
По длине Чусовой ее вода меняет качество от умеренно загрязненной (с. Косой Брод) до загрязненной и грязной (ниже г. Первоуральска), переходя к умеренно загрязненной и чистой на границе с Пермской областью (с. Усть-Утка).
Качество реки Исети по содержанию биогенных веществ изменяется от умеренно загрязненной (в верховьях) до загрязненной (в черте Екатеринбурга) и грязной вплоть до границы с Курганской областью.
В бассейне Туры основная часть рек принадлежит к III классv качества – умеренно загрязненные, но, как правило, в створах, расположенных ниже городов, речные воды переходят в IV класс – загрязненные. Максимальные концентрации нитритного азота – 0,14 – 0,15 мг/дм' (7,0 – 7,4 ПДК) – были зафиксированы в р. Тагил ниже города Нижнего Тагила и в р. Пышме ниже г. Березовского: уровень загрязненности воды в этих створах соответствует самой низкой категории – очень грязные (VI класс качества).
Концентрации биогенных веществ в бассейне р. Тавды сравнительно низки. Максимальное содержание аммонийных ионов составляет 2,4 ПДК в р. Какве и 3,4 ПДК в р. Лобве.
Воды бассейна относятся к категории чистых и умеренно загрязненных.
Тяжелые металлы широко распространены в природных поверхностных водах как в растворенном виде, так и в форме взвесей. Их концентрации, как правило, малы по сравнению с макрокомпонентами, но влияние на качество воды чрезвычайно велико. Это связано с высокой физико-химической активностью металлов. Они образуют комплексные соединения с органическими веществами, прежде всего фульво- и гуминовыми кислотами, хорошо сорбируются минеральными и органическими взвесями. Тяжелые металлы, обладая высокой биологической активностью, участвуют в процессах метаболизма, но, с другой стороны, являются токсикантами. К числу элементов, поступление которых в природные воды должно обязательно контролироваться и ограничиваться, относятся медь, цинк, кадмий, свинец, серебро, олово, мышьяк.
Основными источниками поступления металлов в водные объекты служат атмосферные осадки, сточные воды промышленных и коммунальных предприятий, коллекторно-дренажные и шахтные воды, поверхностный сток с застроенных и сельскохо-хозяйственных территорий.
Одним из самых распространенных элементов (после алюминия) и природе является железо, его содержание в земной коре составляет 4,65 % по массе. Железо почти всегда присутствует в природных водах, так как оно повсеместно рассеяно в горных породах.
Повышенным содержанием железа характеризуются бассейны Туры и Тавды, что обусловлено высокой заболоченностью водосборов этих рек. В весенний период концентрации железа изменяются от 0,05 до 0,4 мг/дм3, в межень – от 1,0 до 2,6 мг/дм3. Среднегодовое содержание составляет 0,40 – 0,80 мг/дм3, а на остальной территории области этот показатель находится в пределах 0,2 – 0,5 мг/дм3 (2,0 – 5,0 ПДК).
Марганец присутствует в природных водах по всей территории области в широком диапазоне: концентрации варьируют в среднем от 0,025 до 0,40 мг/дм3. Максимальная среднегодовая концентрация – 0,928 мг/дм3 (92,8 ПДК) – была зафиксирована в створе ниже р. Лобва.
По содержанию марганца реки области классифицируются как умеренно загрязненные и загрязненные, в 2003 г. содержание марганца в них изменялось в следующих пределах:
р. Чусовая – 3,0 – 11,0 ПДК;
р. Уфа 2,4 –5,0 ПДК;
р. Исеть – 5,6 – 14,2 ПДК;
р. Тура – 6,0 – 20,0 ПДК;
р. Тагил – 6,8 – 15,2 ПДК;
р. Ница – 5,5 – 10,2 ПДК;
р. Нейва – 6,4 – 27,9 ПДК;
р. Реж – 4,4 – 4,8 ПДК;
р. Пышма – 3,2 – 39,1 ПДК;
бассейн р. Тавды – 1,7 – 38,1 ПДК.
Содержание меди в речных водах намного превышает предельно допустимые величины для водоемов рыбохозяйственного назначения. Концентрации меди практически но всем рекам колеблются от 0,016 до 0,035 мг/дм3 (16 – 35 ПДК). Как правило, увеличение количества меди наблюдается в пунктах контроля качества, расположенных ниже городов, по сравнению с вышерасположенными створами:
22 ПДК выше и 34 ПДК ниже г. Екатеринбурга;
20 ПДК выше и 34 ПДК ниже г. Первоуральска;
20,5 ПДК выше и 26,2ПДК ниже г. Невьянска;
17,2 ПДК выше и 21,8 ПДК ниже г. Режа;
20,8 ПДК выше и 25,6 ПДК ниже г. Нижнего Тагила;