Выявление вклада нагонных явлений в поступление тяжелых металлов в дельту Дона

И. В. Шевердяев✉, А. В. Клещенков

Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону, Россия

✉ e-mail: ig71089@yandex.ru

Аннотация

Цель. На основе анализа архивных и собственных экспедиционных данных, а также с помощью математического моделирования выполнить оценку вклада нагонных явлений в поступление тяжелых металлов в дельту Дона – цель данной работы.

Методы и результаты. Были использованы математическая гидродинамическая модель Hydrologic Engineering Center River Analysis System (HEC-RAS) и оригинальная модель переноса и трансформации соединений тяжелых металлов в дельте Дона С. В. Бердникова. В моделях применялась нерегулярная расчетная сетка для дельты Доны со средним разрешением 100 × 100 м. Ячейки сетки были сгруппированы в компартменты по гидрологическому принципу. Рассчитаны 12 сценариев динамики взвешенного вещества, растворенных и взвешенных форм Ni, Cu, Pb, Cd при нагонах различной интенсивности в условиях переменной водности и сезонной динамики развития околоводной растительности. Построены графики изменения содержания и накопления взвешенного вещества, а также картосхемы распределения осажденного вещества после нагонов в дельте по сценариям. За расчетные двое суток нагонов различной повторяемости в условиях переменной водности Дона оседает порядка 0,3–3 т соединений никеля, 0,1–1,8 т соединений меди, 0,2–1,8 т соединений свинца и 0,01–0,04 т соединений кадмия. Полученные результаты позволили выявить в качестве районов повышенного накопления осажденной взвеси и повышенной концентрации растворенных форм тяжелых металлов междуречье судоходного рукава Дона и системы рукавов Каланчи и Кутерьмы.

Выводы. Нагонные явления по своему влиянию на формирование поступления взвешенных форм тяжелых металлов превосходят речной сток. Определяющим для поступления тяжелых металлов в дельту Дона является концентрация взвешенного вещества в водах Таганрогского залива при нагонах. При этом областями наибольшего осаждения взвешенного вещества и повышенных концентраций растворенных форм тяжелых металлов являются ближайшие к Таганрогскому заливу участки, покрытые тростниковыми зарослями.

Ключевые слова

тяжелые металлы, дельта Дона, устьевая область, нагон, гидродинамическое моделирование

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ №18-35-00441 мол_а и в рамках реализации государственного задания ЮНЦ РАН, № госрегистрации проекта АААА-А18-118122790121-5.

Для цитирования

Шевердяев И. В., Клещенков А. В. Выявление вклада нагонных явлений в поступление тяжелых металлов в дельту Дона // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 5. С. 582–594. EDN LXWOYR. doi:10.22449/0233-7584-2020-5-582-594

Sheverdyaev, I.V. and Kleschenkov, A.V., 2020. Revealing the Surge Phenomena Contribution of the Heavy Metals Inflow to the River Don Delta. Physical Oceanography, 27(5), pp. 535-546. doi:10.22449/1573-160X-2020-5-535-546

DOI

10.22449/0233-7584-2020-5-582-594

Список литературы

  1. Качество поверхностных вод Российской Федерации. Ежегодник. 2018. / Главн. ред. М. М. Трофимчук. Ростов-на-Дону, 2019. 561 с. URL:http://gidrohim.com/sites/default/files/Ежегодник%02018_2.pdf (дата обращения: 12.03.2020).
  2. Сорокина В. В., Ивлиева О. В., Лурье П. М. Динамика стока на устьевых участках рек Дон и Кубань во второй половине XX века // Вестник Южного научного центра РАН. 2006. Т. 2, № 2. С. 58–67.
  3. Экосистема Азовского моря: антропогенное загрязнение / А. А. Клёнкин [и др.]. Краснодар : Просвещение-Юг, 2007. 324 с.
  4. Третьякова И. А. Оценка повторяемости нагонов различной величины в дельте Дона по данным наблюдений // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2018. Т. 1, № 3. С. 258–261. doi:10.23885/2500-395x-2018-1-3-258-261
  5. Шевердяев И. В. Исследование шероховатости русел дельты Дона на основе наблюдений колебаний уровня в мае 2018 года // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. 2018. Т. 1, № 3. С. 276–279. doi:10.23885/2500-395x-2018-1-3-276-279
  6. Шевердяев И. В., Клещенков А. В., Третьякова И. А. Опыт гидрологического моделирования нагонов в дельте Дона // Наука Юга России. 2019. Т. 15, № 3. С. 54–62. doi:10.7868/S25000640190306
  7. Интегральная оценка эколого-геохимического состояния аквальных систем устьевой области Дона / Г. Г. Матишов [и др.] // Моря России: методы, средства и результаты исследований : Тезисы докладов Всероссийской научной конференции (г. Севастополь, 24–28 сентября 2018 г.). Севастополь : ФГБУН ФИЦ МГИ, 2018. С. 172. URL: http://conf.mhi-ras.ru/archive/2018/morya_rossii-2018_tezisy.pdf (дата обращения: 10.05.2020).
  8. Ткаченко О. В., Ткаченко А. Н., Лычагин М. Ю. Содержание тяжелых металлов в водных объектах дельты Дона: сезонная и пространственная динамика // Геология, география и глобальная энергия. 2016. № 2 (61). С. 76–84.
  9. Потоки тяжелых металлов в аквальных системах дельт Дона и Кубани / А. Н. Ткаченко [и др.] // Доклады Академии наук. 2017. Т. 474, № 2. С. 234–237. doi:10.7868/S0869565217140201
  10. Snakin V. V., Prisyazhnaya A. A. Lead contamination of the environment in Russia // Science of the Total Environment. 2000. Vol. 256, iss. 2–3. P. 95–101. doi:10.1016/S0048-9697(00)00452-6
  11. Бердников С. В., Шевердяев И. В., Клещенков А. В. Анализ поступления взвешенных веществ в дельту Дона при нагонах на основе численного моделирования // Дельты рек России: закономерности формирования, биоресурсный потенциал, рациональное хозяйствование и прогнозы развития: Материалы Международной молодежной научной конференции памяти члена-корреспондента РАН Д. Г. Матишова (г. Ростов-на-Дону, 4–6 сентября 2018 г.). Ростов-на-Дону : ЮНЦ РАН, 2018. С. 18–23.

Скачать статью в PDF-формате