Дослідження нітрогенвмісних сполук у верхній течії річки Південний Буг

Abstract

The article provides a comprehensive analysis of the hydrochemical state, an assessment of the dynamics and forecasting of the transformation of nitrogen-containing compounds in the upper reaches of the Southern Bug River under conditions of intensive anthropogenic loading. The physical, geographical and morphometric features of the basin are studied, as well as the factors shaping the current ecological situation in the region. It is established that total overregulation in combination with high population density and diffuse agrogenic washout has led to a cardinal change in the natural hydrological regime and the transformation of the flow system into a series of vulnerable lake ecosystems. Chronic excesses of the normative concentrations of nitrogen compounds are revealed. The complex physicochemical nature of ammonium toxicity is substantiated, which, together with nitrites and nitrates, poses a direct threat to aquatic organisms and the safety of drinking water supply. It was determined that the slowed water exchange and the influx of anthropogenic nutrients catalyze the irreversible eutrophication of water bodies, the deficiency of dissolved oxygen and the degradation of unique biotopes of the South-Dennobuzh ecological corridor, listed in the Red Book of Ukraine. According to the integral Water Pollution Index (WPI) and COD indicators, the water quality in the upper reaches corresponds to classes III (“moderately polluted”) and IV (“polluted”). The insufficiency of traditional monitoring methods is proven and the need for the implementation of an integrated approach using mathematical modeling and big data analysis for predicting the spatial and temporal transformation of nitrogen is substantiated.

У статті проведено комплексний аналіз гідрохімічного стану, оцінку динаміки та прогнозування трансформації нітрогенвмісних сполук у верхній течії річки Південний Буг в умовах інтенсивного антропогенного навантаження. Досліджено фізико-географічні та морфометричні особливості басейну, а також чинники формування сучасної екологічної ситуації в регіоні. Встановлено, що тотальна зарегульованість у поєднанні з високою щільністю населення та дифузним агрогенним змивом призвела до кардинальної зміни природного гідрологічного режиму та трансформації проточної системи на серію вразливих озерних екосистем. Виявлено хронічні перевищення нормативних концентрацій сполук азоту. Обґрунтовано складну фізико-хімічну природу токсичності амонію, що разом із нітритами й нітратами становить пряму загрозу для гідробіонтів та безпеки питного водопостачання. Визначено, що сповільнений водообмін та надходження антропогенних біогенів каталізують незворотну евтрофікацію водойм, дефіцит розчиненого кисню та деградацію унікальних біотопів Південнобузького екологічного коридору, занесених до Червоної книги України. За інтегральним Водним коефіцієнтом забруднення (WPI) та показниками ХСК якість води у верхній течії відповідає III («помірно забруднені») та IV («брудні») класам. Доведено недостатність традиційних методів моніторингу та обґрунтовано необхідність впровадження інтегрованого підходу із застосуванням математичного моделювання та аналізу великих даних для прогнозування просторово-часової трансформації азоту.