Географы Московского университета выяснили, какие вещества наиболее опасны для столичных рек
Географы МГУ с 2018 года ведут работы на реках Москвы, где создана уникальная для городов России сеть гидролого-геохимического мониторинга. На 7 автоматических станциях контроля уровня, расхода и мутности воды на реках бассейна Сетуни, равномерно расположенных по длине самой реки, а также на четырех ее ключевых притоках – реках Сетуньке, Алешинке, Навершке и Раменке – ведется непрерывный высокочастотный контроль речного стока. Это дало возможность впервые оценить отлик водного, руслового и химического режима рек на экстремальные осадки, частота которых в Москве растет. Результаты исследования опубликованы в журнале Theoretical and Applied Climatology.
В исследовании было показано, что за последние 20 лет увеличивается интенсивность выпадения коротких ливней, отмечается рост абсолютного годового суточного максимума осадков. Для более детального изучения взяты случаи интенсивных ливней в Москве 29–30 мая 2020 г. и 28–29 июня 2021 г. (более 60 мм за два дня в обоих случаях). Для этих периодов была проведена симуляция атмосферных условий моделью COSMO-CLM с блоком детального описания городской поверхности TERRA-URB с шагом сетки в 1 км. В 2021 году ливневые осадки 28 июня сформировали на водосборе р. Сетуни дождевой паводок, вдвое превзошедший весеннее половодье по максимальному расходу.
Ученые высчитали, что при сильных осадках уже через 6–8 часов в реке наблюдается максимум стока, что связано с большим количеством непроницаемых поверхностей в бассейне. Для сравнения, на ненарушенных реках сходного размера это время оценивается величиной в несколько суток. Столь быстрое добегание воды до реки приводит к стремительным затоплениям приречных пространств и сопровождается разрушениями инфраструктуры парков, расположенных в долинах рек.
«Городская среда обладает сложным сочетанием застройки, антропогенно измененных поверхностей и системы ливневок. Это оказывает влияние на характер сильных осадков в городе и, как следствие, на интенсивные паводки и затопления, приводящие к значительному ущербу. Сильнее всего изменения сказываются на малых реках, целиком протекающих в городской черте. Эти реки сегодня имеют совершенно особый, не похожий на естественный, режим», – рассказал один из авторов работы, доцент кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ Сергей Чалов.
В периоды выпадения сильных дождей доказано увеличение мутности речных вод и смыва загрязняющих веществ в реки с городских улиц и дорог. Определены 3 группы веществ, различающихся по отклику на экстремальные осадки. Первая группа – это соединения, содержание которых уменьшается с увеличением расхода воды в реке. Сюда относятся основные компоненты химического состава речных вод – кальций, магний, гидрокарбонаты, сульфаты. В эту же группу входит и широкий спектр металлов (Li, B, Cr, As, Br и Sr). Вторая группа – вещества, концентрации которых, наоборот, растут вместе с расходом воды. Это соединения азота и фосфора, а также ряд микроэлементов и тяжелых металлов (Mn, Cs, Cd, Al). Наконец, последняя группа – это элементы, концентрация растворенных форм которых остается стабильной в период дождевых паводков. Сюда относятся Cu, Zn, Mo, Sn, Pb, Ba, La, Cs, U. Для контроля уровня загрязнения городских рек наиболее важным будет являться контроль второй из выявленных групп загрязнителей.
