Current state of water quality in the reservoirs of the Upper Volga and Kama cascades

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article is devoted to the assessment of the water quality of the Upper Volga and Kama cascades of the reservoirs of the Volga basin in different years in terms of water content in the modern period. The main factors influencing the formation of water quality in the reservoirs, which is significantly affected by the influx of pollutants from catchments from point and diffuse anthropogenic sources, are determined. The materials for the work were data from the state water management monitoring carried out by laboratories of organizations subordinate to the Upper Volga and Kama Basin Water Administrations of the Federal Water Resources Agency of the Russian Federation. When assessing the quality and ecological state of surface waters, as well as for a comparative analysis of the degree of pollution of water bodies, integral indices were used: the Water Pollution Index (WPI) and the Specific Combinatorial Water Pollution Index (SCWPI), calculated for years of different water content. The assessment of the water content of the years was determined by the empirical curves of the annual water inflow to the individual reservoirs. The analysis of the difference-integral curves of the annual inflow to the Upper Volga and Kama cascades of reservoirs showed their asynchrony since the beginning of the 21st century. For each of the reservoirs of the Upper Volga and Kama cascades, priority substances for control were identified that provide the greatest contribution to the deterioration of water quality. The application of the SCWPI and WPI calculation methodology showed that the reservoirs of the cascades are characterized by an unsatisfactory condition. In none of the reservoirs does the water quality meet the fishery standards. According to the SCWPI category, the water quality of the Kama reservoirs corresponds to the category of “polluted,” and that of the reservoirs of the Upper Volga cascade—“very polluted.” In some years, the water quality in the Ivankovskoye and Uglich reservoirs is assessed as “dirty.” According to the WPI category, the picture is similar. No effect of the inflow water content on the water quality in these water bodies was revealed. A comparison of the water quality assessment results, carried out using data sets from Rosvodresursy and Roshydromet, demonstrated a fairly close match.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. V. Yasinsky

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: yasisergej@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

E. S. Grishantseva

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University

Email: yasisergej@yandex.ru

Faculty of Geological

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. M. Rasulova

St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Email: yasisergej@yandex.ru

Institute of Limnology, Russian Academy of Sciences

Russian Federation, St. Petersburg

M. A. Fasahov

Perm State University

Email: yasisergej@yandex.ru
Russian Federation, Perm

A. A. Shaydulina

Perm State University

Email: yasisergej@yandex.ru
Russian Federation, Perm

E. A. Kashutina

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences

Email: yasisergej@yandex.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Antropogennye vozdeistviya na vodnye resursy Rossii i sopredel’nykh gosudarstv v kontse 20 stoletiya [Anthropogenic Impacts on Water Resources of Russia and Neighboring Countries at the End of the 20th Century]. Koronkevich N.I., Zaitseva I.S., Eds. Moscow: Nauka Publ., 2003. 367 p.
  2. Bolgov M.V., Kocheryan A.G., Lebedeva I.P., Shashkov S.N. Quality of natural waters in the cascade of Volga reservoirs. Arid. Ekosis., 2008, vol. 14, no. 35–36, pp. 68–82. (In Russ.).
  3. Butorin N.V., Ziminova N.A., Kurdin V.P. Donnye otlozheniya verkhnevolzhskikh vodokhranilishch [Bottom Sediments of the Upper Volga Reservoirs]. Leningrad: Nauka Publ., 1975. 158 p.
  4. Danilov-Danilyan V.I., Polyanin V.O., Fashchevskaya T.B., Kirpichnikova N.V., Kozlova M.A., Venitsianov E.V. The problem of reducing the diffuse pollution of water bodies and improving the efficiency of water protection programs. Water Resour., 2020, vol. 47, no. 5, pp. 691–701. https://doi.org/10.1134/s009780782005005X
  5. Danilov-Danil’yan V.I., Venitsianov E.V., Adzhienko G.V., Kozlova M.A. Assessing recent approaches to quality control and conservation of surface waters. Her. Russ. Acad. Sci., 2019, vol. 89, no. 6, pp. 599–607. https://doi.org/10.1134/s1019331619060029
  6. Debol’skii V.K., Grigor’eva I.L. Komissarov A.B., Korchagina Ya.P., Khrustaleva L.I., Chekmareva E.A. Modern hydrochemical characteristics of the Volga River and its reservoirs. Voda: Khim. Ekol., 2010, no. 11, pp. 2–12. (In Russ.).
  7. Demin A.P. Water consumption and water disposal in the Volga River basin, their impact on water quality. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2023, vol. 87, no. 6, pp. 847–861. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/s2587556623060055
  8. Diffuznoe zagryaznenie vodnykh ob’’ektov: problemy i resheniya [Diffuse Pollution of Water Bodies: Problems and Solutions]. Danilov-Danilyan V.I., Ed. Moscow: Izd-vo Akad. Nauk, 2020. 512 p.
  9. Edel’shtein K.K. Vodokhranilishcha Rossii: ekologicheskie problemy, puti ikh resheniya [Reservoirs of Russia: Environmental Problems, Ways to Solve Them]. Moscow: GEOS Publ., 1998. 277 p.
  10. Fashchevskaya T.B., Motovilov Yu.G., Kortunova K.V. Modeling the genetic components of the water and chemical runoff of heavy metals in the basin of the Nizhnekamskoe reservoir. Water Resour., 2023, vol. 50, no. 4, pp. 583–599. https://doi.org/10.1134/s0097807823040073
  11. Ivanitskii O.M., Kuz’mich V. N., Yanin E.P. Natural geochemical features of territories and problems of standardization of surface water quality. In Biokhimicheskie innovatsii v usloviyakh korrektsii tekhnogeneza biosfery: Tr. mezhdun. biogeokhim. simpoz. Tom 2 [Biochemical Innovations in the Conditions of Correction of Biosphere Technogenesis: Proc. of the Int. Biogeochemical Symp. Vol. 2]. Tiraspol: Pridnestr. Gos. Univ. im. T.G. Shevchenko, 2020, pp. 183–187. (In Russ.).
  12. Ivan’kovskoe vodokhranilishche i ego zhizn’. Vyp. 34 [Ivankovskoye Reservoir and Its Life. Vol. 34]. Leningrad: Nauka Publ., 1978. 304 p.
  13. Izmailova A.V., Dubrovskaya K.A., Fuksova T.V. Long-term changes in the main components of the water balance of the largest reservoirs of the European territory of Russia. In Voprosy geografii. Sb.157: Vodnye problemy i ikh reshenie [Problems of Geography. Vol. 157: Water Problems and Their Solution]. Kotlyakov V.M., Ed. Moscow: Media-PRESS Publ., 2023, pp. 191–213. (In Russ.).
  14. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2012 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2012]. Nikanorov A.M., Ed. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2013. 555 p.
  15. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2014 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2014]. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2015. 530 p.
  16. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2016 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2016]. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2017. 556 p.
  17. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2018 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2018]. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2019. 561 p.
  18. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2019 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2019]. Trofimchuk M.M., Ed. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2020. 578 p.
  19. Kachestvo poverkhnostnykh vod Rossiiskoi Federatsii. Ezhegodnik 2021 [Quality of Surface Waters of the Russian Federation. Yearbook 2021]. Trofimchuk M.M., Ed. Rostov-on-Don: Rosgidromet, Gidrokhimicheskii Inst., 2022. 620 p.
  20. Kalinin V.G., Shaidulina A.A., Fasakhov M.A., Mikova K.D., Yasinskii S.V., Skorokhod A.S. Features of the formation of the water regime of the reservoirs of the Kama cascade. Vestn. Voronezh. Univ., 2025, no. 2. (In Russ.).
  21. Luk’yanov K. V., Koronkevich N.I. Features of the distribution of waste and return waters in the territory of the European part of Russia. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2022, vol. 86, no. 5, pp. 763–778. (In Russ.). https://doi.org/10.31857/s2587556622050077
  22. Metodicheskie ukazaniya. Metod kompleksnoi otsenki stepeni zagryaznennosti poverkhnostnykh vod sushi po gidrokhimicheskim pokazatelyam RD 52.24.643–2002 [Guidelines. Method of Comprehensive Assessment of the Degree of Pollution of Surface Waters of Land Based on Hydrochemical Indicators. RD 52.24.643–2002]. St. Petersburg: Gidrometeoizdat Publ., 2003. 49 p.
  23. Risnik D.V., Belyaev S.D., Bulgakov N.G., Levich A.P., Maksimov V.N., Mamikhin S.V., Mil’ko E. S., Fursova P.V., Rostovtseva E.L. Approaches to environmental quality regulation, legislative and scientific foundations of existing environmental regulation systems. Uspekhi Sovrem. Biol., 2012, vol. 132, no. 6, pp. 531–550. (In Russ.).
  24. Romanenko V.I. Primary production of organic matter in the process of photosynthesis in the cascade of Volga reservoirs. In Biologicheskaya produktivnost’ i kachestvo vody Volgi i ee vodokhranilishch [Biological Productivity and Water Quality of the Volga River and Its Reservoirs]. Moscow: Nauka Publ., 1984, pp. 48–60. (In Russ.).
  25. Shitikov V.K., Rozenberg G.S., Zinchenko T.D. Kolichestvennaya gidroekologiya: metody sistemnoi identifikatsii [Quantitative Hydroecology: Methods of System Identification]. Tolyatti: IEVB RAN, 2023. 463 p.
  26. Sobol’ S.V. Vodokhranilishcha v okruzhayushchei srede. Tom 1 [Reservoirs in the Environment. Vol. 1]. N. Novgorod: NNGASU, 2022. 388 p.
  27. Timofeeva L.A., Frumin G.T. Problems of standardization of surface water quality. Uchen. Zapis. Ross. Gos. Gidromet. Univ., 2015, no. 38, pp. 215–229. (In Russ.).
  28. Tomilina I.I., Gapeeva M.V., Lozhkina R.A. Assessment of the quality of water and bottom sediments of the Volga River reservoir cascade based on toxicity and chemical composition indicators. Tr. IBVV, 2018, no. 82, pp. 107–131. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0320-3557-2018-1-0015
  29. Vodokhranilishcha i ikh vozdeistvie na okruzhayushchuyu sredu [Reservoirs and Their Environment Impact]. Moscow: Nauka Publ., 1986. 367 p.
  30. Vodokhranilishcha Verkhnei Volgi [Reservoirs of the Upper Volga]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1975. 291 p.
  31. Vremennye metodicheskie ukazaniya, po kompleksnoi otsenke, kachestva poverkhnostnykh i morskikh vod [Interim Guidelines for the Comprehensive Assessment of Surface and Marine Water Quality]. Moscow: Goskomgidromet SSSR, 1986. 5 p.
  32. Vuglinskii V.G. Vodnye resursy i vodnyi balans krupnykh vodokhranilishch SSSR [Water Resources and Water Balance of Large Reservoirs of the USSR]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1991. 223 p.
  33. Yasinskii S.V., Kashutina E.A., Sidorova M.V. Diffuse pollution of water bodies in flat areas: the problem of assessment. Izv. Akad. Nauk, Ser. Geogr., 2023, vol. 87, no. 1, pp. 115–130. (In Russ.).
  34. Yasinskii S.V., Narykov A.N., Kashutina E.A., Sidorova M.V. Application of space images to assess diffuse pollution of river basins using the example of tributaries of the Cheboksary reservoir. In Materialy 17-i Vseross. otkrytoi konf. “Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa”, Moskva, 11–15 noyabrya 2019 goda [Proc. of the 17th All-Russian Open Conf. “Modern Problems of Earth Remote Sensing from Space”, Moscow, November 11–15, 2019]. Moscow: Inst. Kosmich. Issled. RAN, 2019. 129 p. (In Russ.).
  35. Ziminova N.A., Zakonnov V.V. Accumulation of biogenic elements in bottom sediments of Upper Volga reservoirs. Tr. IBVV, 1982, no. 50, pp. 62–67. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Upper Volga and Kama reservoirs and their catchment areas. The black outline shows the areas of catchment areas for which explication has been completed, red shading shows no data on explication.

Download (5MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Volumes of the reservoirs of the Upper Volga and Kama cascades at a normal backwater level. Compiled according to: (Izmailova et al., 2023)

Download (17KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Averaged difference-integral curves of water inflow into the reservoirs of the Upper Volga and Kama cascades

Download (30KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the UKIZV on the annual water content (average annual water inflow to the reservoir, m3/s): for the Upper Volga (a) and Kama (b) reservoirs

Download (30KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».