Утицај начина коришћења земљишта на квалитет суспендованог наноса у сливу реке Расине

Abstract

Земљиште као природни ресурс је коначан, неуједначеног квалитета и осетљивости на деградационе процесе и условно је обновљив. Иако се земљиште природним процесима мења, услед неодговарајућег коришћења и управљања земљишним простором, деградациони процеси могу бити убрзани и значајно интензивнијег карактера. Ерозија, као један од облика физичке деградације, присутна је глобално, а продукција ерозионог материјала зависи од великог броја фактора, појединачног или заједничког деловања. Начин коришћења земљишта у сливу утиче на продукцију и транспорт ерозионог материјала до хидрографске мреже, при чему на присуство загађујућих материја у наносу утичу тип и квалитет земљишта, чиме се дефинише квалитет наноса. На глобалном нивоу постоје јасно дефинисани критеријуми за процену стања квалитета наноса, међутим, услед различитих метода деривације референтних вредности, евидентно је одсуство хармонизације задатих критеријума. У Републици Србији, критеријуми за процену квалитета наноса су дефинисани кроз три прага вредности тј. циљна, гранична и ремедијациона вредност. У раду је кроз пирамиду физичко-хемијских својстава, концентрације штетних микроелемената, фактора мобилности и индекса загађења приказано стање квалитета земљишта и наноса. За потребе квантификације ерозионих процеса, примењени су USLE, МПЕ и WaTEM/SEDEM модел, на три различита микрослива, са аспекта начина коришћења земљишта. Дефинисан је утицај начина коришћења земљишта и типа земљишта како на количину наноса тако и на концентрацију појединих штетних микроелемената у суспендованом наносу. Значајан сегмент у раду приказан је кроз калибрацију и валидацију WaTEM/SEDEM модела, као и примену калибрисаних параметара на слив Расине. С обзиром на хетерогеност климатских, рељефних, вегетацијских, педолошких и геолошких услова, очекивано је присуство свих категорија ерозионих процеса. Резултати показују да постоји утицај антропогених активности (пољопривредне активности, атмосферска депозиција и некадашњи рудници) на повећање фактора обогаћења површинских слојева земљишта и суспендованог наноса штетним микроелементима, али и на одређени степен контаминације подручја. Такође, према вредностима заједничких индекса загађења, издвајају се три зоне контаминације у оквиру слива Расине (горњи део слива Расине, горњи део слива Грашевачке реке и појединачне мање зоне у сливу Расине). Квалитет суспендованог наноса у проучаваним микросливовима условљен је начином коришћења земљишта, нагибом и педолошко-геолошким условима. С обзиром на одређене предности и недостатке ерозионих модела, ниво њихове примене треба ускладити са постојећом базом података, а адаптацију извршити према просторној и временској резолуцији улазних параметара. У локалним оквирима, као неопходни елемент у процесу процене стања квалитета земљишта, наноса и воде, background концентрације микроелемената треба одредити директним методама, а индексе загађења адаптирати према датим условима.

Soil as a natural resource is finite, of uneven quality and sensitivity to degradation processes and is conditionally renewable. Although the soil changes by natural processes, due to improper use and land management, degradation processes can be accelerated and significantly more intensive. Erosion, as one of the forms of physical degradation, is present globally, and the production of erosion material depends on a large number of factors, with individual or joint impact. Land use/land cover in the catchment affects the production and transport of erosion material to the hydrographic network, whereby the presence of pollutants in the sediment is influenced by the type and quality of the soil, which defines the quality of the sediment. Globally, there are clearly defined criteria for assessing the state of sediment quality. However, due to different methods of derivation of reference values, there is an evident lack of harmonization of given criteria. In the Republic of Serbia, the criteria for assessing the quality of sediments are defined through three threshold values, ie. target, limit and remediation value. The paper presents the state of soil quality and sediments through a pyramid of physical and chemical properties, concentration of harmful microelements, mobility factors and pollution indices. For the purposes of quantification of erosion processes, three models (USLE, MPE and WaTEM/SEDEM) were applied to three micro-catchments, different in terms of land use. The influence of land use and soil type on the amount of sediment as well as on the concentration of certain harmful microelements in the suspended sediment is defined. An important segment in the paper is presented through the calibration and validation of the WaTEM/SEDEM model, as well as the application of calibrated parameters of the model to the river Rasina watershed. Given the heterogeneity of climate, relief, vegetation, pedological and geological conditions, the presence of all categories of erosion processes is expected. The results show that there is an impact of anthropogenic activities (agricultural activities, atmospheric deposition and former mines) on the increase of enrichment factor values in the topsoil layers and in suspended sediment by harmful microelements. According to the individual pollution indices values, there is a certain degree of contamination of the area. Also, by the analysis of complex pollution indices values, three zones of contamination within the river Rasina watershed may be distinguished (upper part of the river Rasina watershed, upper part of the Graševačka river watershed and individual smaller areas in the river Rasina watershed). The quality of suspended sediment in the studied micro-catchments is conditioned by the land use, soil type, slope and pedological-geological conditions. Given certain advantages and disadvantages of erosion models, the level of their application should be harmonized with the existing database. The adaptation should be performed according to the spatial and temporal resolution of the input parameters. As a necessary element in the process of soil, sediment and water quality assesment, on a local level, the background concentration of microelements should be determined using direct methods, while pollution indices should be adapted to the given conditions.