Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

EKOLOGO-GIDROHIMICHESKOYA ASSESSMENT OF THE CONDITION OF THE SURFACE WATER OF KARLOV OF THE STREAM

Shanina E.V. 1
1 Hakassky the state university of N. F. Katanov
Article contains results of the conducted complex research of the territory water protection of a zone of a small waterway. Therefore the current state of components of environment (the soil, an underground and surface water), affected anthropogenous factors was studied. The quality and quantitative standard of a condition of soils of the coastal territory is given, the main polluting components are revealed: oil products, heavy metals. Hydrochemical indicators of quality of an underground and surface water are estimated. The assessment of quality of water of a stream Karlov was carried out on the specific combinatory index of impurity of water (SCIIW) and the category of quality of water. As the main actual material were used given results of the chemical analysis of the selected and analysed tests of the soil, water. As a result of research the conclusion is drawn on an adverse ecological situation in the territory of the studied area.
water resources
quality of water
hydrochemical indicators
oil products sources of pollution of water
heavy metals
soil
stream
waterway

Значительный вклад в загрязнения рек вносят водотоки, расположенные в водосборном бассейне реки. Нельзя однозначно сказать, что размер загрязнения зависит только от протяженности и полноводности водного объекта, большее значение оказывает антропогенная деятельность. Наличие полноводности рек приводит к разбавлению загрязняющих компонентов, поступающих в водные объекты, при этом наиболее сложная экологическая ситуация складывается на территории, где протекающий водоток, испытывает значительную антропогенную нагрузку.

Так по данным Управления Росприроднадзора по Республике Хакасия в 2010 году в водоохраной зоне ручья Карлов было проведено складирование поврежденных узлов агрегатов и металла, извлеченных из места аварии на Саяно-Шушенской ГЭС им. П.С. Непорожнего. В ходе инспекторской проверки было выявлено, что площадка временного хранения металлолома, строительного мусора и отходов производства расположена в водоохраной пятидесятиметровой зоне ручья Карлов, при этом некоторые отдельные металлические конструкции находятся в нескольких сантиметрах от уреза воды. Площадь, на которой расположен полигон временного хранения металлолома, является водосборной площадью ручья Карлов, который в свою очередь впадает в водный объект федерального значения реку Енисей [3]. Таким образом, стало актуальным оценить вклад загрязнения береговой линии ручья Карлов, в загрязнение его поверхностных вод.

Цель исследования - проанализировать состояние компонентов окружающей среды (почвы, подземные воды) в водоохраной зоне ручья Карлов и оценить их вклад в загрязнение поверхностных вод данного водотока.

Район исследования располагается на высоте 333,09 м над уровнем моря между двумя хребтами: Джойским и Джебашским [1], в Карловом логу вдоль Карлова ручья.

Сведения о гидрологической и рыбохозяйственной характеристиках ручья Карлов в федеральной службе по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ГУ «Хакасский ЦГМС» и ФГУ «Хакасрыбвод» отсутствуют. Однако согласно натурным исследованиям установлено, что ручей имеет длину около 7,65 км. В месте впадения его в реку Енисей ручей зарегулирован железобетонной трубой, на которой имеется железная решетка для предотвращения попадания крупного мусора при весенних паводках. Зимой в русле ручья и по его берегам толщина снежного покрова достигает 1-0,7 м, в логу слой снега составляет 0,7 и более метров [4].

Материалы и методы исследования

В ходе исследования проведен сбор и анализ: литературных данных и отчетов о научно-исследовательских работах по изучению природных условий территории и состояния компонентов природной среды; проанализированы графические материалы (гидрогеологические, почвенные, климатические и другие карты и схемы) и пояснительные записки к ним.

Геоэкологическое опробование почв, подземных вод на площадке исследования осуществлялось согласно действующим нормативам. Размещение точек отбора проб проводилось в зависимости от ожидаемой структуры полей загрязнений, преобладающих направлений движения воздушных масс, особенностей подземного стока, геологического строения территории.

Анализ почв, подземных и поверхностных вод района исследования с целью установления химического загрязнения осуществлялся Центром лабораторного анализа и технических измерений по Республике Хакасия современными химическими методами, согласно ГОСТов.

Отбор проб почв осуществлялся с глубин 0-20 см и 20-40 см в 10 точках. Отбор фоновой пробы проводился против розы ветров. Химический анализ проб почвы проводился по 12 компонентам, в том числе определялось наличие тяжелых металлов и нефтепродуктов.

Забор подземной воды осуществлялся ОАО «ХакасТИСИз» из четырех скважин с учетом уклонов поверхности, направлений воздушных потоков, поверхностного и подземных стоков, таким образом откачка вод и процедура пробоподготовки проводилась согласно ГОСТ Р 51592-2000, МВИ [5].

Химический анализ состава грунтовых вод проводился по 17 компонентам на базе Центром лабораторного анализа и технических измерений по Республике Хакасия.

В поверхностных водах Карлова ручья было определенно 27 компонентов. Отбор проб проводился в 3 точках согласно ГОСТ 17.1.5.05-85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков» на всю глубину ручья (0,15 - 0,3 м) как в естественном русле (проба № 1), так и в канале (пробы № 2 и 3). За фоновый створ была взята точка № 1, расположенная выше 1,05 км по течению от площадки исследования. Расстояние от устья ручья до пробы № 1 - 1,70 км до пробы № 2 - 650 м, до пробы № 3 - в месте впадения ручья Карлов в реку Енисей.

Результаты исследования и их обсуждения

Проведенный анализ проб почвы по 12 компонентам показал, что содержание подвижных форм тяжелых металлов, таких как свинец, никель, медь, цинк, хром, кобальт, не превышало 20 мг/кг. Содержание ртути колебалось от 1,04±0,52 до 2,17±1,09 мг/кг. Ртуть обнаружена как на глубине от 0 до 20 см, так и на глубине от 20 до 40 см, причем с глубиной в одной и той же точки содержание ртути уменьшается. Её содержание не превышает ПДК во всех точках, за исключением одной пробы, в которой превышение ПДК составило 0,007 мг/кг. Суммарный показатель химического загрязнения (Zc) по ртути на глубине отбора почв от 0 до 20 см составляет 10,1, на глубине отбора проб от 20 до 40 см - 4,9, что является удовлетворительным даже для селетебной зоны (Zc не более 16).

Содержание подвижного марганца не превышало ПДК во всех пробах. Содержание подвижного марганца было различно во всех точках и колебалось в пределах от 20,40±3,67 до75,5±12,87 мг/кг. Показатели в фоновой пробе составили 75,40 ± 13,57 мг/кг.

Содержание нефтепродуктов на участке района исследования также различно. Максимальное их содержание на глубине 0-5см было отмечено в пробе 3, что превышает ПДК в 9,45 раза. Кроме того, наблюдалось превышение ПДК еще в пяти пробах: в пробе 1 (глубина 20-40 см) в 2,7раза; в пробе 3 (глубина 0-5 см) в 6,1 раза; в пробе 5 (глубина 0-20 см) в 5,27 раза; в пробе 7 (глубина 0-20 см) в 8,05 раза; в пробе 4 (глубина 20-40 см) в 1,47 раза.

Фоновое загрязнение нефтепродуктами в пределах площадки составляет 12,21 - 13,62 мг/кг. Суммарный показатель химического загрязнения нефтепродуктами на площадке на глубине отбора проб от 0 до 20 см составляет 25,8, на глубине от 20 до 40 см - 2,63, таким образом, почвы на глубине от 0 до 20 см по Zc оцениваются как неудовлетворительные.

Содержания фтора колебалось от менее 1 (пробы 1, 3) до 3,06± 1,86 (проба 9) - эти показатели не превышают ПДК. Содержание алюминия во всех пробах было менее 2, содержание нитрат-иона - менее 2,8 мг/кг.

В работе также был проведен отбор проб и химический анализ состава грунтовых вод по 17 компонентам. Вода отбиралась с глубины 5-8 м.

Результаты анализов качества воды показали, что рН воды в районе исследования нейтральная и колеблется в пределах от 6,84± 0,2 до 7,03 ± 0,2. Количество сухого осадка неодинаково в точках отбора проб воды и колеблется от 75±14 до 270±24 мг/дм3. Сухой остаток из уже существующей водозаборной скважины составил 82±16 мг/дм3.

Содержание растворимых кобальта, мышьяка, цинка, во всех пробах не превышает 0,005 мг/дм3. Содержание растворимого свинца было не выше 0,015 мг/дм3.

Определение анионов (хлоридов, сульфатов) и ионов аммония показало, что их содержание не превышает ПДК. Содержание нефтепродуктов колебалось от 0,053±0,019 до 1,88±0,47 мг/дм3.

В целом результаты исследования во всех четырех пробах близки по значению. Это объясняется небольшой площадью исследования. Кроме того, было установлено, что все загрязняющие вещества находятся в пределах ПДК, установленных для централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения (СанПиН 2.1.4.02795).

Тот факт, что загрязняющие компоненты с превышением ПДК, обнаруженные в почве не были выявлены в подземных водах, можно объяснить непродолжительным по времени антропогенным воздействием металлоконструкций на почву.

Наиболее характерными загрязняющими ингредиентами техногенного происхождения для поверхностных водных объектов России являются: нефтепродукты, фенолы, цинк, железо, алюминий, нитраты. Значительные участки водных объектов характеризуются высокой степенью загрязнения нефтепродуктами, среднегодовая концентрация которых может колебаться в пределах от 2 до 29 ПДК.

В поверхностных водах Карлова ручья было определенно 27 компонентов.

Минерализация воды в ручье Карлов колебалась от 172,0 ± 32,7 до 128,0 ± 24,3 мг/дм3. Кислотность воды была оценена как слабощелочная (рН от 7,9 ± 0,2, до 8,2 ± 0,2). Анализ проб показал, что содержание растворимых никеля, кобальта во всех пробах одинаково и не превышает 0,015 мг/дм3; содержание молибдена и алюминия составляло не более 0,04 мг/дм3; нефтепродуктов не более 0,005 мг/дм3; содержание ртути колебалось от 0,00010 ± 0,00002 мг/дм3 (в пробе выше по течению) до 0,0002 ± 0,00003 мг/дм3 (в пробе ниже по течению). Фенолов в воде обнаружено не более 0,0005 мг/дм3. Фтор-ионов в воде менее 0,5 мг/дм3.

Согласно, приказа от 18 января 2010 г. № 20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов ПДК вредных веществ в водных объектов рыбохозяйственного значения» ПДК для исследуемых компонентов представлены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты анализа воды ручья Карлов и значения ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения

№ пп

Определяемые ингредиенты

Номер пробы

ПДК, мг/дм³

проба № 1

проба № 2

проба №3

1

рН

8,1±0,2

7,9±0,2

8,2±0,2

6 - 9

2

Взвешенные вещества

3,2±0,3

менее 3,0

менее 3,0

10

3

Кобальт

менее 0,015

0,017±0,004*

менее 0,015

0,01

4

Молибден

менее 0,04

менее 0,04

менее 0,04

0,001

5

Железо общ.

менее 0,1

менее 0,1

менее 0,1

0,1

6

Медь

0,0039±0,0016*

0,0016±0,006

0,0025±0,001*

0,002

8

Кальций (Са)

24,0±0,7

22,5±0,7

27,0±0,8

180

9

Магний (Mg)

6,1±0,3

6,7±0,3

3,3±0,2

40

10

Натрий (Na)

8,0

13,6

8,9

120

12

Жесткость общая (Са +Mg)

1,70±0,03

1,67±0,03

1,62±0,03

-

13

Общая минерализация

172,0±32,7

160,0±30,4

128,0±24,3

-

14

Цинк

0,52±0,13++

0,021±0,005**

0,014±0,004*

0,01

15

Кадмий

менее 0,0002

менее 0,0002

менее 0,0002

0,005

16

Никель

менее 0,015

менее 0,015

0,016±0,004

0,01

17

Свинец

0,025±0,006***

0,009±0,003*

0,0022±0,0001

0,006

18

Марганец

менее 0,005

менее 0,005

менее 0,005

0,01

19

Ртуть, 10-3

0,10±0,02+

0,05±0,01***

0,20±0,03++

0,01

20

Мышьяк

менее 0,002

менее 0,002

менее 0,002

0,05

21

Карбонат - ион (НСО3 )

112,8±2,3

115,1±2,5

112,8±2,3

-

22

Карбонат - ион (СО3)

менее 6,0

менее 6,0

менее 6,0

-

23

Сульфаты (SO4)

0,61±0,12

0,43±0,01

0,85±0,17

100

24

Хлориды (СL)

6,6±0,3

6,9±3,3

4,9±2,3

350

26

Фосфаты общ. (по РО43)

0,055±0,008

менее 0,05

0,069±0,010

-

27

Алюминий

менее 0,04

менее 0,04

менее 0,04

0,04

28

Нефтепродукты

менее 0,005

менее 0,005

менее 0,005

0,05

29

АПАВ

менее 0,025

менее 0,025

менее 0,025

-

30

Фенолы

менее 0,0005

менее 0,0005

менее 0,0005

0,001

31

Фтор

менее 0,5

менее 0,5

менее 0,5

0,75

32

Нитраты

3,35±0,40

3,10±0,37

3,10±0,37

40

33

Нитриты

менее 0,05

менее 0,05

менее 0,05

0,08

34

Аммоний

0,10±0,03

0,12±0,04

0,11±0,04

0,5

*

Превышение ПДК в 1-2 раза

**

Превышение ПДК более 2-4 раза

***

Превышение ПДК в 4-6 раза

+

Превышение ПДК 6-10 раз

++

Превышение ПДК более 10 раз

В работе так же был рассчитан удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ). Согласно полученным расчетам, вода в ручье Карлов является:

  • умерено загрязненная по кобальту и свинцу (проба № 2), по меди (пробы 1, 3), по цинку (проба № 3) (превышение ПДК в 1-2 раза);
  • загрязненной по цинку (проба № 2) (превышение ПДК в более 2-4 раз);
  • грязной по свинцу (проба № 1), ртути (проба № 2) (превышение ПДК в 4-6 раз),
  • очень грязная по ртути в точке № 1 (превышение ПДК более 6-10 раз),
  • чрезвычайно грязная по ртути в точке № 3 (превышение ПБК более 10 раз). По остальным компонентам не наблюдается превышения ПДК и по УКИЗВ вода может считаться чистой.

Таким образом, воды ручья Карлов, впадая в реку Енисей, вносят свой вклад в ее загрязнение.

Заключение

По данным территориального отдела водных ресурсов по Республике Хакасия и территориального органа федеральной службы государственной статистики по Республике Хакасия река Енисей в трех километрах ниже поселка Черемушки отнесена к категории 3Б, то есть очень грязная [2]. Как показали проведенные исследования, вклад в загрязнения поверхностных вод реки Енисей вносят не только большие промышленные предприятия, сбрасывающие свои стоки в реку, но и такие малые небольшие водотоки, как ручей Карлов, водоохранная зона которого подверглась значительному (катастрофическому с экологической точки зрения) антропогенному воздействию.

Данные исследования проведены при финансовой поддержке инженерно-изыскательской организации ОАО «Хакасский трест инженерно-строительных изысканий», г. Абакан

Рецензенты:

Величко Н.А., д.т.н., профессор, зав. кафедрой ТЖЭМ и ПКП Красноярского государственного аграрного университета (КрасГАУ), г. Красноярск.

Рубчевская Л.П., д.х.н., профессор Сибирского государственного технологического университета (СибГТУ), г. Красноярск.