Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ЭКОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД КАРЛОВА РУЧЬЯ

Шанина Е.В. 1
1 ФГБОУ ВПО Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова (ХГУ им. Н. Ф. Катанова)
Статья содержит результаты проведенного комплексного исследования территории водоохраной зоны малого водотока. В результате чего было изучено современное состояние компонентов окружающей среды (почва, подземные и поверхностные воды), испытывающих воздействие антропогенных факторов. Дана качественная и количественная оценка состояния почв прибрежной территории, выявлены основные загрязняющие компоненты: нефтепродукты, тяжелые металлы. Оценены гидрохимические показатели качества подземных и поверхностных вод. Оценка качества воды ручья Карлов проводилась по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ) и разряду качества воды. В качестве основного фактического материала были использованы данные результатов химического анализа отобранных и проанализированных проб почвы, воды. В результате исследования сделан вывод о неблагоприятной экологической ситуации на территории исследуемого района.
водные ресурсы
качество воды
гидрохимические показатели
нефтепродукты источники загрязнения воды
тяжелые металлы
почва
ручей
водоток
1. Гидрологическая изученность бассейна реки Енисей. – Л.: Гидрометеоиздат, 1983. – 380 с.
2. О состоянии окружающей среды Республики Хакасия в 2012году: гос. доклад. – Абакан: РИЦ ОРИОН, 2013. – 128 с.
3. Об участии государственных инспекторов Управления Росприроднадзора по Республике Хакасия в качестве привлеченных специалистов / Официальный сайт Федеральной службы по надзору в сфере природопользования. Новости. Режим доступа: http://rpn.gov.ru/node/2588 (дата обращения 29.07.2014).
4. СШ ГЭС паводок: идет осмотр ручьев за платиной [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://energyfuture.ru/ssh-ges-pavodok-idet-osmotr-ruchev-za-plotinoj (дата обращения 29.07.2014).
5. Шанина Е.В. Обустройство площадок временного нахождения демонтированных конструкций и оборудования, а также емкостей для временного хранения масла, слитого из оборудования: отчет инженерно-экологических изысканий. – Абакан: ОАО «ХакасТИСИз, 2010. – 99 с.

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.


Библиографическая ссылка

Шанина Е.В. ЭКОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД КАРЛОВА РУЧЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 4. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=14328 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074