CC BY
41
УДК 556.5(571.61)
DOI: 10.24411/1728-323X-2019-12025
ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЛЫХ РЕК В РАЙОНЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ
СТАНЦИИ
А. П. Пакусина, профессор,
ФГБОУ ВО Дальневосточный государственный
аграрный университет,
Т. П. Платонова, доцент,
ГОАУДПО Амурский областной институт
развития образования,
В статье рассмотрены результаты исследований малых рек в районе эксплуатации нефтеперекачивающей станции 29 в Амурской области. Высокое содержание органических веществ и насыщенность воды кислородом в р. Архара свидетельствует об эвтрофи-ровании, которое сдерживается коротким сроком гидрологического лета. Содержание выше ПДК общего железа, силикатов обусловлено региональными особенностями. Ортофосфаты, обнаруженные в реках Урил и Сухуша, имеют пирогенное происхождение. В реках Архара, Урил, Сухуша присутствует повышенное содержание полифосфатов. Суммарное содержание летучих фенолов и нефтепродуктов в реках не превысило ПДК. Полученные результаты гидрохимических показателей малых рек являются основой для дальнейшего изучения антропогенной нагрузки на водотоки территории эксплуатации нефтеперекачивающей станции.
The article considers the results of the studies of small rivers in the area of operation of the Oil Pump Station 29 in the Amur Region. The high content of organic substances and the saturation of water with oxygen in the Arkhara River indicates eutrophication, which is restrained by a short period of hydrological summer. The content above MPC of total iron and silicon is due to regional peculiarities. The orthophosphates found in the rivers of Uril and Suhusha are of pyrogenic origin. In the rivers of Arkhara, Uril, Suhusha the high content of polyphosphates is identified. The total content of volatile phenols and petroleum products in the rivers did not exceed the MPC. The results of hydrochemical parameters of small rivers are the basis for the further study of anthropogenic load on the watercourses of the territory of operation of the Oil Pumping Station.
Ключевые слова: малая река, эвтрофирование, органическое вещество, Амурская область.
Keywords: a small river, eutrophication, organic substances, the Amur Region.
Строительство нефтеперекачивающей станции (НПС-29), промежуточной станции на 3461-м км трассы магистрального нефтепровода Восточная Сибирь — Тихий океан велось с августа 2015 г. по ноябрь 2017 г. в пос. Архара Амурской области. Трубопроводная система обеспечивает транспортировку нефти из месторождений Сибири до предприятий Дальнего Востока и стран Азиатско-Тихоокеанского региона. Построенная с учетом передовых технологий НПС-29 характеризуется высоким уровнем надежности и минимальным воздействием на окружающую среду. Необходимость мониторинговых исследований окружающей среды продиктована тем обстоятельством, что на территории Хингано-Архаринской низменности расположены водно-болотные угодья Государственного природного заповедника «Хинганский», где обитают исчезающие виды птиц — японский журавль Grus japonensis (S. Müller, 1776), дальневосточный аист Ciconia boyciana (Swin-hoe, 1873). Малые реки чутко реагируют на техногенные загрязнения, поэтому изучение их экологического состояния является актуальной задачей.
Объекты и методы исследований
Районом исследования являются левобережные притоки Среднего Амура: река Архара, в которую впадает 18 малых рек, в том числе река Илга длиной 34 км, река Сухуша длиной 36 км и река Ерахта длиной 65 км, река Урил с притоком Ильча, река Кундурка. Река Архара длиной 155 км впадает в протоку Михайловская реки Амур в 27 км от устья, площадь бассейна составляет 8750 км2, расход воды 82,1 м3/с, среднее значение коэффициента густоты речной сети водосбора 0,60 км/км2, заболоченность водосбора 9 % площади бассейна [1]. Река Урил длиной 105 км впадает в Амур в 1562 км от устья, площадь водосбора 1100 км2, среднее значение коэффициента густоты речной сети водосбора Урила составляет 0,37 км/км2, заболоченность водосбора составляет 28 % [2]. Реки относятся к дальневосточному типу питания, наибольшее количество осадков (до 92 % от годовой суммы) выпадает летом. Климат ультраконтинентальный с мусонными чертами.
Пробы воды отбирали весной и летом 2016 и 2017 гг. Гидрохимические показатели определяли согласно ПНД Ф. Численность микроорганизмов группы фенолокисляющих бактерий определяли на минеральной среде, содержащей 1 мг/л фенола. Численность микроорганизмов, окисляющих нефте-углеводороды, определяли на синтетической калиево-дрож-жевой среде с добавлением дизельного топлива в концентра-
Таблица 1
Станции отбора проб
Название реки Координаты
Архара N 49°23 ' 57" с.ш. E 130°8'4" в. д.
Ерахта N 49°24'47" с.ш. E 130°17'29" в.д.
Илга N 49°25 ' 53" с.ш. E 130°13'20" в.д.
Сухуша N 49°22'41" с.ш. E 130°12 ' 47" в.д.
Урил N 49°15 ' 58" с.ш. E 130°30'28" в.д.
Ильча N 49°15'39" с.ш. E 130°32'4" в.д.
Кундурка N 49°6 ' 53" с.ш. E 130°44' 52" в.д.
ции 0,1 %. Первичную обработку полученных результатов роста микроорганизмов в жидких средах проводили с использованием статистических таблиц Мак-Креди [3]. Статистическую, графическую обработку результатов и анализов исследований выполняли с использованием пакета программ «MS Excel».
Результаты исследований и их обсуждение
Температура воды в реках Архара и Сухуша соответствует климатической норме. Однако в реках Кундурка и Ерахта низкая: 12,9 и 12,8 °С соответственно летом, 4,2 и 3,8 °С весной, что обусловлено выходом родников. В реках Ильча и Урил вода прогревается лучше: температура 8 и 9,8 °С весной, 18,2 и 17,8 °С — летом. Гидрологическое лето продолжается с третьей декады мая до первой декады сентября, гидрологическая весна — с конца апреля до середины мая, осень — с конца сентября до середины октября. Почти полгода малые реки находятся подо льдом, промерзая до дна.
Кислотно-основные свойства (рН) речных вод изменялись от слабокислых до кислых. Низкие значения рН (5,4—5,6) отмечены весной 2017 г. в воде рек Ильча и Ерахта. Во всех остальных реках рН менялась от 6,3 до 6,9 (таблица 2). На изучаемой территории преобладают аллювиальные и пойменные почвы при значительном участии болотных и луговых типов [4]. В услови-
ях южной границы вечной мерзлоты и переувлажнения почвы формируются поверхностные воды малой минерализации. Удельная электропроводность воды, которая является показателем минерализации, невысокая и изменяется в пределах от 33,1 до 72,5 мкСм/см.
Цветность воды менялась в широких пределах, что обусловлено присутствием и аллохтон-ным привнесением с территории водосбора водорастворимых гумусовых соединений. Летом воды высокоцветные, так как значения цветности по бихромат-кобальтовой шкале изменяются в пределах от 130° (река Кундурка) до 279° (река Ильча), весной цветность низкая — от 21° (река Илга) до 85° (река Архара). Повышенная цветность вод летом обусловлена высоким содержанием соединений железа. Высокое содержание железа в поверхностных водах, притоках реки Амур — характерная природная особенность территории [5].
Реки характеризуются очень высокими показателями перманганатной окисляемости, что свидетельствует о присутствии большого количества органических веществ в воде (таблица 2).
Загрязненными реками органическими веществами являются Архара и Ильча, наиболее чистыми — реки Илга и Ерахта. Низкие абсолютные показатели растворенного кислорода в реке Ильча (насыщаемость воды кислородом от 56 до 87 %) согласуются с высокими показателями перманганатной окисляемости и БПК5, которые свидетельствуют о высоком содержании в воде органических соединений. Наиболее высокое содержание легкоокисляемых соединений (по показателю БПК5) обнаружено в воде реки Урил, а летом также в реках Кундурка, Ильча. Насыщаемость воды кислородом наиболее высокая в воде реки Архара (от 107 до 132 %). Высокое содержание органических веществ в сочетании с высокими показателями растворенного кислорода свидетельствует об эвтрофировании реки Архара. Интерес представляет река Сухуша: по словам местных жителей в ней не водится рыба. В Суху-
Таблица 2
Обобщенные показатели загрязненности воды, 2016—2017 гг.
Место отбора рН Цветность воды, °(Cr—Co) УЭП, мкСм/см Окисляемость перман-ганатная, мг О/дм3 Растворенный кислород, мг О/дм3 БПК5, мг 02/дм3
Архара Ерахта Илга Сухуша Урил Ильча Кундурка 6.3-6,5/6,4* 5,6-6,6/6,1 6,6-6,8/6,7 6,5-6,6/6,6 6,8-6,9/6,8 5.4-6,5/5,9 6.5-6,8/6,7 85-167/126 31-140/85 21-160/90 32-269/126 28-201/114 21-279/150 21-130/75 38-46/42 39-49/44 31-85/58 32-57/44 53-58/55 33-62/47 31-72/52 11,3-12,1/11,7 5,2-7,8/6,5 4,9-8,8/6,8 5,5-8,8/7,1 8.4-9,9/9,1 6,2-12,7/9,8 8.5-8,8/8,6 10,7-11,2/10,9 10,6-11,3/10,9 11,3-12,3/11,8 6.6-7,8/7,2 9.7-10,3/10,0 5,4-6,5/5,9 11,9-12,3/12,1 0,8-1,0/0,9 0,3-0,4/0,3 0,2-0,4/0,3 0,2-0,4/0,3 2,5-3,8/3,1 0,2-2,4/1,3 0,2-2,7/1,4
* минимальное-максимальное/среднее значение
Таблица 3
Содержание биогенных элементов в воде рек
Место Нитратный азот, Ортофосфаты, Полифосфаты, Общее железо, Силикатион,
отбора м^-Шз/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3
Архара 0,04-0,2/0,12 0,05-0,058/0,05 5,47 0,87-0,91/0,89 7,5-9,1/8,1
Ерахта 0,05-0,23/0,14 0,012-0,1/0,06 - 0,6-0,93/0,76 12,8-17,8/15,3
Илга 0,06-0,31/0,18 0,013-0,088/0,05 - 0,6-0,81/0,7 16,1-20,1/18,5
Сухуша 0,45-0,76/0,6 0,119-0,22/0,17 4,38 0,59-1,59/1,09 25,3-26,1/25,7
Урил 0,12-0,68/0,4 0,019-0,158/0,09 6,08 1,21-1,63/1,42 24,3-29,7/26,9
Ильча 0,13-1,46/0,8 0,05-0,205/0,12 - 0,28-1,79/0,54 13,1-23,5/18,3
Кундурка 0,45-13,76/7,1 0,013-0,048/0,03 - 0,52-0,78/0,65 12,1-13,6/12,87
* полифосфаты не обнаружены
ше не самое высокое содержание органических веществ (по показателям перманганатной окис-ляемости и БПК5), однако насыщаемость кислородом низкая — от 60 до 88 %.
Приоритетной формой содержания соединений азота являются нитраты. Нитритный азот в период исследований обнаруживался в следовых количествах. Содержание в воде аммонийного азота небольшое: от 0,05 до 0,11 мг М-МЩ/дм3 в воде рек Урил, Сухуша; до 0,22 мг М-МЩ/дм3 в воде реки Архара. Наиболее высокое содержание нитратного азота в воде реки Кундурка (таблица 3). В содержании соединений азота наблюдается сезонная динамика: летом содержится минимальное количество. Формы азота в воде взаимосвязаны с физико-химическими параметрами в разные сезоны года, с процессами нитрификации и денитрификации, которые происходят в реках [6]. Соединения азота — это основной фактор, который оказывает влияние на качество воды рек в сезон дождей, соединения фосфора — основной фактор в сухой сезон [7].
Высокое содержание ортофосфатов весной 2017 г. обнаружено в реках Урил и Сухуша. Вероятно, ортофосфаты имеют пирогенное происхождение, так как ежегодно в поймах рек и на сельскохозяйственных угодьях выжигается трава, происходят пожары. В реках Архара, Урил и Сухуша летом присутствовало повышенное содержание полифосфатов, что обусловлено антропогенным фактором. Этот факт можно объяснить повышенной водностью рек из-за обильных дождей, и полифосфаты в малые реки поступили из Амура, так как являются его притоками. Избыток фосфора на водосборной территории малых рек, переносимый стоком, является причиной водной эвтрофикации — серьезной глобальной проблемы качества воды [8].
Высокое содержание соединений железа от 1 ПДК до 8 ПДК и силикат-иона от 1 ПДК до 2,5 ПДК обусловлено природными факторами.
Содержание загрязняющих веществ, например, нефтепродуктов, фенолов не превышало ПДК (таблица 4). Концентрация поверхностно-активных веществ, которые свидетельствуют об антропогенном загрязнении, не превысила ПДК.
Небольшие количества углеводородов в воде рек образуются в процессе метаболизма водных организмов. Фенолы могут присутствовать в речных водах в результате их образования при гниении растительных остатков или попадания в воду животноводческих стоков. Присутствие фе-нолокисляющих и нефтеокисляющих бактерий в структуре микробных комплексов можно связать с процессами самоочищения, главным образом, от автохтонных органических соединений, которые продуцируются в водоеме в результате жизнедеятельности биоценоза.
Распространение индикаторных нефтеокис-ляющих и фенолокисляющих микроорганизмов в приповерхностных водах было минимальным (таблица 5), что подтверждает фоновое содержание нефтепродуктов и фенолов в реках.
Таблица 4 Содержание загрязняющих веществ
Место отбора Нефтепродукты, мг/дм3 Фенолы, мг/дм3 АПАВ, мг/дм3
Урил 0,011 0,0005 <0,1
Архара 0,009 0,0005 <0,1
ПДК(рыб-хоз) 0,05 0,001 0,1
Таблица 5
Численность микрофлоры, указывающая на наличие фенолов и нефтепродуктов, 2017 г.
Численность Численность
Место фенолокисляющих нефтеокисляющих
отбора микроорганизмов, микроорганизмов,
тыс. кл/мл тыс. кл/мл
Река Урил 0,9 5,0
Река Архара 0,4 3,0
Заключение
Высокое содержание органических веществ в сочетании с высокими показателями растворенного кислорода свидетельствует об эвтрофирова-нии реки Архара. Низкие абсолютные показатели растворенного кислорода в реке Ильча согласуются с высокими показателями перманганатной окисляемости и БПК5, которые свидетельствуют о высоком содержании в воде органических соединений. Наиболее высокое содержание нитратного азота, который является приоритетной формой содержания азота в воде, характерно для рек Кундурка, Ильча и Сухуша. Ортофосфаты, обнаруженные в реках Урил и Сухуша, имеют пирогенное происхождение, так как ежегодно в поймах рек полыхают пожары. В реках Архара, Урил и Сухуша присутствует повышенное содержание полифосфатов, что обусловлено хозяйст-
венной деятельностью человека. Высокое содержание в водах рек общего железа и силикатов является региональной особенностью.
Фоновое содержание нефтепродуктов и фенолов в реках характеризуется их минимальным количеством и сопровождается минимальным распространением индикаторных нефтеокисляющих и фенолокисляющих микроорганизмов в поверхностных водах.
Полученные результаты гидрохимических показателей малых рек являются основой для дальнейшего изучения антропогенной нагрузки на водотоки территории эксплуатации нефтеперекачивающей станции (НПС-29).
Авторы статьи благодарят В. А. Кастрикина, заместителя директора по научной работе Хинган-ского государственного природного заповедника, за помощь в отборе проб.
Библиографический список
1. Государственный водный реестр: река Архара - [Электронный ресурс]. - http://www.textual.ru/gvr/index.php?card= 291863 (дата обращения 05.12.2018.)
2. Государственный водный реестр: река Урил - [Электронный ресурс]. - http://www.textual.ru/gvr/index.php?card= 291785 (дата обращения 05.12.2018.)
3. Руководство по методам биологического анализа морской воды и донных отложений // Под ред. Цыбань А. В. -Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 191 с.
4. Онищук В. С., Панасюк А. Н. Комплексная характеристика почвенных ресурсов равнинных ландшафтов Приамурья. Книга первая // Благовещенск: Издательство ДальГАУ, 2010. - 324 с.
5. Шамов В. В., Ониши Т., Кулаков В. В. Сток растворенного железа в реках бассейна Амура в конце ХХ века // Водные ресурсы. - 2014. - Т. 41, № 2. - С. 206-215.
6. Bu H., Meng W., Zhang Y. Nitrogen pollution and source identification in the Haicheng River basin in Northeast China // Science of the Total Environment. - 2011. - Vol. 409. - P. 3394-3402.
7. Wang J., Fu Z., Qiao H., Liu F. Assessment of eutrophication and Water quality in the estuarine area of Lake Wuli, Lake Taihu, China // Science of the Total Environment. - 2019. - Vol. 650. - P. 1392-1402.
8. Goyette J. O., Bennett E. M., Maranger R. Low buffering capacity and slow recovery of anthropogenic phosphorus pollution in watersheds // Nature Geoscience. - 2018. - Vol. 11. - P. 921-925.
ENVIRONMENTAL AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF SMALL RIVERS IN THE AREA OF OPERATION OF THE OIL PUMPING STATION
A. P. Pakusina, Professor, Far Eastern State Agricultural University, [email protected],
T. P. Platonova, Associate Professor, Amur Regional Institute of Education Development, [email protected]
References
1. Gosudarstvennyj vodnyj reestr: reka Arhara [The state water register: the river of Arkhara]. available at: www.textual.ru/gvr/ index.php?card=291863, date of access 05.12.2018.
2. Gosudarstvennyj vodnyj reestr: reka Uril [The state water register: the river of Uril]. available at: www.textual.ru/gvr/in-dex.php?card=291785, date of access 05.12.2018.
3. Rukovodstvo po metodam biologicheskogo analiza morskoj vody i donnyh otlozhenij pod red. Cyban' A. V. L. Gidromete-oizdat. [Guidelines on methods of biological analysis of seawater and sediments: Textbook. Ed. A. V. Tsyban.]. Leningrad: Hydrometeoizdat, 1980. 191 p. (in Russian).
4. Onischuk V. S., Panasyuk A. N. Kompleksnaya harakteristika pochvennyh resursov ravninnyh landshaftov Priamur'ya. Kniga pervaya [Comprehensive characteristic of soil resources of the plain landscapes of the Amur region]. Blagoveshchensk: Izda-tel'stvo Dal'GAU, 2010. 324 p. (in Russian).
5. Shamov V. V., Onishi T., Kulakov V. V. Stok rastvoryonnogo zheleza v rekah bassejna Amura v konce XX veka [Dissolved iron runoff in Amur basin rivers in the late 20th century]. Water Resources. 2014. Vol. 41, No 2. P. 201—209.
6. Bu H., Meng W., Zhang Y. Nitrogen pollution and source identification in the Haicheng River basin in Northeast China. Science of the Total Environment. 2011. Vol. 409. P. 3394—3402.
7. Wang J., Fu Z., Qiao H., Liu F. Assessment of eutrophication and Water quality in the estuarine area of Lake Wuli, Lake Taihu, China. Science of the Total Environment. 2019. Vol. 650. P. 1392—1402.
8. Goyette J. O., Bennett E. M., Maranger R. Low buffering capacity and slow recovery of anthropogenic phosphorus pollution in watersheds. Nature Geoscience. 2018. Vol. 11. P. 921—925.
