CC BY
315ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЕ И ГЕОХИМИЯ
УДК 556.114 (282.251.1)
В.И. Уварова
ГИДРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОТОКОВ
НИЖНЕЙ ОБИ
Представлены результаты гидрохимических исследований в бассейне Нижней Оби. Приводятся данные по уровню загрязнения вод и донных отложений нефтепродуктами, фенолами, СПАВ, тяжелыми металлами в летний и зимний периоды 2001 г.
Гидрохимия, загрязнение, поверхностные воды, формирование химического состава вод, нефтяное загрязнение, тяжелые металлы, качество воды водоемов, донные отложения.
На современное экологическое состояние бассейна р. Оби — крупнейшей реки Западной Сибири — оказывает негативное влияние интенсификация хозяйственной деятельности. Под действием антропогенных факторов, в частности из-за попадания большого количества сточных вод, содержащих отходы промышленного производства, бытовых стоков, происходит изменение химического состава воды. Многократно отмечались факты загрязнения вод Оби нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами, соединениями азота [Бабушкин и др., 2007; Темерев, 2008; Калинин, 2010]. Техногенное воздействие проявляется и в бассейне Нижней Оби, достаточно удаленном от основных его источников — многочисленных нефтяных месторождений Среднего Приобья. Это определяет актуальность изучения гидрохимических показателей при анализе экологической ситуации в регионе. Цель работы — дать оценку гидрохимического режима, качества вод и донных отложений в бассейне Нижней Оби в условиях усиления техногенного воздействия.
Протяженность Нижней Оби от устья р. Иртыша до впадения в Обскую губу составляет 1118 км. Замыкающий створ у г. Салехарда принят за речную границу на Оби. От устья р. Иртыша до п. Перегребное р. Обь течет в одном глубоком русле, ниже делится на Большую и Малую Обь, близ Салехарда происходит их слияние. Природные условия в бассейне Нижней Оби, определяющие формирование стока, специфичны из-за континентальности климата, наличия вечномерзлых пород, глубокого и длительного сезонного промерзания почвогрунтов, растущей заболоченности таежного севера.
Литогенная основа ландшафтов на рассматриваемой территории представлена четвертичными отложениями преимущественно морского и озерноаллювиального генезиса, по гранулометрическому составу они разнообразны — от глин до песков. По внутригодовому распределению стока реки относятся к району с абсолютным преобладанием весеннего стока; питание рек преимущественно снеговое, доля грунтового питания мала [Атлас..., 1971]. На изучаемой территории количество осадков значительно превышает испаряемость. Все эти факторы в совокупности способствуют формированию гидрокарбонатных поверхностных вод преимущественно с малой и средней минерализацией [Ресурсы..., 1973].
Материалы и методика исследований
Исследования состава воды и донных отложений проводились в летнюю межень 2001 г. на р. Большая Обь от п. Казым-Мыс до п. Катравож (ниже впадения р. Собь), на р. Малая Обь от п. Илья-Горт до п. Шурышкары, на р. Оби в районе г. Салехарда, п. Аксарка и п. Салемал. В зимний период пробы воды отбирались на р. Оби выше и ниже г. Салехарда, на р. Полуй ниже города. Химические анализы воды и донных отложений, результаты которых рассматриваются в настоящей статье, проводились в аккредитованной лаборатории «Госрыбцентра» в соотвествии с утвержденными нормативными документами. Качество поверхностных вод оценивалось по ПДК вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов [Перечень., 1999] и согласно комплексной экологической классификации [Оксиюк и др., 1993].
Результаты и обсуждение
Результаты исследований, характеризующие химический состав водотоков Нижней Оби, представлены в табл. 1-3.
Для водоемов Нижней Оби характерно снеговое питание, оно обусловливает малую минерализацию воды с преобладанием ионов НСО3- и Са+2, которые доминируют в составе атмосферных осадков Тюменского севера [Доро-жукова, 2004]. Залегающие под снежным покровом мерзлые почвы являются своеобразным водоупором, и талые воды способны растворять только те соли, которые заключены в самом верхнем слое почвы. Преобладание у реки снегового питания вызывает резкое понижение минерализации во время половодья. Максимальная минерализация наблюдается зимой. Для водного режима реки исследуемой территории характерны весеннее или весеннелетнее половодье и летне-осенняя межень.
По солевому составу, согласно классификации О.А. Алекина, воды Нижней Оби в августе 2001 г. относились к маломинерализованным, гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Общая сумма ионов в воде р. Большая Обь изменялась от 114 мг/дм3 у п. Казым-Мыс до 121 мг/дм3 ниже устья р. Со-би, в воде р. Малая Обь — от 115 мг/дм3 в районе п. Шурышкары до 131 мг/дм3 у п. Илья-Горт, в воде р. Оби — от 116 мг/дм3 выше г. Салехарда до 113 ниже п. Салемал (табл. 1). Из анионов в воде реки преобладали гидрокарбонаты, содержание их находилось в пределах 73,2-79,3 мг/дм3. Общая жесткость, обусловленная присутствием ионов кальция и магния, в летний период составляла менее 1,5 мг-экв./дм2: вода «очень мягкая». Содержание кальция изменялось в пределах 8,0-16,0 мг/дм3, магния — 3,4-8,7 мг/дм3. Количество ионов кальция в обской воде в 2-3 раза выше по сравнению с магнием. Содержание хлоридов и сульфатов в период исследований было невысоким. Резких колебаний в содержании хлоридов и сульфатов не отмечалось. Минимальное количество хлоридов — 5,7 мг/дм3 зафиксировано в районе п. Салемал, в воде р. Малая Обь количество хлоридов было выше и составляло 7,8-8,5 мг/дм3. Содержание сульфатов в воде р. Малая Обь изменялось в пределах 5,76-9,6 мг/дм3, в воде р. Обь — 4,8-7,68 мг/дм3. В нижнем течении р. Оби минерализация воды снижена за счет увеличения доли снегового питания. Изменение минерализации и состава речных вод носит сезонный характер, что обусловлено изменением в течение года соотношения различных источников питания реки. При увеличении поверхностного стока во время половодья минерализация речной воды падает, а при его уменьшении и увеличении доли грунтового питания — возрастает. Содержание кальция, магния, хлоридов и сульфатов изменяется аналогично изменению минерализации. Это хорошо видно на примере р. Оби в зимний (подледный) период и
летнюю межень. Так, в зимний период 2001 г. общая сумма ионов на участке выше г. Салехарда составляла 289,7 мг/дм3, ниже города — 265,3 мг/дм3, в летнюю межень — 116,4 и 114,5 мг/дм3 соответственно. Содержание хлоридов в зимний период изменялось от 14,2 до 16,3 мг/дм3, в летнюю межень уменьшалось до 7,1 мг/дм3, количество сульфатов варьировало в пределах 19,2-21,1 мг/дм3 в подледный период и снижалось в летний период до 5,767,68 мг/дм3 (табл. 1, 2). По величине водородного показателя в подледный период реакция была близка к нейтральной — рН в среднем 6,7 ед.; в летний период наблюдалось незначительное подщелачивание, значение рН изменялось в пределах 7,28-7,4 ед. Все водоемы Нижней Оби связаны между собой многочисленными протоками, поэтому резких различий в химическом составе воды не отмечалось.
Таблица 1
Солевой состав воды водотоков Нижней Оби, мг/дм3 (август 2001 г.)
Место отбора проб рН НСО3 Жестк. общ., мг-экв./дм3 Са Мд С1 О ф. Ыа + К
р. Большая Обь Выше на 0,5 км 7,25 73,2 1,16 14,4 5,35 7,1 5,76 8,28 114,11
пос. Казым-Мыс Выше на 0,5 км 7,21 73,2 1,12 8,0 8,75 7,1 5,28 8,97 111,3
пос. Горки Выше на 0,5 км 7,22 73,2 1,16 16,0 4,37 7,1 6,72 8,74 116,13
п. Питляр Выше на 0,5 км 7,21 73,2 1,08 16,0 3,4 7,1 7,2 10,81 117,71
устья р. Собь Ниже на 0,5 км 7,25 73,2 1,1 16,0 3,65 7,1 9,6 11,5 121,0
устья р. Собь р. Малая Обь Выше на 0,5 км 7,23 79,3 1,04 12,0 5,35 8,5 9.6 16.1 130,85
п. Илья-Горт Выше на 0,5 км 7,21 79,3 1,02 15,2 5,35 7,8 9,12 11,73 128,54
п. Мужи Выше на 0,5 км 7,15 73,2 1,16 13,6 5,83 7,8 5,76 8.74 114,94
п. Шурышкары р. Обь Выше на 0,5 км 7,20±0,1 73,2 1,12 12,0 6,32 7,10 7,68 10,1 116,42
г. Салехарда Ниже на 0,5 км 7,21 ±0,1 73,2 1,12 14,4 4,80 7,1 5,76 9,20 114,49
г. Салехарда Ниже на 0,5 км 7,18±0,1 73,2 1,14 14,0 5,35 5,68 5,28 7,59 111,1
п. Аксарка Выше на 0,5 км 7,15±0,1 73,2 1,16 14,4 5,35 5,68. 4,80 6,90 110,36
п. Салемал Ниже на 0,5 км 7,10±0,1 73,2 1,18 14,2 5,71 6,39 5,76 7,36 112,64
п. Салемал
К биогенным элементам в природных водах относятся соединения азота и фосфора. Они имеют особое значение для развития жизни в водоемах, входят в состав тканей каждого живого организма, без них не могли бы развиваться водные растения и животные [Алекин, 1989]. В свою очередь, концентрации биогенных элементов и их режим целиком зависят от интенсивности биохимических и биологических процессов, происходящих в водоемах. В период исследований в воде Оби и Малой Оби из всех соединений группы азота больший процент приходился на ионы аммония. Содержание их в воде колебалось в узком диапазоне (0,38-0,52 мг/дм3).' Количество нитратов в воде
р. Оби было меньше в 2-3 раза и изменялось в пределах 0,1-0,23 мг/дм3. Повышенная концентрация ионов аммония отмечена выше п. Казым-Мыс (0,51 мг/дм3), выше устья р. Собь (0,52 мг/дм3) и ниже г. Салехарда (0,5 мг/дм3). На остальных станциях количество аммонийного азота изменялось в пределах 0,37-0,46 мг/дм . Нитритов в исследуемый период не обнаруживалось (табл. 3).
Таблица 2
Химический состав воды рек Оби и Полуй в зимний период 2001 г., мг/дм3
Место отбора проб рН НСО3 Ы/ЫН4 N/N02 N/N03 Реобщ РО4 Окисл. пер-манг., мгО/дм3 Жестк. общ., мг-экв./дм3 Са Мд С1 04 (Л № + К БПК5
р. Обь, выше на 0,5 км г. Салехарда 6,7 183,0 0,44 0,07 0,17 1,78 0,33 8,0 2,6 36,0 9,72 14,2 19,2 27,6 289,72 1,8±0,46
р. Обь, ниже на 0,5 км г. Салехарда 6,/ 158,6 0,5 0,03 0,1 2,5 0,57 13,6 2,2 32,0 7,3 16,33 21,1 29,9 265,26 2,6±0,67
р. Полуй, ниже г. Салехарда 6,4 97,6 0,54 0,02 0,08 3,7 1,41 16,0 1,2 12,0 7,3 21,3 23,05 34,04 195,29 2,0±0,52
Также в период наблюдений было определено содержание в воде неорганического фосфора. Как и для азота, биологический круговорот фосфора является основным фактором, определяющим его концентрацию. В вегетационный период происходит уменьшение количества фосфатов за счет интенсивного потребления биотой. В воде р. Оби в августе 2001 г. содержание фосфатов колебалось в пределах 0,21-0,35 мг/дм3. Повышенные концентрации отмечались в воде р. Оби ниже г. Салехарда — 0,35 мг/дм3, выше п. Казым-Мыс — 0,31 мг/дм3. В зимний период содержание фосфатов ниже г. Салехарда увеличилось до 0,57 мг/дм3 против 0,35 мг/дм3 в летний период.
Таблица 3
Содержание органических и биогенных веществ в воде водотоков Нижней Оби, мг/дм3 (август 2001 г.)
Место отбора проб N^4 N/N02 N/N03 РО4 Р еобщ. БПК5 Окисл. перманг., мг/дм3
р. Большая Обь
Выше на 0,5 км п. Казым-Мыс 0,51 < 0,006 0,23 0,31 1,10 1,4 16,8
Выше на 0,5 км п. Горки 0,43 < 0,006 0,21 0,22 0,96 2,0 17,6
Выше на 0,5 км п. Питляр 0,42 < 0,006 0,20 0,21 0,97 1,6 16,9
Выше на 0,5 км устья р. Собь 0,52 < 0,006 0,26 0,22 1,00 1,5 17,2
Ниже на 0,5 км устья р. Собь 0,40 < 0,006 0,20 0,22 0,96 2,4 14,8
р. Малая Обь
Выше на 0,5 км п. Илья-Горт 0,23 1,03 1,2 14,0
Выше на 0,5 км п. Мужи 0,38 < 0,006 0,11 0,23 1,00 1,0 16,0
Выше на 0,5 км п. Шурыш- 0,37 < 0,006 0,18 0,24 1,30 1,0 16,2
кары
р. Обь
Выше на 0,5 км г. Салехарда 0,39 < 0,006 0,19 0,3 1,12 1,4 14,8
Ниже на 0,5 км г. Салехарда 0,50 < 0,006 0,17 0,35 1,05 1,4 17,2
Ниже на 0,5 км п. Аксарка 0,19 0,23 0,78 1,6 15,2
Выше на 0,5 км п. Салемал 0,41 < 0,006 0,18 0,25 0,89 1,4 16,0
Ниже на 0,5 км п. Салемал 0,46 < 0,006 0,20 0,25 0,91 1,0 17,2
Содержание железа на всех станциях превышало ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения (0,1 мг/дм ) и составляло 0,78-1,3 мг/дм3. Повышенное количество железа в водоемах Обь-Иртышского бассейна определяется природными факторами (высокой подвижностью в кислых болотных водах, способностью образовывать железоорганические соединения). В летний период содержание общего железа в воде р. Большая Обь колебалось в пределах 0,96-1,1 мг/дм3, в воде р. Малая Обь — 1,0-1,3 мг/дм3. В подледный период количество железа увеличивается. Так, в створе Салехарда концентрация железа возросла до 2,5 мг/дм3 против 1,05 мг/дм3 летом.
Согласно А.И. Перельману [1982], одной из наиболее типичных черт водных источников таежной зоны является высокое содержание в них органического вещества (ОВ). ОВ в речных водах присутствует в виде смываемых с почв и болот веществ гумусового происхождения и продуктов распада различных органических веществ, преимущественно растительного происхождения. Величина перманганатной окисляемости, характеризующая содержание ОВ в пробе, очень разнообразна. Все речные воды по этому показателю, согласно классификации О.А. Алекина [1989], соответствуют градации: от «очень малой» (до 2,0 мг/дм3) до «очень высокой» (свыше 30,0 мг/дм3) величины. Наибольшие значения перманганатной окисляемости фиксируются в присутствии органических веществ гумусового происхождения. Для режима окисляемости типично снижение в зимнее время, когда в питании реки доминируют грунтовые воды, содержащие минимальное количество органических веществ. Повышение окисляемости происходит при половодье и паводках, в результате которых в реку смывается с почв и болот значительное количество органических веществ.
В воде Большой и Малой Оби величина перманганатной окисляемости резко не различалась и варьировала в пределах 14,0-17,2 мг/дм3, что соответствует «повышенным» значениям по классификации качества вод [Оксиюк и др., 1993]. В зимний период в р. Оби выше г. Салехарда величина перманганатной окисляемости составляла 8,0 мг/дм3 («средняя» величина), ниже г. Салехарда — 13,6 мг/дм3, на р. Полуй ниже г. Салехарда — 16,0 мг/дм3 («повышенная»), т.е. стоки города увеличивают количество органических веществ в воде.
Относительное представление о содержании в воде легкоокисляющего органического вещества дает также величина БПК5 (биохимическое потребление кислорода). Как показали результаты исследований, вода Малой Оби по величине БПК5 относится к «чистым» водам, Большой Оби — к «умеренно загрязненным». В летнюю межень на всех станциях величина БПК5 не превышала ПДК (2,0 мгО/дм3). Отношение величины БПК5 к величине перманганатной окисляемости в период исследований в воде составляло < 0,5, что характеризует органическое вещество, присутствующее в воде, как «стойкое». Содержание органических веществ в зимний период снизилось вследствие перехода реки на грунтовое питание.
Ведущую роль в загрязнении водоемов Обь-Иртышского бассейна играют нефть и нефтепродукты. Большая часть нефтепродуктов поступает в речные воды в Среднем Приобье, где расположены наиболее крупные нефтяные месторождения Западной Сибири. Немалый вклад вносят судоходство и местные локальные источники. В августе 2001 г. содержание нефтепродуктов в воде Большой и Малой Оби находилось в пределах 0,03-0,09 мг/дм3 (табл. 4). В зимний период в районе г. Салехарда содержание нефтепродуктов составляло 0,06-0,07 мг/дм3. Таким образом, величина ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения (0,05 мг/дм3) была превышена несущественно.
Содержание фенолов в период исследований в воде Большой Оби изменялось в пределах 0,001-0,003 мг/дм , Малой Оби — 0,001-0,002 мг/дм3, в районе г. Салехарда — 0,001-0,002 мг/дм3 (табл. 4), что соответствует «слабо загрязненным» водам. Содержание СПАВ в воде не превышало предельно допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного назначения и составляло 0,006-0,02 мг/дм3 при ПДК 0,1 мг/дм3.
Таблица 4
Содержание нефтепродуктов, СПАВ, фенолов в воде водотоков Нижней Оби, мг/дм3 (август 2001 г.)
Место отбора проб Нефтепродукты СПАВ Фенолы
1. Выше п. Казым-Мыс 0,06 < 0,006 < 0,001
2. Выше п. Горки 0,07 0,01 0,003
3. Выше п. Питляр 0,03 < 0,006 0,002
4. Выше устья р. Соби 0,07 0,01 0,002
5. Ниже устья р. Соби 0,02 0,02 0,002
6. Выше п. Илья-Горт 0,04 0,01 0,002
7. Выше п. Мужи 0,03 0,01 0,001
8. Выше п. Шурышкары 0,03 0,03 0,001
9. Выше г. Салехарда 0,06 < 0,006 0,001
10. Ниже г. Салехарда 0,09 0,01 0,002
11. Ниже п. Аксарка 0,09 0,03 0,002
12. Выше п. Салемал 0,05 0,01 < 0,001
13. Ниже п. Салемал 0,08 0,02 0,002
ПДК для р/х водоемов 0,05 0,1 0,001
Микроэлементы представляют самую большую группу элементов химического состава природных вод. Они необходимы для нормальной жизнедеятельности растений, животных и человека. Однако при повышенной концентрации многие элементы вредны и даже ядовиты для живых организмов. Тяжелые металлы, поступающие из антропогенных источников загрязнения, оказывают огромное влияние на водные экосистемы. Увеличение их содержания в воде, донных отложениях и биоте приводит к снижению продуктивности водных экосистем. В природных водах микроэлементы присутствуют в воде взвесей, коллоидов, в форме комплексов, образуемых с гумусовыми и другими органическими кислотами [Линник, Набиванец, 1986].
В воде р. Оби повторяемость превышения ПДК марганца (10 мкг/дм3) в период наблюдений составляла 100 %. Максимальное количество марганца отмечалось в подледный период, минимальное — в летнюю межень, диапазон колебаний концентрации марганца в воде очень велик: от 27,0 до 46,0 мкг/дм3 летом и от 457 до 1002 мкг/дм3 в зимний период (табл. 5, 6). Содержание алюминия в воде р. Оби в районе г. Салехарда изменялось в пределах 36,062,0 мкг/дм3 в зимний период при величине ПДК 40 мкг/дм3; летом в воде Большой и Малой Оби определялось от 10 до 16,0 мкг/дм3 алюминия (табл. 5). Содержание меди в воде от п. Казым-Мыс до г. Салехарда изменялось от 0,7 до 1,9 мкг/дм3 при величине ПДК 1,0 мкг/дм3, т.е. превышение ПДК было незначительным. Содержание свинца, никеля, хрома в воде в период исследований не превышало ПДК для рыбохозяйственных водоемов.
Таким образом, в летний период в воде Большой и Малой Оби превышение допустимых норм концентрации тяжелых металлов отмечалось по марганцу в 100 % случаев в 3-4 раза, по цинку на отдельных станциях — в 1,52,8 раза, меди — в 1, 1-1,8 раза. В зимний период происходит накопление тя-
желых металлов в воде. Так, в районе г. Салехарда содержание марганца выше нормы в 45-100 раз, цинка — в 2,7 раза, меди — в 5-6 раз (табл. 6).
Таблица 5
Содержание тяжелых металлов в воде водотоков Нижней Оби, мкг/дм3
(август 2001 г.)
Место отбора проб нд Мп АІ гп Сг РЬ Си ІЧІ
р. Большая Обь
Выше п. Казым-Мыс < 0,050 43,0 10,0 13,0 5,7 6,0 1,7 2,0
Выше п. Горки < 0,050 32,0 16,0 7,0 9,4 4,0 1,2 2,2
Выше п. Питляр < 0,050 43,0 10,0 11,0 5,9 5,0 1,6 1,7
Выше устья р. Соби < 0,050 34,0 10,0 26,0 6,2 11,0 1,4 1,8
Ниже устья р. Соби < 0,050 27,0 10,0 25,0 7,6 8,0 0,7 1,1
р. Малая Обь
Выше п. Илья-Горт < 0,050 45,0 10,0 32,0 11,0 8,0 1,8 2,6
Выше п. Мужи < 0,050 34,0 11,0 25,0 16,0 11,0 1,7 3,0
Выше п. Шурышкары < 0,050 36,0 10,0 11,0 5,5 7,0 0,8 1,0
р. Обь
Выше г. Салехарда < 0,050 46,0 10,0 16,0 9,5 7,0 1,0 1,6
Ниже г. Салехарда < 0,050 39,0 10,0 10,0 10,0 4,0 1,1 2,5
Ниже п. Аксарка < 0,050 44,0 10,0 20,0 13,0 4,0 1,0 3,9
Выше п. Салемал < 0,050 37,0 10,0 9,0 16,0 9,0 1,7 3,0
Ниже п. Салемал < 0,050 34,0 10,0 28,0 10,0 4,0 1,9 4,1
ПДК для р/х водоемов Отсут. (0,00001) 10,0 40,0 10,0 70,0 100,0 1,0 10,0
Таблица 6
Содержание тяжелых металлов в воде рек Обь и Полуй в подледный период 2001 г., мкг/дм3
Место отбора проб нд Мп гп РЬ Си ІЧІ АІ С<^
р. Обь
Ниже г. Салехарда < 0,5 1002,0 27,0 2,0 6,0 8,0 62,0 0,26
Выше г. Салехарда < 0,5 457,0 8,00 2,0 5,0 7,0 36 0,1
р. Полуй
Ниже г. Салехарда < 0,5 891,0 4,0 9,0 4 4,0 5,0 < 0,1
ПДК Отсут. 10,0 10,0 100 1,0 10,0 4,0 5,0
Донные отложения исследуемых водоемов представлены песком, заиленным песком, заиленной глиной. Они являются аккумулятором всех загрязнителей, в том числе нефтяных углеводородов, которые находятся во взвешенной фракции и рано или поздно поступает на дно, где их биохимический распад резко замедляется и они накапливаются в осадочном материале [Патин, 1997].
Исследованные в августе 2001 г. грунты загрязнены нефтепродуктами в разной степени. Содержание их зависит от состава грунта, его сорбирующей активности, специфических свойств их бактериальной среды. На основе классификации, принятой в СибрыбНИИпроекте [Уварова, 1988], донные отложения Большой Оби в основном относятся к «слабо загрязненным» грунтам; грунты р. Оби — к «умеренно загрязненным», Малой Оби — к «слабо загрязненным». Наиболее загрязнены нефтепродуктами донные отложения выше п. Казым-Мыс — 16,0-37,3 мг/кг; выше п. Илья-Горт — 36,0-11,0 мг/кг;
ниже г. Салехарда — 26,7 мг/кг, ниже п. Аксарка — 33,0 мг/кг; ниже п. Сале-мал — 20,8-53,3 мг/кг.
Всего в 2001 г. доля «чистых» грунтов составила 14,3 %, «слабо загрязненных» — 53,6 %, «умеренно загрязненных» — 32,1 %. В исследованиях 1998 г. по классификации, принятой в СибрыбНИИпроекте, 19,3 % грунтов относили к «чистым», 50 % — к «слабо загрязненным», 30,7 % — к «умеренно загрязненным». Таким образом, загрязнение грунтов нефтепродуктами остается стабильным.
Донные отложения активно накапливают тяжелые металлы, содержание которых рассматривается в качестве информативного показателя качества вод. В то же время донные отложения являются одним из главных источников вторичного загрязнения. Наиболее опасными для речных биоценозов считаются ртуть, свинец и кадмий. При изменении физико-химических условий (например, рН, ЕЙ, растворенного кислорода и др.) связанные с донными отложениями соединения могут растворяться в водной толще, поступать в пищевую цепь и оказывать вторичное воздействие на водных обитателей [Алексеев, 1987]. Исследование состава донных отложений вне сферы техногенного влияния позволяет установить фоновые уровни концентраций элементов и соединений. Для оценки экологического состояния Нижней Оби было определено содержание в донных отложениях ртути, цинка, марганца, никеля, меди, хрома, свинца (табл. 7).
Таблица 7
Содержание тяжелых металлов в донных отложениях водотоков Нижней Оби, мг/кг (август 2001 г.)
Место отбора проб Нд 2п Мп М Си Сг РЬ Ре
П Л П Л П Л П Л П Л П Л П Л П Л
р. Большая Обь
1. Выше на 0,5 км п. Казым-Мыс 0,003 0,022 87,4 104 182 403 ,9 8, 42,8 12,6 47,2 13.3 52,1 5,5 8,7 938 4512
2. Выше на 0,5 км п. Горки 0,005 0,020 202 57,5 271 301 30,1 38,8 12,3 37,5 31,6 51,8 1,3 30,8 1312 1847
3. Выше на 0,5 км п. Питляр 0,034 0,021 67,4 72,3 392 298 52,5 19,1 9,7 3,6 91,7 43,2 10,4 9,9 2850 1694
4. Выше на 0,5 км устья р. Собь 0,020 0,005 79,4 66,1 185 337 19,8 33,1 18,0 < 0,5 19,1 18,1 5,0 4,8 681 1491
5. Ниже на 0,5 км устья р. Собь < 0,005 0,015 102 71,7 122 218 18,3 39,4 4,3 7,4 6,1 58,7 5,2 < 0,5 575 1824
р. Малая Обь
6. Выше на 0,5 км п. Илья-Горт 0,018 0,022 96,4 137 446 313 49,1 38,8 24,5 50,4 74,9 65,0 1,4 16,2 2686 2777
7. Выше на 0,5 км п. Мужи 0,033 0,041 81,2 69,4 269 426 36,1 41,9 3,6 11,7 69,9 81,4 8,5 7,9 2509 3342
8. Выше на 0,5 км п. Шурышкары 0,025 0,024 46,6 87,5 418 306 45,7 46,9 17,5 23,1 59,8 57,7 12,6 7,3 3328 3466
р. Обь
9. Выше на 0,5 км г. Салехарда 0,005 0,030 65,9 143 225 248 12,4 62,3 17,8 22,8 30,5 73,7 5,7 10,2 726 2351
10. Ниже на 0,5 км г. Салехарда 0,020 0,025 129 66,0 214 104 44,2 46,5 6,9 11,8 46,6 42,5 0,5 1,8 1416 1780
11. Выше на 0,5 км п. Аксарка 0,005 0,025 85,6 644,5 151 378 17,6 113,1 42,0 44,5 7,9 132,8 4,4 1,0 647 3423
12. Выше на 0,5 км п. Салемал 0,008 0,017 88,6 129,3 231 325 16,2 38,5 14,9 23,2 71,4 66,3 1,9 6,4 896 3303
13. Ниже на 0,5 км п. Салемал 0,013 0,031 67,1 90,6 347 420 27,3 47,7 22,1 10,7 74,2 95,2 4,8 6,9 2219 2979
Кларк (сред. содержание) 0,03 50 800 40 20 100 10 3800
ПДК почв (валовые формы) 2,1 100 1500 85 55 — 32 —
Примечание: П — правый берег, Л — левый берег.
Нужно отметить, что для донных отложений величины ПДК тяжелых металлов не установлены. Оценить загрязненность микроэлементами грунтов рек можно в сравнении с ПДК для почв или усредненными характеристиками горных пород (кларками).
Ртуть. Среднее содержание ртути в земной коре 0,01 мг/кг [Справочник..., 1990]. ПДК для почвы — 2,1 мг/кг. В период исследований количество ртути в донных отложениях не превышало предельно допустимой концентрации для почв и находилось в рамках фоновых значений, варьируя от 0,01 до 0,037 мг/кг. Таким образом, уровень загрязнения ртутью был низким.
Цинк. Среднее содержание цинка в осадочных горных породах составляет 50 мг/кг [Справочник., 1990], диапазон колебаний содержания цинка в
донных отложениях р. Оби — 46,6-143,0 мг/кг. Таким образом, выявлена повышенная концентрация этого элемента, что особенно примечательно, учитывая дефицит цинка в почвах рассматриваемой территории [Сорокина и др., 2001].
Марганец тесно связан с органическими веществами почв; установлена прямая корреляция между его содержанием и органическим веществом. Предельно допустимая концентрация марганца в почвах составляет 1500 мг/кг, кларк почв — 850 мг/кг [Справочник., 1990]. В донных отложениях р. Оби количество марганца колебалось в пределах 104,0-426 мг/кг, т.е. находилось на низком уровне.
Никель. Среднее содержание никеля в осадочных породах земной коры составляет 40 мг/кг с колебаниями от 10 до 1000 мг/кг, ПДК — 85 мг/кг. В исследуемых донных отложениях концентрация никеля в р. Большой Оби колебалась в пределах 25,85-35,8 мг/кг, в Малой Оби — 39,0-46,3 мг/кг, в Оби — 27,4-65,3 мг/кг. Эти показатели близки к среднему содержанию никеля в почвах.
Медь. Общее содержание меди в земной коре составляет приблизительно 0,01 % [Справочник., 1990]. Содержание меди зависит от количества органических веществ в донных отложениях. Наиболее прочные комплексные соединения медь способна образовывать с гуминовыми кислотами, связывается преимущественно в форму гумата. В реках медь в основном мигрирует в адсорбированном состоянии на глинистых и гумусовых частицах. Она более подвижна в кислой и слабокислой среде и менее подвижна в нейтральной и щелочной [Перельман, Касимов, 1999]. Адсорбированная гелями железа, марганца и др. медь частично вовлекается в биологический круговорот, поступая при отмирании организмов в коллоидальные осадки. Среднее содержание меди в почвах составляет 20 мг/кг [Справочник., 1990]. В донных отложениях Большой Оби количество меди составляет 5,8-29,9 мг/кг, Малой Оби — 7,65-37,45 мг/кг, Оби — 16,4-43,25 мг/кг. Таким образом, уровень содержания меди в донных грунтах Нижней Оби средний, не представляющий экологической угрозы для гидробионтов.
Хром относится к химическим элементам, которые играют важную роль в регуляции процессов жизнедеятельности организмов. С избытком хрома в воде, почвах, донных отложениях связывают концерогенный эффект. Среднее содержание хрома в осадочных горных породах составляет 100 мг/кг [Справочник., 1990]. В донных отложениях Большой Оби среднее содержание хрома изменялось от 18,6 до 67,45 мг/кг, Малой Оби — 58,75-69,95 мг/кг, Оби — 42,45-70,3 мг/кг. Таким образом, для донных отложений Нижней Оби характерен дефицит хрома.
Свинец. Среднее содержание свинца в осадочных породах земной коры равно 20 мг/кг [Справочник., 1990]. Донные отложения Большой Оби содержали свинца 2,8-16,0 мг/кг, Малой Оби — 8,2-9,95 мг/кг, Оби — 0,9-7,95 мг/кг. Варьирование концентраций связано с различиями гранулометрического состава: глинистые породы содержат свинца значительно больше, чем песчаные. Превышения ПДК свинца для почв (32 мг/кг) не зафиксировано, уровень загрязнения свинцом донных отложений низкий.
Проведенные исследования качества воды и донных отложений водоемов Нижней Оби позволяют сделать следующие выводы.
Условия формирования химического состава воды водоемов исследуемой территории сходны, что определяет узкий диапазон изменения показателей солевого состава. Вода р. Оби маломинерализованная (в подледный период — средней минерализации), гидрокарбонатного класса, кальциевой группы. Общая минерализация и все основные показатели солевого состава
изменяются в связи со сменой гидрологических условий. С повышением уровня воды происходит уменьшение минерализации. Из биогенов во все периоды наблюдений преобладают ионы аммония, по величине водородного показателя реакция слабокислая либо нейтральная в подледный период и слабощелочная в период летней межени. Выявлены значительные количества железа, содержание органических веществ по величине перманганатной окисляемости повышенное. В подледный период происходит увеличение содержания нитритов, фосфатов, железа.
Согласно классификации качества вод [Оксиюк и др., 1993], вода р. Оби в летний период 2001 г. по таким показателям, как азот аммонийный, фосфаты, относилась к «слабо загрязненным»; величине перманганатной окисляемости — к «умеренно загрязненным»; содержанию нитритов, нитратов, БПК5 — к «достаточно чистым» водам. В зимний период, когда происходило накопление всех биогенных элементов, вода р. Оби в районе г. Салехарда преимущественно относилась к категории «умеренно загрязненных» вод.
Общее содержание в природных водах некоторых металлов, в частности меди, цинка, железа, значительно превышает предельно допустимые (для рыбохозяйственных водоемов) концентрации. По содержанию нефтепродуктов вода относится к категории «умеренно загрязненных». В разной степени загрязнены нефтепродуктами донные отложения водоемов Нижней Оби, однако уровень загрязнения стабилен по времени.
Таким образом на основе эколого-токсикологической классификации вода рек Большой, Малой Оби и Оби в период исследований 2001 г. относилась к категории от «слабо загрязненных» до «умеренно загрязненных» вод.
ЛИТЕРАТУРА
Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 344 с.
Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987.
Атлас Тюменской области. М.; Тюмень: ГУГК, 1971. 216 с.
Бабушкин А.Г., Московченко Д.В., Пикунов С.В. Гидрохимический мониторинг поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа — Югры. Новосибирск: Наука, 2007. 152 с.
Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 286.
Оксиюк О.П., Жукинский В.И., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. 1993. Т. 29, № 4. С. 62-91.
Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. 348 с.
Перельман А.И. Геохимия природных вод. М.: Наука, 1982. 154 с.
Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 763 с.
Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНИРО, 1999. 303 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 15, вып. 3: Нижний Иртыш и Нижняя Обь. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 420 с.
Сорокина Е.П., Дмитриева Н.К., Карпов Л.К. и др. Анализ регионального геохимического фона как основа эколого-геохимического картирования равнинных территорий: на примере северной части Западно-Сибирского региона // Прикладная геохимия. Экологическая геохимия. 2001. № 2. С. 316-338.
Справочник по геохимии / Г.В. Войткевич, А.В. Кокин, А.Е. Мирошников, В.Г. Прохоров. М.: Недра, 1990. 480 с.
Темерев С.В. Эколого-химическая оценка состояния водных систем бассейна Оби: Автореф. ... д-ра хим. наук. М., 2008. 51 с.
Уварова В.И. Современное состояние уровня загрязненности воды и грунтов некоторых водоемов Обь-Иртышского бассейна // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Л., 1988. Вып. 305. С. 23-33.
ФГУП ««Госрыбцентр», г. Тюмень
V.I. Uvarova
HYDROCHEMICAL DESCRIPTION OF THE LOW OB WATERWAYS
Вasing on hydrochemical investigations, the article presents data on chemical composition of water from the Low Ob waterways, citing data on a level of polluting the waters and benthic sediments with oil products, phenols, synthetic superficially active substances and heavy metals during summer and winter periods in 2001.
Hydrochemistry, pollution, surface waters, formation of chemical composition of the waters, oil pollution, heavy metals, quality of water, benthic sediments.
