CC BY
102
УДК: 626.814:681.518
В.З. Латыпова1, О.Г. Яковлева1, P.A. Шагидуллина2, P.P. Шагидуллин3
'Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань 2Министерство экологии и природныгх ресурсов РТ, Казань 3Институт проблем 'экологии и недропользования АН РТ, Казань
ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОЗЕРО СРЕДНИЙ КАБАН ГОРОДА КАЗАНИ
В работе дана оценка антропогенной нагрузки организованных источников загрязнения на озеро Средний Кабан, основанная на обобщении результатов экспериментального эколого-аналитического контроля выпусков ливневых вод и данных статистической отчетности промышленных производств, отводящих сточные воды во внутригородской водоем.
Ключевые слова: качество вод, внутригородской водоем, техногенная нагрузка.
Введение
Субъекты Российской Федерации, на территориях которых при постройке гидроэлектростанций образовались водохранилища, несут значительный экологический ущерб, в частности, в связи с поднятием уровня грунтовых вод, создающих угрозу разрушения объектов инфраструктуры, инженерных коммуникаций, загрязняющих и разрушающих природную среду (Водохранилища..., 1986). Особый интерес представляют природно-технические водные объекты на территории мегаполисов, входящие в состав комплексов защитных сооружений для защиты урбанизированных территорий от влияния водохранилищ.
Так, для защиты территории г. Казани от влияния Куйбышевского водохранилища, созданного в 1957 году, был введен в строй комплекс защитных сооружений, включающий дамбы, плотины, открытые и закрытые дрены, естественные дрены, многочисленные насосные станции (Никитин, 2012). В их число вошло оз. Средний Кабан, испытывающее на протяжении многих лет воздействие урбанизации и хозяйственной деятельности человека. Озеро имеет многоцелевое назначение (рекреационное, хозяйственно-бытовое, рыбохозяйственное) и одновременно выполняет функцию регулирующего бассейна для ливневых и паводковых вод центральной части города (Шагидуллин и др., 2011).
Данная статья посвящена количественной оценке антропогенной нагрузки организованных источников загрязнения на качество воды оз. Средний Кабан на основе обобщения результатов экспериментального эколого-аналити-ческого контроля выпусков ливневых вод по данным на 2011 г. и данных статистической отчетности промышленных предприятий, отводящих сточные воды во внутригородской водоем. При этом использованы разработанные ранее (Яковлева и др., 2010; Шагидуллин и др., 2011) критерии и алгоритмы оценки воздействия промышленных предприятий на водные объекты.
Методика исследования
Организованные источники загрязнения. По результатам обследования береговой линии оз. Средний Кабан и фондовым материалам МУЛ «Водоканал» г.Казани, выпуск неочищенных и недостаточно очищенных промышленных сточных вод в озеро отсутствует. Нагрузка водоема сточными водами осуществляется за счет промышленных пред-
приятий (Рис. 1), сбрасывающих условно-чистые и поверхностные сточные воды, системы ливневой канализации города, поверхностного стока с муниципальных земель, частных домовладений, садовых товариществ.
Проектом строительства Казанской ТЭЦ-1 была предусмотрена оборотная система охлаждения технологического оборудования из оз. Средний Кабан с использованием этого озера в качестве пруда охладителя. Сброс возвратных вод после охлаждения теплотехнического оборудования осуществляется в оз. Средний Кабан по системе отводящего циркуляционного канала в районе пос. Вос-кресенское (Рис.1, возле выпуска ливневых вод №8). Для обеспечения безопасной эксплуатации и ликвидации чрезвычайных ситуаций, связанных с разгерметизацией, повреждением водоводов и затоплением минусовых отметок турбинного отделения, предусмотрен аварийный выпуск промливневой канализации (Рис. 1, точка 1).
ОАО «Казанский завод синтетического каучука» осуществляет сброс условно-чистых сточных вод из технологических цехов от оборудования с прямоточным охлаждением и от компрессоров, а также дождевых и талых сточных вод с территории предприятия в открытую часть циркуляционного канала ТЭЦ-1 и далее в оз. Средний Кабан.
Другие предприятия (ЗАО «Казанский завод искусственных кож»; ОАО «Казанский электротехнический завод»; ОАО «Завод ЖБИ-3»; ОАО «Промышленные строительные материалы»; ОАО «Татстрой») не имеют собственных выпусков в оз. Средний Кабан, их сточные воды относятся к категории поверхностных (дождевых и талых) и отводятся в водоем через городскую систему ливневой канализации.
Средний Кабан является приемником ливневых сточных вод микрорайонов Горки, части Советского района, пос. Борисково, части южной промышленной зоны г. Казани. По данным Казанского водоканала, поверхностный сток организован в настоящее время двадцатью основными выпусками в озеро. Это выпуски ливневой канализации с ул. Технической (Рис.1, точки 2-6), с ул. Авангардной (точка 7), с ул. Сормовской и территории домовладений (точки 9-12), с Фермерского шоссе (точки 13-17), с Оренбургского тракта (точка 18), с Танкового кольца и горок (точка 19), с ул. Даурская и Оренбургский тракт (точка 20), из колодца ЛК за Архангельским кладбищем (точка 21), с прилегающих дорог и территории садовых товариществ (точки 26-31).
•— научно-технический журнал
I еоресурсы 7 (49) 2012
Рис. 1. Выпуски сточных вод в оз. Средний Кабан.
Оценка антропогенной нагрузки на оз. Средний Кабан производилась от всех промышленных объектов, а также от ливневой канализации (поверхностного стока) в целом независимо от ведомственной принадлежности сетей ливневой канализации. Нагрузка сточными водами предприятий оценивалась по данным статистической отчетности по форме №2-тп (водхоз) за 2010 год.
Для расчетов нагрузки поверхностного стока использовали результаты эколого-аналитического контроля на выпусках ливневой канализации. Программа контроля включала отбор проб воды и анализ содержания в воде приоритетных загрязняющих веществ в соответствии с требованиями нормативной документации ГОСТ, ГОСТ Р и РД на базе аккредитованных лабораторий ЦСИАК Министерства экологии и природных ресурсов РТ и ИПЭН АН РТ. Контроль качества измерений и расчет обобщенных показателей проводили по утвержденным для целей экологического контроля методикам.
Для нахождения массы загрязняющих веществ, поступающих в оз. Средний Кабан с поверхностным стоком, концентрации загрязняющих веществ усреднялись по всем выпускам ливневой канализации. Расход поверхностных (ливневых и талых) вод принят в соответствии с водным балансом оз. Средний Кабан (Исследование гидрохимического и гидробиологического состояния ..., 2011).
Критерии оценки антропогенной нагрузки. Ранее для оценки нагрузки организованного источника на поверхностные воды был предложен (Латыпова и др., 2010; Шагидуллин и др., 2011) комплекс следующих показателей.
1) Величина расхода сточных вод (м3/год), включаемая в данные статотчетности №2-тп (водхоз).
2) Привнос индивидуальных загрязняющих веществ, представляющий собой разность между массой вещества, сбрасываемой со сточными водами (т/год), и массой вещества, полученной при водопотреблении, с учетом фоновых характеристик водного объекта (г/м3) и расхода сточных вод (тыс.м3/год). Рассчитанные значения привноса загрязняющих веществ могут рассматриваться как мера химической нагрузки на водный объект.
3) Суммарный привнос загрязняющих веществ (т/год) со сточными водами предприятия в целом учитывает мно-гокомпонентность состава сточных вод предприятий-водопользователей и различие их компонентного состава.
4) Величина ущерба в стоимостном выражении (руб./год) от суммарного привноса загрязняющих веществ в водные объекты включает ставки платы за сброс загрязняющих веществ в водные объекты (учитывающие в неявном виде класс опасности загрязняющих веществ) и характеризует совокупное действие веществ с учетом степени их опасности.
Анализ специфики предприятий, оказывающих воздействие на оз. Средний Кабан, показывает, что одним из крупных водопользователей является филиал ОАО «Генерирующая компания» Казанская ТЭЦ-1 (далее ТЭЦ-1). Приток возвратных вод системы охлаждения ТЭЦ-1 значителен и превышает приток от всех других источников. Однако использование в технологическом процессе предприятия системы циркуляционного водоснабжения обеспечивает постоянство объема и качества забранной воды из оз. Средний Кабан, что обусловливает пренебрежимо малый вклад ТЭЦ-1 в изменение водного баланса водоема. При заборе воды из водного объекта ТЭЦ-1 получает вместе с водой определенную массу загрязняющих веществ, за которую она, в принципе, не должна нести ответственности. ТЭЦ-1 сбрасывает охлаждающую воду такого же качества, что и забирает из озера, т.е. реального воздействия по загрязняющим веществам на водоем предприятие практически не оказывает.
Поэтому для оценки антропогенной нагрузки сточных вод предприятий на водоем в данном случае более корректно сравнивать не абсолютную массу сбрасываемых со сточными водами загрязняющих веществ, а привнос загрязняющих веществ, представляющий собой массу вещества в сточных водах, обусловленную вкладом самого предприятия и сбрасываемую со сточными водами в озеро сверх той массы веществ, которую предприятие забрало из водного объекта при водопотреблении. Целесообразно также использование одного из наиболее информа-
Рис. 2. Относительный привнос загрязняющих веществ в оз. Средний Кабан сточными водами предприятий. 1 -ОАО «Казанский завод СК»; 2 - ЗАО «Казанский завод искусственных кож; 3 - «ОАО «Казанский электротехнический завод»; 4 - ОАО «Завод ЖБИ-3»; 5 - ОАО «Промышленные строительные материалы»; 6 - ТЭЦ-1.
Рис. 3. Относительный ущерб, наносимый оз. Средний Кабан привносом загрязняющих веществ сточными водами предприятий (условно-чистыми и поверхностными). Усл. обозн. см. рис. 2.
92%
■ 1 В2 ПЗ П4 ■ 5ш6 1% 0%
70%
11И2 ПЗ п4■ 5 □ 6
научно-технический журнал ^щшч^ш
2 Георесурсы Ш9
тивных из числа предложенных критериев - ущерба от привноса в денежном выражении.
Результаты и их обсуждение
Привносы загрязняющих веществ в озеро рассчитывались как разность между массой сбрасываемых со сточными водами загрязняющих веществ и произведением расхода сточных вод на фоновую концентрацию каждого вещества, поскольку поступление в водоем сточной воды фонового качества воздействия на водный объект не окажет. Затем для нахождения суммарного привноса полученные величины по каждому веществу суммировались.
Наибольшую нагрузку на оз. Средний Кабан по при-вносу загрязняющих веществ оказывает поверхностный сток. Его вклад оценивается в 98 % от общей нагрузки. Около 2 % загрязняющих веществ вносится в озеро с отводимыми сточными водами предприятий.
Для ранжирования предприятий по нагрузке на оз. Средний Кабан построена диаграмма (Рис. 2), из которой следует, что 92 % загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами предприятий в оз. Средний Кабан, приходится на ОАО «Казанский завод синтетического каучука», 3 % - на ЗАО «Казанский завод искусственных кож», по 2 % - на ОАО «Завод ЖБИ-3» и ОАО «Промышленные строительные материалы» и около 1 % - на ОАО «Казанский электротехнический завод». Для ТЭЦ-1 привнос по всем веществам практически равен нулю.
Следующий использованный критерий антропогенной нагрузки на водоем - ущерб от привноса загрязняющих веществ в денежном выражении - является наиболее объективным показателем суммарной нагрузки сточных вод предприятий на водный объект, учитывающим не только массу обусловленных деятельностью предприятия загрязняющих веществ, сбрасываемых в водоем, но и их относительную опасность, заложенную в дифференцированные ставки платы за сброс различных веществ.
Более чем на 99 % ущерб, наносимый оз. Средний Кабан сбросом сточных вод, обусловлен городской ливневой канализацией (поверхностным стоком). Относительный ущерб, обусловленный сточными водами промышленных предприятий, представлен на рисунок 3.
Наибольший ущерб озеру от сброса сточных вод (70 % от суммарного ущерба всех промышленных предприятий) наносит завод ОАО «Завод ЖБИ-3», характеризующийся не самым большим привносом загрязняющих веществ в водоем (Рис. 2). ОАО «Казанский завод синтетического каучука» - первый из промышленных предприятий по привносу загрязняющих веществ - определяет лишь 25 % ущерба.
Причина полученного результата состоит в том, что в сточных водах ОАО «Завод ЖБИ-3» содержится значительное количество специфических загрязняющих веществ (мышьяк, фенол, формальдегид), отсутствующих в сточных водах других предприятий и обладающих высокой опасностью для водного объекта, а, следовательно, и высокими ставками платы. Поэтому нагрузка, определенная по ущербу от привноса загрязняющих веществ в озеро, учитывающая не только массу, но и степень опасности веществ, в большей степени, чем другие «массовые» критерии, характеризует степень воздействия предприятий на водные объекты.
Заключение
Наибольший вклад в загрязнение воды оз. Средний Кабан г.Казань вносит система ливневой канализации (поверхностный сток с территории). Существенно ниже нагрузка второго по привносу загрязняющих веществ в озеро источника загрязнения - ОАО «Казанский завод синтетического каучука», сбрасывающего в озеро условно-чистые и поверхностные сточные воды.
Следует обратить внимание на ОАО «Завод ЖБИ-3», который, несмотря на незначительную массу привносимых загрязняющих веществ (2 % от общего привноса от промышленных предприятий), выходит на первое место среди всех промышленных предприятий по показателю наносимого ущерба, т.к. содержит в составе сточных вод такие специфические вещества, как мышьяк, формальдегид, фенол.
Наконец, ТЭЦ-1, несмотря на высокие концентрации и большую массу сбрасываемых загрязняющих веществ, воздействия на химический состав воды озера практически не оказывает, т.к. забирает из озера и сбрасывает в него воду одинакового по химическому составу качества.
ТЭЦ-1 является источником теплового воздействия на оз. Средний Кабан, которое в рамках данной работы не рассматривается. Существуют примеры «теплового загрязнения», когда в результате повышения температуры воды и уменьшения растворимости кислорода в воде погибали рыбы, быстрыми темпами размножались низшие сорные растения и т.д., однако в ряде случаев отмечались, напротив, благоприятные последствия - увеличение уловов рыбы, продление вегетационного периода и т.д. Поэтому оценка нагрузки на водоем в виде дополнительного тепла в данном конкретном случае требует специального исследования.
Литература
Водохранилища и их воздействие на окружающую среду. М.: Наука. 1986. 367.
Исследование гидрохимического и гидробиологического состояния систем оз. Кабан и протоки Булак с целью разработки комплекса мероприятий по восстановлению механизмов саморегулирования водной среды. Отчет по государственному контракту №11МЭ-9н от 14.06.2011 г. Казань: ГБУ ИПЭН АН РТ. 2011. 304.
Никитин О.В. Геоэкологическое состояние отсеченной излучины р. Казанки и снижение ее нагрузки на Куйбышевское водохранилище. Дис. ... канд. геогр. наук. Казань. 2011. 156.
Шагидуллин Р.Р., Латыпова В.З., Никитин О.В., Яковлева О.Г. Развитие подходов к оценке воздействия промышленных предприятий на водные объекты. Георесурсы. 2011. № 2(38). 21-23.
Яковлева О.Г., Латыпова В.З., Шагидуллин Р.Р., Бравков А.П., Хайрутдинов Ф.Ю., Гайнутдинова Л.А. Критерии и методика оценки техногенной нагрузки и воздействия промышленных предприятий на водные объекты. Сборник материалов конгресса «Чистая вода». Казань: ВЦ Казанская ярмарка. 2010. 227-230.
V.Z. Latipova, R.A. Shagidullina, O.G. Yakovleva, R.R. Shagidullin. The evaluation of technogenic load on the Middle Kaban Lake (Kazan, Russia).
The evaluation of technogenic load of organized contamination sources on the Middle Kaban Lake is given in this work. It is based on the generalization of the experimental ecological and analytic control results of rain waters release and statistical reports of industrial productions disposing waste waters into the inner city water basin.
Key words: water quality, inner city basin, technogenic load.
н^п |— научно-технический журнал
ШЬ Георесурсы 7 (49) 2012
