CC BY
30
УДК 551.481.1
ОЦЕНКА СОДЕРЖАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В БАССЕЙНЕ р. ТЕРЕК И МАЛКА
© 2008 г. А.Б. Иттиев, Н.М. Мирзоева, А.В. Атабиев, М.Б. Биттиров, М.Х. Казанчев, М.К. Курманова
Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйствен- Kabardino-Balkar State Agriculture Academy, 360004, Kabar-ная академия, 360004, Кабардино-Балкарская республика, dino-Balkar Republic, Nalchik, Lev Tolstoy St., 185,
г. Нальчик, ул. Льва Толстого, 185, bam_58@mail.ru bam_58@mail.ru
По содержанию стандартных химических загрязнителей р. Терек в фоновом створе имеет неудовлетворительное качество. Во втором пограничном створе (с. Хамидие) на качество воды р. Терек отрицательно влияет приток - р. Малка, несущий воды р. Баксан, что проявляется увеличением концентрации вольфрама с 2,5 до 3,4 ПДК и нефтепродуктов до 2 ПДК. Повышенное содержание нефтепродуктов отмечалось только в паводковый период. Данный участок водотока, согласно индексу загрязнённости (ИЗВ), относится к третьему классу качества (умеренно загрязнённая вода). Реакция воды на всём протяжении водотока - слабощелочная и составляет 7,5 - 7,6 рН. По содержанию основных компонентов солевого состава вода р. Терек богата гидрокарбонатами (190-200 мг/дм3), «довольно жёсткая» (4,9-5,2 мг-экв./дм3). Качество воды р. Малка от истока до устья по физическим свойствам изменялось соответственно времени года и гидрологическому режиму водотока. Уровень концентрации биогенных веществ (группа азота, фосфаты) во всех створах наблюдения водоёма колеблется в допустимых пределах. Обнаружено увеличение концентрации металлов на всём протяжении реки.
Ключевые слова: химические загрязнители, качество воды, загрязнение, тяжелые металлы.
Hydrochemical condition of the river Terek in the background alignment is unsatisfactory iron content - 7. In the second frontier alignment (village Khlamidie) a negative influence on the r. Terek's water quality by its main tributary the r. Malka, caring the waters of the Baksan river is observed. This is manifested in the increase, in comparison with the tungsten concentration background from 2,5 BPPC to 3,4 BPPC and the oil products to 2 BPPC. The increased content of the oil products was observed mainly in the flood period. According to the freshet index of the water pollution (IWP) this area of the water flow is refered to the 3rd quality class (moderate pollution). The quality of the r. Malka water from its source to the estuary changed its physical properties depending on the season and hydrologic regimen of the water flow. The biogenic substances concentration level (nitrogen, phosphate groups) varies within the permissible limits in all alignments of the observed reservoirs. The increase of the metal concentration is observed all along the river length.
Keywords: chemical pollutants, water characteristic, pollution, tin metals.
Исследований об уровне загрязненности вод Северного Кавказа солями тяжелых металлов, токсигенными отходами различных производств, нефтепродуктами, химическими загрязнителями с учетом экологической специфики нахождения рек в литературе мало. Известно, что величина биологической продуктивности рек зависит от уровня их содержания в воде. Полная и всесторонняя оценка химико-токсикологического состояния воды в реках региона может быть дана только при тщательной оценке этих продуктов [1, 2]. Проблема «чистой воды», т.е. совершенствование способов охраны, в первую очередь водоемов, обеспечивающих население, от загрязнения химическими веществами с целью сохранения происходящих в них естественных биологических процессов, обеспечивающих высокое качество воды, должно решаться через снижение токсических нагрузок на реки и водохранилища. Основными методами решения этой проблемы должны явиться форсированное строительство очистных сооружений и повышение их эффективности, лимитирование сброса сточных вод промышленными предприятиями, хозяйственно-бытовыми и животноводческими комплексами [3, 4]. По данным 1997 г. 78 % рек РФ имеют сильную степень загрязнения воды по основным токсикантам. В работе [3] автор предлагает повсеместное внедрение экологического мониторинга в стране, особенно рек и водоемов питьевого назначения.
На основе экологического мониторинга рек северной части РФ уровень загрязнения р. Лена в отношении содержания железа, цинка, меди, вольфрама, молибдена, нефтепродуктов превышает ПДК в 7-16 раз, р. Ангара - в 10-25, р. Индигирка - в 5-12 раз. Возрастание продукционно-деструкционных процессов в результате негативного антропогенного влияния создает напряженный гидрохимический режим в этих реках, что отрицательно сказывается на их биологической продуктивности. Отмечающиеся резкие изменения экологических факторов среды могут приводить к снижению прироста и гибели рыб, понижению их токсинорези-стентности и устойчивости к инфекционным и паразитарным заболеваниям [5]. По данным за последние 10 лет, в результате сброса в русло р. Кама стоков Крас-нокамского целлюлозно-бумажного комбината (Пермская область) видовой состав рыб сократился с 43 до 36 видов. При этом биологическая продуктивность водоема упала на 52 % [6]. Также отмечается, что 68 % рус-лообразующих рек Пермской области сильно загрязнены токсикантами химической природы (гидролизаты древесины, соли серной кислоты, соли тяжелых металлов, соединения железа, ртути, олова), где их ПДК превышает нормы в 7-65 раз [6]. По результатам гидрохимических исследований в воде р. Урал (нижнее течение) концентации токсичных клиноптилолитов, кварца, эрионита, модернита, асбеста, филлипсита, гейландита
составляют 5-14 мг/м3 и превышают ПДК в 4-9 раз [7]. По данным автора, содержания железа, цинка, меди, нефтепродуктов, соединений железа, ртути, олова в воде превышает ПДК в 12-73 раза летом, осенью - 846, зимой - 4-20 раза. Увеличение показателей абсолютного загрязнения водоема токсикантами коррелирует со степенью антропогенного влияния на водоем [7]. В паводок в р. Дон повышалось содержание взвешенных веществ (1260-1389 мг/дм3), уменьшалась прозрачность (0 - 1,8 см). В межень физико-хими--ческие свойства водоёма улучшались, рН воды слабощелочная и в среднем составляет 8,1. Кислородный режим воды в реке удовлетворительный, насыщенность воды кислородом высокая (12 - 14 мг/дм3). Уровень концентрации биогенных веществ (группа азота, фосфаты) водоёма превышает допустимые пределы в 5-23 раз. Обнаружено увеличение концентрации металлов на всём протяжении реки. Наибольшее значение их приходилось на паводковый период и составляло в среднем в верховье: 1,9 - 5,4 ПДК железа общего и 6 -
7.5 ПДК меди, в низовье: 4,3 - 6,0 ПДК железа общего и 8 - 12 ПДК меди [8]. По материалам исследований в прудовых карповых хозяйствах Карачаево-Черкесской Республики, расположенных в предгорной зоне и питаемых русловыми водами р. Кубань в паводковый период, максимальное количество солей тяжелых металлов, обнаруживалось весной и летом. При этом содержание ПДК железа общего превышало в среднем в
3.6 - 8,5 раза, ПДК меди - 9 - 17, цинка - 7 - 13, нефтепродуктов - 5,4 - 9,6 раз [1]. При изучении интенсивности загрязнения р. Ока и ухудшения качества воды на различных участках водотока происходит в районах крупных мегаполисов изменение индекса загрязнённости, и вода из третьего класса качества переходит в четвёртый (загрязнённая). Вода р. Ока средней минерализации (412-640 мг/дм3) с преобладанием сульфатно-гидрокарбонатных ионов, «довольно жёсткая» на всём протяжении водоёма (5,8 - 7,3 мг-экв/дм3) [9]. Повышение минерализации воды рек Кавказа связано с превышением ПДК меди, молибдена, вольфрама, нефтепродуктов, железа общего, БПК5 [10]. Анализ 120 проб воды из 12 горных рек Кавказа показал, что по ионно-солевому составу они относятся к водоёмам повышенной минерализации (492-600 мг/дм3) с преобладанием гидрокарбонатных ионов, с «довольно жёсткой» водой (4,7-5,9 мг-экв/дм3) [1, 11, 12]. Среднегодовые показатели физических свойств р. Кубань удовлетворительные: прозрачность - 13,5-30 см, рН воды слабощелочная (7,9-8,1), насыщенность воды кислородом высокая (10-13 мг О2/дм3). Концентрация биогенных веществ (азот, фосфаты) в норме. Наблюдается органическое загрязнение в устье водотока: БПК5 - 4,8 ПДК. Зафиксировано превышение концентрации нефтепродуктов - 2,3 ПДК. Водоём средней минерализации (176-263 мг/дм3), по градации жёсткости относится к категории «средней жёсткости» (3,6-4,0 мг-экв/дм3) [12]. По р. Кубань обнаружены превышения ПДК по следующим ингредиентам: аммония-иона - в 5 раз, нитрит-иона - в 8, нитрат-иона - в 3, хлоридов - в 4, нефтепродуктов - в 2 раза. Концентрация фосфатов увеличивается от 0,03 до 3,6 мг/дм3 (19 ПДК) [12]. При
экологическом мониторинге р. Уса в паводок отмечалось увеличение концентрации анионных поверхностно-активных веществ (АПАВ) до 19-28 ПДК и группы азота, фосфатов с преобладанием гидрокарбонатных ионов в 7-12 раз [13]. В литературе мало сведений о экологическом, химико-токсикологическом, гидрохимическом, гидробиологическом состоянии водного бассейна р. Терек в верхнем течении и в зонах антропогенного влияния на водные экосистемы. Анализ литературы показывает отсутствие или противоречивость имеющихся сведений по вопросам, касающимся изучения экологических проблем в малых водоемах региона. В литературе нет данных об экологии и химии воды в условиях Кабардино-Балкарии с учетом сезона года. Все это подтверждает актуальность разрабатываемой темы.
Материалы и методы исследований
Гидрохимическим исследованиям водных объектов предшествовала их систематизация, согласно классификации О.А. Алекина [3]. Контроль химического состояния поверхностных вод осуществляли в постоянных и оперативных створах в местах наибольшего антропогенного воздействия, определенных ФГУ «Каббалкводресурсы». Всего в зоне исследований установлено 27 постоянных (в том числе 4 пограничных) и 22 оперативных створов наблюдения. Проводили анализ качества воды на водозаборах и сбросах оросительно-обводнительных систем. Мониторинг вели по плану научных исследований качества водных объектов ежеквартально (по р. Терек ежемесячно) с последующей обработкой результатов химических анализов. Определение содержания компонентов в пробах осуществляли по методикам КХА в хим-лаборатории ГНУ «Кабардино-Балкарский высокогорный заповедник». Определяли 14-20 химических компонентов. Общепринятыми методами химанализа определялись наиболее распространённые загрязняющие вещества поверхностных вод КБР: легко-окисляемые органические вещества (по БПК5), ион аммония, фосфаты, нефтепродукты, АПАВ, соединения металлов (железа, меди, цинка), соединения молибдена и вольфрама. Всего отобрано 1103 проб природной воды в постоянных и оперативных створах. Содержание макрокомпонентов в водах (CI-, Ca++, Mg++, Na+, K+, и NO3) определяли с помощью ионо-селективных электродов методом прямой потенцио-метрии по градуировочным графикам. Электродом сравнения служил хлорсеребряный электрод. Использовали иономер марки ЭВ - 74. Величину рН определяли также потенциометрическим методом, а для установления концентрации НСО3- (щёлочности) использовали метод ацидиметрического потенциомет-рического титрования (рН - метр - 340). Содержание ионов NH4+, N02- определяли классическими спек-трофотометрическими методами с реактивами Несс-лера и Грисса соответственно. Оптическую плотность измеряли на СФ - 46. Сульфатные ионы осаждали раствором хлорида бария в присутствии этиленглико-ля и этилового спирта для повышения чувствительно-
сти и определяли турбидиметрически с использованием СФ - 46. Отбор проб, транспортировка и хранение вод для анализа проводили в соответствии с ГОСТами 24481 и 2874. Органолептические (физические) показатели качества воды (температура воды в момент отбора пробы, запах, цветность, мутность) проводили в соответствии с ГОСТом 3351; общая жёсткость, мг-экв/л, по ГОСТу 4151; щёлочность - по ГОСТу 4245. Санитарно-гигиенические показатели качества воды для иона аммония (КН4+) - по ГОСТу 4192; для нитрит-иона (КО2) - по ГОСТу 4192, а для нитрат-иона (К03) - по ГОСТу 18826. В процессе подготовки мутных проб к анализу использовали метод центрифугирования для отделения речной взвеси. Полученные данные физико-химического анализа воды подвергали статистической обработке с помощью компьютерной программы Карат (1996).
Результаты и обсуждение
Химический состав природной воды находится в прямой зависимости от объёма и качества сточных вод и отходов, сбрасываемых промышленными, сельскохозяйственными предприятиями и жилищно-коммунальными хозяйствами. В условиях спада промышленного и сельскохозяйственного производства продолжается загрязнение и засорение некоторых водных объектов, которое не снизилось, а в ряде водоемов возросло. Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод КБР остаются соединения металлов (железа, меди, цинка), нефтепродукты, АПАВ, а также специфические загрязняющие вещества - вольфрам и молибден. Ниже приводятся сведения о качестве поверхностных вод основных водных объектов.
Качество воды по химическим показателям. Мониторинг р. Терек осуществляли на тех же трех створах, два из которых пограничные: 1) с. Плановское - фон - пограничный с Республикой Северная Осетия - Алания; 2) ст. Александровская; 3) с. Хамидие - пограничный с Республикой Северная Осетия - Алания. На всем протяжении р. Терек (по территории КБР - 76 км) имеет развитую гидрографическую сеть, состоящую из множества притоков. Основные источники питания р. Терек: притоки, атмосферные осадки, грунтовые воды, таяние снегов. Пик паводка, связанный с таянием снегов и ледников (70-80 % годового стока), приходится на период с мая по сентябрь. По гидрохимическим наблюдениям фоновый створ, пограничный с республикой РСО -Алания (с. Плановское), для КБР уже загрязнён и имеет неудовлетворительные физические свойства. Река с низкой прозрачностью: от 0 см в паводок и до 5 - 20 см в межень. Показатели высокой мутности связаны с паводковым периодом и повышением содержания взвешенных веществ (942-4500 мг/дм3) и наличием в воде студенистых веществ бледно-серого оттенка. Периодически на поверхности воды появляется пена вследствие сброса сточных вод с предприятий вино-водочного производства. Повышенное значение биохимического потребления кислорода
(БПК5) в фоновом створе (в среднем оно увеличивается в 1,7-2,0 раза) свидетельствует о присутствии в воде органических загрязнителей. По среднегодовым показателям гидрохимическое состояние р. Терек в фоновом створе неудовлетворительное по железу общ. - 7 ПДК, цинку - 2 ПДК, меди - 9 ПДК, вольфраму - 2,5 ПДК, молибдену - 3 ПДК, нефтепродуктам - 1,4 ПДК. Во втором пограничном створе (с. Хамидие) прослеживается отрицательное влияние на качество воды р. Терек её основного притока -р. Малка, несущей воды р. Баксан. Это проявляется в увеличении по сравнению с фоном концентрации вольфрама с 2,5 до 3,4 ПДК и нефтепродуктов до 2 ПДК. Превышение содержания нефтепродуктов отмечалось в основном в паводковый период. Данный участок водотока, согласно индексу загрязнённости (ИЗВ), относится к третьему классу качества (умеренно загрязнённая вода). Реакция воды на всём протяжении р. Терек - слабощелочная и составляет 7,5 - 7,6 рН. По содержанию компонентов солевого состава вода р. Терек богата гидрокарбонатами (190-200 мг/дм3), «довольно жёсткая» (4,9 - 5,2 мг-экв/дм3), величина сухого остатка колеблется в пределах 258351 мг/дм3, что указывает на среднюю степень минерализации. Содержание растворённого кислорода достаточно для расхода его на химические процессы (9 - 10 мг О2/дм3). По данным оценки, качество воды р. Малка от истока до устья по физическим свойствам изменялось соответственно времени года и гидрологическому режиму водотока. В паводок повышалось содержание взвешенных веществ (1138-1318 мг/дм3), уменьшалась прозрачность (0 - 18 см), а в межень физико-химические свойства водоёма улучшались, рН воды р. Малка слабощелочная и в среднем составляет 7,7. Во всех наблюдаемых створах кислородный режим удовлетворительный, насыщенность воды кислородом высокая (10-11 мг/дм3). Уровень концентрации биогенных веществ (группа азота, фосфаты) во всех створах наблюдения водоёма колеблется в допустимых пределах. Обнаружено увеличение концентрации металлов на всём протяжении реки. Наибольшее значение их приходилось на паводковый период и составляло в среднем в верховье: 1,6 - 4,3 ПДК железа общего и 4 - 5,2 ПДК меди, в низовье: (ниже г. Прохладный и ст. Екатерино-градская - устье) 3,8 - 4,5 ПДК железа общ и 4 -5 ПДК меди. В первых двух створах (от фонового, с. Каменномостское до г. Прохладного) по среднегодовым значениям ингредиентов гидрохимическое состояние водоёма соответствует третьему классу качества воды (умеренно загрязнённая). В створах наблюдения, ниже впадения р. Баксан обнаружена повышенная концентрация молибдена. Концентрация молибдена по среднегодовым показателям увеличилась с 8,4 до 10,2 ПДК. Такое увеличение наблюдалось в паводок. Наряду с этим зафиксировано и превышение концентрации нефтепродуктов до 2 ПДК. Всё это послужило причиной ухудшения качества воды р. Малка в низовье, что повлекло изменение индекса загрязнённости из третьего класса качества в четвёртый (загрязнённая). Вода р. Малка
средней минерализации (378 - 515 мг/дм3) с преобладанием сульфатно-гидрокарбонатных ионов, «довольно жёсткая» на всём протяжении водоёма (5,2 -6,4 мг-кв /дм3).
Таким образом, несмотря на спад промышленного и сельскохозяйственного производства, загрязнение и засорение некоторых водных объектов не снизилось, а в ряде мест возросло. Наиболее распространенными загрязняющими веществами поверхностных вод КБР являются легкоокисляемые органические вещества (по БПК5), аммонийный азот, фосфаты, соединения металлов (железа, меди, цинка), нефтепродукты, АПАВ, а также специфические загрязняющие вещества - вольфрам и молибден.
Литература
1. Акболатов М.И. Эколого-химический мониторинг прудовых карповых хозяйств Карачаево-Черкесской республики // Прудовое рыбоводство. 1996. № 12. С. 10-14.
2. Губин А.М., Александров С.В. Основные направления эколого-химического мониторинга внутренних водоемов РФ // Экология. 1998. № 3. С. 41-43.
3. Алекин О.А. Методы контроля химического состояния водных объектов: Метод. руководство. М., 1973.
4. Анненков М.А. Экология и токсико-химическое состояние руслообразующих рек Пермской области //
Поступила в редакцию
Экология водных ресурсов Сибири и Дальнего Востока. 1996. № 2. С. 13-17.
5. Минаков А.Л., Фролов М.В. Итоги токсико-химического мониторинга рек северной части РФ // Экология водных ресурсов Сибири и Дальнего Востока. 1998. № 4. С. 511-519.
6. Зубков И.Н., Кириченко С.М. Влияние химических стоков Краснокамского целлюлозно-бумажного комбината на видовое разнообразие ихтиофауны // Биологические ресурсы. 1995. № 1. С. 78-80.
7. Журбин К.А. Степень химической загрязненности воды Цимлянского водохранилища в зависимости от сезона года // Экология. 1989. № 6. С. 758-761.
8. Гринько С.П. Физико-химический и токсикологический мониторинг реки Дон // Экология. 1992. № 2. С. 38-43.
9. Крапивин В.В. Изучение интенсивности загрязнения реки Ока и ухудшения качества воды на различных участках водотока // Экология. 1994. № 5. С. 108-111.
10. Салтыков В.П. Гидрохимический режим р. Терек (Ставропольский край) // Водные ресурсы. 1994. № 5. С. 744-753.
11. Володина С.И. Физико-химическая и токсикологическая оценка рек Кавказа // Экология. 1992. № 2. С. 27-30.
12. Гуков В.М., Жилин П.Д. Оценка химико-токсикологического состояния воды в реке Кубань // Водные ресурсы. 2001. № 1. С. 39-41.
13. Остапчук С.Ф. Экологический и токсикологический мониторинг р. Уса // Экология. 1997.№ 2. С. 277284.
5 февраля 2008 г.
