Гидрохимический мониторинг качества вод

В ВЕРХОВЬЯХ РЕКИ КАЗАНКА

Вода – ценнейший природный ресурс, без которого невозможна жизнь на нашей планете. Она занимает 70% поверхности земного шара. В наши дни чистая вода становится одним из самых дефицитных даров природы, что обусловлено рядом причин, главные из которых – неравномерное её распределение и всё возрастающая потребность в ней. И конечно, как для хозяйственно-бытовых, так и для производственных целей необходима вода, отвечающая жестким санитарно-эпидемиологическим требованиям, не содержащая химических загрязняющих веществ и болезнетворных микроорганизмов.

От количества и качества водных ресурсов, их рационального использования зависит экологическая ситуация природно-экономического региона в целом: устойчивость экосистем, микроклимат, благоприятные условия проживания и здоровье человека.

В Арском районе берет свое начало река Казанка. Река Казанка является памятником природы регионального значения (Постановление СМ ТАССР от 10.01.1978 г. № 25; Постановление КМ РТ от 29.12.2005 г. № 644).

Протяженность реки Казанка на территории Арского района составляет около 53 км. Водная среда, как наиболее вовлеченная человеком в производственный процесс, подвергается наибольшему антропогенному воздействию. Качественный состав вод малых рек формируется в условиях возрастающей негативной нагрузки, а именно под влиянием производственно-хозяйственной деятельности человека, и прежде всего, под воздействием сбросов недостаточно очищенных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Большое количество загрязняющих веществ поступает в водные объекты с поверхностными дождевыми и талыми водами, особенно в паводковый период. В результате в водных объектах нарушаются естественные процессы, ослабевает способность природных вод к самоочищению.

Водосборная площадь р. Казанка в пределах Арского района находится в зоне интенсивного ведения смешанного сельского хозяйства. При выращивании сельскохозяйственных культур применяется широкий спектр агрохимикатов. Река Казанка является приемником сточных вод, прошедших биологическую очистку и обезвреживание на БОС предприятия жилищно-коммунального комплекса – ООО «Водоканал-Сервис» г.Арска, в нее поступают сбросные воды рыбоводных прудов ООО «Арский рыбхоз», который является самым крупным водопользователем района. Перечисленные факторы негативно отражаются на гидрохимическом составе речной воды. В этой связи организация постоянного контроля за качеством воды в реке представляет собой актуальную задачу.

Цель работы:провести локальный экологический мониторинг поверхностных вод реки Казанка на территории Арского муниципального района Республики Татарстан.

Задачи:

1. Сформировать систему школьного экологического мониторинга качества вод верховьев р.Казанка и ее притоков по основным ингредиентам химического состава.

2. Проанализировать сезонную динамику ионного состава рек бассейна верхнего течения р. Казанка в течение 2014-2015 годов.

3. Оценить современное экологическое состояние р.Казанка и ее притоков по анализируемым показателям.

Результаты исследования

Водность рек и их гидрохимический состав находятся в тесной связи с количеством осадков. Поэтому поиск взаимосвязи количества осадков (жидких и твердых), выпавших на водосборы исследуемых рек в течение 2014-2015 годов, представлял актуальную задачу. На рисунке 2 представлена динамика осадков в сравнении со статистической нормой для Предкамья РТ. Она показывает, что погодные условия 2014 года отличались от обычно наблюдаемых. Так, количество осадков с июля по ноябрь было значительно ниже нормы. Это могло отразиться на объеме стока рек и концентрации с них основных ионов. В феврале и апреле 2015 года, напротив, выпало несколько больше осадков, чем обычно. В последующие три гидрологических периода 2015 года среднемесячные объемы осадков, выпадающих на водосборы рек, не отличались от нормы.

В числе основных ионов, определяющих величину общей минерализации воды в реках, нами анализировались анионы: гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды. Оценка динамики содержания катионов выполнена по содержанию солей жесткости (кальция и магния).

Рисунок 1 - Динамика количества осадков в Арском районе в 2014-2015 годах

Реакция среды – один из интегральных показателей качества поверхностных вод, подлежащий нормированию и оценке. В исследуемых водотоках он довольно динамичен по сезонам и по годам, однако находится в пределах ПДК – 6.5-8.5.

Гидрокарбонатысреди анионов стоят на первом месте по содержанию в водах верхнего течения Казанки. Закономерно, что их концентрации тесно связаны с содержанием катионов кальция и магния. Потому рост гидрокарбонатов, как и слой жесткости, мы наблюдаем в двух притоках – Культесинке и Пшалымке, а также в р. Казанке ниже Арска. В целом содержание гидрокарбонат-ионов за период обследования колебалось в широких пределах: от 250 до почти 450 мг/л. Эти колебания отражают эффект сезонности содержания в воде углекислого газа, регулирующего растворимость карбонатов, а значит связаны с изменением биологических параметров водных масс, продукцией и деструкцией органического вещества.

Содержание гидрокарбонатов в воде не нормируется, однако мы считаем возможным контролировать этот показатель, в том числе как косвенный показатель биопродуктивности. Гидрокарбонаты легко определяются химическим методом (титрование) потому рекомендуются нами для всех школьных исследовательских экологических лабораторий.

Мониторинг концентрации в воде р. Казанки и ее притоковсульфатовпоказалдостаточно контрастную картину. Так, в рр. Ия, Пшалымка и Кульсинка на протяжении всего периода наблюдений уровень сульфатов в воде не превышал 50 мг/л. Это значение – предел обнаружения сульфатов турбидиметрическим методом. Таким образом, указанные притоки имеют гидрокарбонатно-кальциевый тип воды.

Концентрация хлоридов в воде рек Предкамья обычно находится на фоновом уровне, так здесь нет крупных источников загрязнения минерализованными водами как, например, в юго-восточных районах Татарстана (Государственный доклад …, 2014).

Среди притоков можно выделить р.Ия, где среднее содержание хлоридов составило 19 мг/л, при этом в ряде сезонов оно достигало 35 мг/л. Мы связываем эти пики содержания с антропогенным фактором, так как створ отбора проб расположен ниже н.п. Н. Метески (т.4). Каких-либо сезонных закономерностей в изменение хлорид-ионов нам установить не удалось.

Определение концентраций в воде соединений биогенных элементов (нитраты, нитриты, фосфаты) входит в обязательный перечень при мониторинге поверхностных вод, осуществляемый уполномоченными органами Республики Татарстан (Государственный доклад …, 2014). Эти показатели динамичны во времени и подвержены колебаниям под влиянием природных и антропогенных факторов. Так как азот и фосфор являются агентами эвтрофикации, поэтому их динамика, особенно в вегетационный период, представляет значительный интерес и практическую значимость.

Как общую закономерность для всех рек можно отметить рост концентрации нитратов в декабре 2014 и 2015 годов, что связано с процессами разложения органического вещества, а также выходом нитратов с подземными водами. Еще один пик был отмечен в июле 2015 года, причем абсолютные максимумы за весь период наблюдений были зафиксированы на двух притоках: Ие и Культесинке, где концентрации нитрат- иона были выше 20 мг/л. Превышений ПДК нитратов (40 мг/л) ни в одной из точек отбора не обнаружено.

Нитриты – промежуточный продукт окисления аммиака. Их ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов составляет 0.08 мг/л. Во все периоды наблюдений он был превышен в р.Пшалымке (в среднем в 2 раза). Мы связываем это с поступлением в реку биогенных стоков с ферм, расположенных в бассейне реки.

ВЫВОДЫ

1. Созданная система школьного экологического мониторинга верховьев р. Казанка состоит из 8 стационарных пунктов гидрохимических наблюдений с периодичностью отбора проб 1 раз в гидрологический сезон. В перечень анализируемых показателей включено 7 компонентов ионного состава, содержание растворенного кислорода и рН среды, что позволяет составить обобщенную характеристику качества вод в пространстве и во времени. При увеличении дискретности отбора проб (до 1 раза в месяц) эффективность оценки качества вод может быть улучшена.

2. Как показали результаты 2-летнего мониторинга, ионный состав рек бассейна верхнего течения р.Казанка находится в зависимости от природных и антропогенных факторов. В период открытой воды (апрель-ноябрь) качеством воды управляют биопродукционные процессы, зимой возрастает вклад в изменение ионного состава подземных вод, содержащих карбонаты кальция и магния и повышенное количество нитратов.

3. Современное экологическое состояние р.Казанка и ее притоков на участке верхнего течения в целом можно охарактеризовать как «удовлетворительное». Основным источником загрязнения вод р. Казанка являются очистные сооружения «Водоканал-сервис» г. Арска, для притоков фиксируется диффузное загрязнение биогенными стоками сельскохозяйственных ферм. В этой связи особое внимание при проведении мониторинга качества вод необходимо обратить на контроль содержания соединений азота и фосфора.

Список использованной литературы

1. Государственный доклад «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды в Республике Татарстан в 2013 году».- Казань, 2014.- 475 с.

2. Каштанов С.Г., Беляева А.М. Материалы по гидрохимии малых рек Татарской АССР // Ученые записки Казанского ун-та.- 1963.- Т.123, кн.3.- С.152-189.

3. Ковтун Ю.В., Гильфанова А.Ф., Юсупова А.И., Глебов А.Н. Экомониторинг реки Казанка // Вестник ТО РЭА.- 2003. – № 3. – С. 63.

4. Латыпова В.З., Минакова Е.А. Влияние азональных факторов на формирование качества воды в р. Казанке // Климат, мониторинг окружающей среды, гидрометеорологическое прогнозирование и обслуживание / Тез. Всеросс. научн. конф. Казань: Изд-во «Унипресс», 2000. – С. 124–126.

5. Мингазова Н.М., Деревенская О.Ю., Соколова О.А., Бариева Ф.Ф., Монасыпов М.А., Ананьева Г.С. Экологический мониторинг р. Казанка в черте г. Казани // Малые реки: Современное экологическое состояние, актуальные проблемы / Тез. докл. Междунар. научн. конф. Тольятти, 2001. – С. 142.

6. Экологические проблемы малых рек Республики Татарстан (на примере Меши, Казанки и Свияги).- Казань: Изд-во «Фэн», 2003.- 289 с.

Загидуллина А.М.,

ГАОУ СПО «Набережночелнинский медицинский колледж»;

научный руководитель: Нурмухаметова М.С.