Закономерности пространственного распределения геохимического состава донных отложений в городском участке русла реки Болховец

Закономерности пространственного распределения геохимического состава донных отложений в городском участке русла реки Болховец

Прядко М.П.

Загрязнение водоемов обусловлено попаданием в них с антропогенными и ливневыми стоками взвешенных частиц, растворенных соединений, токсичных и нетоксичных, механических загрязнений, часть из которых растворяется в воде или поглощается водными организмами, а другая часть аккумулируется в донных отложениях. При анализе эколого-геохимической ситуации в городском ландшафте донные отложения являются одним из наиболее информативных объектов исследований. Аккумулируя загрязнители, поступающие с водосборов в течение длительного промежутка времени, донные осадки являются индикатором экологического состояния территории, своеобразным интегральным показателем уровня загрязненности [2]. Особую опасность представляет антропогенное загрязнение донных отложений тяжелыми металлами. Тяжелые металлы обычно поступают в водоемы в токсических концентрациях со стоками горнодобывающих и металлургических предприятий, а также предприятий химической и легкой промышленности, где их соединения используют в различных технологических процессах, но также огромное их количество поступает с территории города с ливневыми стоками.

В феврале 2010 года нами был осуществлен пробоотбор донных отложений в искусственных расширениях русла реки Болховец (Везёлки) в городском отрезке - с целью выявления наиболее загрязненных участков русла реки.

Цель исследования заключается в определении содержания микроэлементов (Zn, Ni, Cu, Pb, Co) в донных отложениях участков русла городской реки для выявления закономерностей пространственного распределения геохимического состава донных отложений в реке (на примере участков искусственных расширений русла реки Болховец).

Русло реки Болховец в городской черте претерпело сильные изменения в результате работ по его расширению и углублению дна. В настоящее время на протяжении более 4 км русло Болховца представлено каскадом техногенных водоемов, существенно замедляющих водообмен в реке и отчасти выполняющих функцию по очистке городских стоков (ливневых и несанкционированных канализационных). Способность к биологическому самоочищению экосистемы реки подорвана химическим загрязнением (класс качества воды III-IV [3]). В качестве объектов исследования выбраны искусственные расширения русла реки Болховец - от первого, расположенного напротив цементного завода, до устья - места впадения Болховца в реку Северский Донец.

Ранее в проведенных нами исследованиях (в апреле, июне и сентябре 2009 года) был осуществлен рентгенфлуоресцетный анализ проб донных отложений и воды в двух участках расширений русла реки: «Квадрат» и «Университетская набережная». Полученные данные позволили установить, что река испытывает серьезное антропогенное воздействие в городской черте. В первую очередь, это воздействие сказывается в повышении концентраций в поверхностных слоях донных отложений таких микроэлементов, как Zn и Pb, и в повышенном содержании в придонном слое воды ионов некоторых металлов (прежде всего Fe, Zn и Mn).

Пробоотбор донных отложений в феврале 2010 г. осуществлялся в 10 участках расширений русла реки Болховец в пятикратной повторности для последующего рентгенфлуоресцентного анализа (использован спектрометр «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV»). Количественный анализ микроэлементов в пробах донных отложений вели по методике выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа [1]. Результаты определения среднего содержания микроэлементов в участках расширений русла реки занесены в табл. 1.

Таблица 1.

Среднее содержание микроэлементов в донных отложениях 10 участков расширений русла реки Болховец (февраль, 2010 г.)

 

Участки отбора

 

 

Среднее содержание микроэлементов С* ± U

05 S/.V)

проб

мг/кг



Zn

Ni

Cu

Pb

Co

«Расширение 1»

75,2±6,1

35,2±6,2

34,1±5,2

12,3±3,9

2,9

«Расширение 2»

113,7±44,9

32,6 ± 5,9

31,9 ± 5,4

32,9±20,

2

< ПО*

«Расширение 3»

64,4 ± 13,5

25,2 ± 3,9

26,3 ± 2,5

15 ± 9,8

< ПО*

«Расширение 4»

89,1 ± 8,5

45,6 ± 9,0

42,3 ± 7,5

18,9 ± 3,3

8,4 ± 2

«Квадрат»

71,1 ± 8,1

37,3 ± 11,5

36 ± 8,9

13,6 ± 4,8

6,6 ± 5,1

«Университетская набережная»

81,9 ± 62,4

31,7 ± 11

30,7 ± 9,2

22,5 ± 40,7

2,0 ± 1,9

«Парк Победы»

58,7 ± 22,8

21,1 ± 12,3

22,1 ± 10,3

17,8 ± 7,7

< ПО*

«Диорама»

126,6 ± 60,2

33,5 ± 13,6

26,1 ± 15,7

40,9 ± 18,3

7,9 ± 4,2

«Расширение 9»

82,7 ± 9

26,1 ± 10,3

25,5 ± 7

24,5 ± 9,3

< ПО*

«Устье»

87,3 ± 7,8

32,3 ± 9,2

32,3 ± 7,8

17,2±10,

8

2,1 ± 1

 

 

 

 

 

 

 

* - содержание элемента ниже предела обнаружения по данной методике

Как следует из табл. 1, самым распространенным микроэлементом в составе донных отложений является цинк, а максимальная его концентрация наблюдается на участках «Расширение 2» и «Диорама». В этих участках русла превышены предельно допустимые концентрации (ПДК) по данному микроэлементу. Согласно исследованиям 2009 года, ПДК по цинку были превышены в некоторых местах пробоотбора участков «Квадрат» и «Университетская набережная». Содержание никеля и меди во все периоды исследования не превышает ПДК, а максимальные концентрации данных микроэлементов за зимний период наблюдения на участке «Расширение 4». Ситуация со свинцом - такая же, как и с цинком: ПДК превышено на участках «Расширение 2» и «Диорама», где его концентрация максимальна. По кобальту ПДК превышена на участках: «Расширение 4» (где она максимальна), «Квадрат» и «Диорама».

Данный анализ позволил установить, что наиболее негативная экологическая обстановка наблюдается в «городском» отрезке русла - в участке расширения русла «Диорама». Приоритетными загрязнителями выступают цинк и свинец. Источниками поступления данных микроэлементов могут являться стоки ливневой канализации, о чем могут свидетельствовать данные химического анализа осадка сточных вод в реку Болховец (при входе в парк Победы), полученные в октябре 2009 года. Как показали исследования, с твердым стоком с территории города в реку стекает огромное количество Zn и Pb. Наблюдается значительное превышение уровня ПДК по данным элементам.

Таким образом, на основе полученных данных, можно выявить участки с наиболее негативной обстановкой в отношении загрязнения донных отложений - источников вторичного загрязнения реки. На эти участки следует обратить внимание в первую очередь - в целях принятия необходимых мер по улучшению экологической обстановки реки и прилегающей территории.

На основе проведенных исследований, можно сделать следующие выводы:

приоритетными загрязнителями в составе донных отложений реки Болховец выступают цинк и свинец;

наихудшее (по уровню загрязнения донных отложений) экологическое состояние реки наблюдается в городском участке реки - напротив диорамы «Огненная дуга»;

в целом расширения русла выполняют положительную роль как каскад очистительных резервуаров, препятствующих выносу загрязняющих веществ в р. Северский Донец. Однако уровень воздействия на экосистему реки превышает ее способность к самоочищению, что обусловливает необходимость проведения эколого-реабилитационных мероприятий. Для улучшения экологической ситуации на реке необходимо комплексное водоохранное обустройство бассейна реки на всем ее протяжении.

Список литературы

Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04. - С.- Петербург: ООО “НПО “Спектрон”, 2004 г.

Московченко Д.В., Валеева Э.И. Исследование состава донных отложений рек бассейна нижней Оби (в пределах Ханты-Мансийского автономного округа) // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Вып. 2. - Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2001. - С. 138 - 142.

Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов Белгородской области в 2003-2004 годах / под ред. С.В. Лукина, Ф.Н. Лисецкого, М.В. Терентьева. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2005. - 180 с.