Нефтепродукты как фактор техногенного загрязнения на примере некоторых озер города Тюмени

Нефтепродукты как фактор техногенного загрязнения на примере некоторых озер города Тюмени

о см о см

о ш т

X

<

т О X X

Гузеева Светлана Анатольевна кандидат биологических наук, доцент, кафедра «Техносферная безопасность», ФГБОУ ВО Тюменский индустриальный университет, guzeevasa@tyuiu.ru

Жиляков Евгений Викторович доктор медицинских наук, профессор, кафедра «Техносферная безопасность», ФГБОУ ВО Тюменский индустриальный университет, кафедра «Гигиены, экологии и эпидемиологии», ФГБОУ ВО Тюменский государственный медицинский университет, zhiljakovev@tyuiu.ru

В современном мире глобальной проблемой является повсеместное загрязнение водных ресурсов Земли вследствие антропогенного воздействия. Наиболее ярко это проявляется на водоемах, находящихся в городской черте. Поэтому оценка состояния внутренних водоемов г. Тюмени имеет актуальное значение. В связи с чем, целью работы стал мониторинг концентрации нефтепродуктов в системе «вода - донные отложения» озер города Тюмени для определения уровня техногенного загрязнения. Мониторинг осуществлялся в течение трех лет. В ходе работы была поставлена задача определения уровня содержания нефтепродуктов в поверхностных водах и особенности их накопления в донных отложениях городских озер Круглое и Песьяное, и озера Лесная поляна, расположенного в 17 км от города. Анализ проб на содержание нефтепродуктов в поверхностных водах и донных отложениях проводили флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». Результаты исследования показали кратное увеличение концентрации нефтепродуктов, как в поверхностных водах, так и в донных отложениях, причем содержание нефтепродуктов в донных отложениях исследуемых озер значительно превышает их концентрацию в воде. Данный факт свидетельствует об аккумуляции донными отложениями загрязняющих веществ поверхностных вод исследуемых озер. По полученным данным был рассчитан «Индекс загрязнения поверхностных вод». Результаты исследований по содержанию нефтепродуктов в поверхностных водах показали, что озеро Песьяное и озеро Круглое относятся к классу «чрезвычайно грязных» вод. Озеро Лесная Поляна относится к классу «очень грязных» вод. Были выявлены причины загрязнения и концентрации нефтепродуктов в озерах. Даны рекомендации по сохранению и улучшению экологического состояния исследуемых озер.

Ключевые слова: загрязнение, нефтепродукты, мониторинг, поверхностные воды, озера, ПДК (предельно допустимая концентрация).

Введение. Загрязнение внутренних водоемов городов, является одной из главных экологических проблем. Озера, как и реки, выполняют очень важные функции для окружающей природной среды и не только. В частности, озера являются источниками не только городского водоснабжения, но и промышленных предприятий. Также озера влияют на микроклимат прилегающих территорий, на влажность воздуха и на тепловой режим приозёрных районов. Кроме того, озера регулируют сток реки и являются амортизатором колебания уровня проходящих рек. В связи с чем, состояние городских водоемов становится проблемой не только экологической, но и социальной, а промедление в ее решении наносит не только экономический, но и морально-психологический ущерб. Это пагубно влияет на здоровье населения и ведет к гибели рыб, водоплавающих птиц и других животных, а также к гибели растительного мира водоёмов. В категорию техногенных источников, загрязняющих водные объекты города, входят предприятия машиностроения, металлообработки и строительного комплекса, легкой и пищевой, лесной и деревообрабатывающей промышленности, речного транспорта и коммунального хозяйства, которые нередко сбрасывают сточные воды в городские водоемы. Большое влияние на качество вод оказывают также неорганизованные стоки с территории населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий, утечки из канализационных сетей, разгрузка загрязненных подземных вод и т.д. Все эти обстоятельства способствуют нарушению гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов городских озер. Хозяйственная деятельность человека также оказывает негативное воздействие на городские озера, так как выбросы и сбросы предприятий осаждаются в донных отложениях, что способствует изменению рельефа дна и заболачиванию водоемов [1]. В связи с загрязнением многих озер, проблемы изучения водных ресурсов по-прежнему актуальны.

Цель исследования. Выявление особенностей распределения и накопления нефтепродуктов в системе «вода - донные отложения» озер города Тюмени, для определения уровня техногенного загрязнения.

Материал и методы исследования. В Тюменской области наиболее распространены озера просадоч-ные и вторичные или органогенные. Также встречаются озера речного происхождения. Образование первых вызвано просадкой грунтов в результате таяния льда в нем (в районах вечной мерзлоты) или действия подземных вод в грунте (в лесостепной зоне). Вторые возникли на месте заросших озер и на болотах. Третьи представляют собой старицы и мелководные соры. Озера Тюмени отличаются по глубине, прозрачности и цвету воды и другим физико - химическим показателям. Почти все водоемы пресные. Минерализация

поименных озер и водоемов, расположенных на суходолах, до 100-200 мг/дм3. Летом минерализация воды, как правило, постепенно увеличивается и тем больше, чем жарче и суше лето. В конце лета и осенью, когда запасы воды в озерах меньше, она обычно возрастает в среднем на 5-10%. Наибольших значении минерализация воды достигает в конце зимы (март), когда в некоторые маловодные годы с холодной малоснежной зимой она может увеличиваться на 30-50% и больше по сравнению с летне - осенней. В многоводные годы такого резкого увеличения суммы ионов к концу зимы не наблюдается. В городских озерах вода чаще всего гидрокарбонатная, реже хлоридная или хлоридно-гид-рокарбонатная. Сульфатов, как правило, очень мало. Вода пресных озер очень мягкая и мягкая [2].

Отбор проб донных отложений и поверхностных вод проводился в соответствии с ГОСТ 17.1.5.01-80 [3] и ГОСТ 31861-2012 "Вода. Общие требования к отбору проб" [4].

В качестве объектов исследования были взяты два городских озера:

- озеро Круглое, расположенное недалеко от парка Гагарина в заречном микрорайоне (рис.1);

- озеро Песьяное, находящееся в районе Лесобазы города Тюмень (рис.2).

Также для сравнения было исследованы воды и донные отложения озера Лесная поляна, расположенного вне городской черты на 17 км Салаирского тракта (рис.3).

Рисунок 1 - Прибрежная зона оз. Круглое

Рисунок 3 - Прибрежная зона оз. Лесная поляна

Места отбора проб поверхностных вод и донных отложений представлены на рисунках 4, 5 и 6 соответственно. ЯЛ

оз. Круглое — .4

озеро Кру, пое '7нс

*5

5

Рисунок 4 - Точки отбора проб озера Круглое

Рисунок 5 - Точки отбора проб озера Песьяное

X X О го А С.

X

го т

о

Рисунок 2 - Прибрежная зона оз. Песьяное

м о м о

о

CS

о

CS

о ш m

X

<

m О X X

Рисунок 6 - Точки отбора проб озера Лесная поляна

Исследования проводились в течение трех лет (2017-2019гг) в лаборатории «Мониторинга и Охраны окружающей среды», существующей на базе кафедры Техносферной безопасности Тюменского индустриального университета.

Анализ проб на содержание нефтепродуктов в поверхностных водах проводили флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (ПНД Ф 14.1:2:4.128-98) [5].

Результаты исследования и их обсуждение. Для оценки качества воды использованы ПДК хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [6]. Результаты анализов за три года мониторинга по содержанию нефтепродуктов в поверхностных водах озер, как городской черты, так и за городом, показали значительное их превышение во всех точках отбора проб (от 5,86 до 64,4 мг/кг). Максимальное превышение ПДКк.б. в 200 - 1000 раз наблюдается в следующих точках отбора проб исследуемых озер:

- озеро Круглое в точках № 3 и 5;

- озеро Песьяное в точках № 4 и 5;

- озеро Лесная Поляна в точках № 2 и 3 (рис 7).

Рисунок 7 - Содержание нефтепродуктов в поверхностных водах озер: Круглое, Песьяное, Лесная Поляна

По нашему мнению, основным источником загрязнения поверхностных вод озера Круглое, является Тюменский судостроительно-судоремонтный завод.

Источниками загрязнения поверхностных вод озера Песьяное явился завод стройматериалов "KNAUF Insulation" и «Тюменский фанерный завод», которые сбрасывают в озеро ливневые стоки без какой-либо очистки. Необходимо отметить, что после

строительства объездной дороги, часть которой проходит вдоль береговой линии озера Песьяное, как в окрестностях, так и в самом озере остался строительный мусор (куски бордюров, бочки с битумным раствором, металлические ограждения и т.д.).

Загрязнение загородного озера Лесная Поляна, по-видимому, вызвано активным движением автотранспорта в весенне-летне-осенний период.

Донные отложения рассматриваются как индикаторы и объекты мониторинга экологического состояния за длительный промежуток времени. Анализ донных отложений озер показал, что концентрация нефтепродуктов в них также значительно превышает пДк и находится в интервале 9,67 - 366 мг/кг (рис. 8). Хочется также отметить, что содержание нефтепродуктов в донных отложениях исследуемых озер значительно превышает их концентрацию в воде. Данный факт свидетельствует об аккумуляции донными отложениями загрязняющих веществ поверхностных вод озер.

Рисунок 7 - Содержание нефтепродуктов в донных отложениях озер: Круглое, Песьяное, Лесная Поляна

По полученным данным был рассчитан Индекс загрязнения поверхностных вод. Результаты исследований по содержанию нефтепродуктов в поверхностных водах озер Песьяное и Круглое на исследуемых участках относится к классу «чрезвычайно грязных» вод. Озеро Лесная Поляна относится к классу «(очень грязных» вод.

Анализируя полученные данные содержания нефтепродуктов донных отложений, были выявлены высокие значения концентрации нефтепродуктов в них, поэтому некоторые участки озер Круглое и Песьяное относятся к «опасной» категории. Стоит обратить внимание, что значения концентрации на участках озера Лесная Поляна заметно варьируются, а именно, участки озера вдоль береговой линии относятся к «опасной» категории, а вдоль лесного массива к «допустимой». Таким образом, поверхностные воды загрязнены нефтепродуктами в высокой степени. А данные по донным отложениям показывают нарастающее угнетение донной экосистемы, что не может не сказаться на качестве как самой воды, так и условиях жизни ее обитателей.

Выводы. Результаты исследования по содержанию нефтепродуктов в поверхностных водах озер показали высокие значения, поэтому озера Круглое и Песьяное соответствуют классу «(чрезвычайно грязных». А озеро Лесная Поляна к категории «(очень грязных» вод.

Высокие значения концентрации нефтепродуктов в донных отложениях озер привело к тому, что некоторые участки исследуемых водоемов относятся к опасной категории.

Высокие показатели, по-видимому, связаны с тем, что, водные объекты г. Тюмени подвергаются постоянному воздействию со стороны как промышленных предприятий, так и строительства новых микрорайонов и объездной дороги. Кроме того, некоторые предприятия регулярно сбрасывают сточные воды безо всякой очистки в водоемы города.

Особое внимание хотелось бы обратить на замусо-ренность строительными материалами как прибрежной зоны, так и самого озера Песьяное, которые остались после строительства дороги. Кроме того, часть мусора попадает на берег вместе с тоннами вывозимого зимой снега, тем самым весной вредные вещества оказываются в воде.

В то же время в зимний период на озере Круглое припаркованы старые баржи, загрязняющие водоем.

Стоит отметить, что озера Песьяное и озеро Круглое входят в речную систему бассейна реки Туры -главного источника городского водоснабжения. Причем озеро Круглое непосредственно сообщается с рекой Турой во время весеннего разлива, часть вод которой попадает в данное озеро.

Таким образом, можно сделать вывод, что, несмотря на активную работу со стороны администрации города Тюмени по сохранению и восстановлению состояния окружающей среды, поверхностные воды и донные отложения сильно загрязнены нефтепродуктами.

На основании исследований можно рекомендовать следующее:

1. Необходимо проводить активный мониторинг поверхностных вод и более жестко реагировать на недостаточное соблюдение норм по охране поверхностных вод и донных отложений как в черте г. Тюмени, так и за городом.

2. Провести очистку дна исследуемых озер от мусора.

3. Провести мероприятия по благоустройству прибрежной зоны данных озер.

Литература

1. Гузеева С.А., Данилевская А.А. Содержание нефтепродуктов в поверхностных водах и донных отложениях озер г. Тюмени // Материалы международной научно-практической конференции «Современные достижения в экологии, почвоведении и земледелии» - Кокшетау, 2019 г. С. 174-180.

2. Гидрохимические показатели состояния вод озер лесостепного правобережного Приишимья. Вестник Государственного тюменского университета, 2010, №7.

3. ГОСТ 17.1.5.01-80 Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.

4. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб.

5. ГОСТ Р 51592-2007. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметри-ческим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02». ПНДФ 14.1:2:4. 128-98. - М., 1998.-9с.

6. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования.

Oil products as a factor of technogenic pollution on the

example of some lakes in Tyumen Guzeeva S.A., Zhilyakov E.V.

Tyumen industrial University

In the modern world, the global problem is the widespread pollution of water resources of the Earth due to human impact. This is most evident in reservoirs located within the city limits. Therefore, the assessment of the state of internal reservoirs in Tyumen is relevant. In this regard, the purpose of the work was to monitor the concentration of petroleum products in the "water-bottom sediments" system of Tyumen lakes to determine the level of man-made pollution. The monitoring was carried out for three years. In the course of the work, the task was set to determine the level of oil products in surface waters and the features of their accumulation in the bottom sediments of the city lakes Krugloe, Pesyanoe and Lesnaya Polyana, located 17 km from the city. Analysis of samples for the content of petroleum products in surface waters and bottom sediments was performed using the fluorimetric method on the Fluorat-02 liquid analyzer. The results showed the fold increase in the concentration of oil in surface waters and in bottom sediments, the content of oil products in bottom sediments of the investigated lakes far exceeds their concentration in the water. This fact indicates that bottom sediments accumulate pollutants in the surface waters of the studied lakes. Based on the data obtained, the "surface water pollution Index"was calculated. The results of studies on the content of petroleum products in surface waters showed that Pesyanoe lake and Krugloe lake belong to the class of "extremely dirty" waters. Lake Lesnaya Polyana belongs to the class of "very dirty" waters. The causes of contamination and concentration of petroleum products in lakes were identified. Recommendations for preserving and improving the ecological condition of the studied lakes are given. Keywords: рollution, oil products, monitoring, surface water,

lakes, MPC (maximum permissible concentration). References

1. Guzeeva S.A., Danilevskaya A.A. The oil content in the surface

waters and bottom sediments of the lakes of the city of Tyumen // Materials of the international scientific-practical conference "Modern achievements in ecology, soil science and agriculture" - Kokshetau, 2019. P. 174-180.

2. Hydrochemical indicators of the state of the waters of the lakes

of the forest-steppe right bank Priishimye. Bulletin of the State Tyumen University, 2010, No. 7.

3. GOST 17.1.5.01-80 General requirements for sampling of

bottom sediments of water bodies for pollution analysis.

4. GOST 31861-2012 Water. General sampling requirements.

5. GOST R 51592-2007. The methodology for measuring the

mass concentration of oil products in samples of natural, drinking, and wastewater by the fluorimetric method on a Fluorat-02 fluid analyzer. PNDF 14.1: 2: 4. 128-98. - M., 1998.-9s.

6. GN 2.1.5.1315-03 The maximum permissible concentration

(MPC) of chemicals in the water of water bodies for drinking and cultural and domestic water use.

X X О го А С.

X

го m

о

м о м о