Взаимодействие поверхностных и подземных вод в зоне влияния Улан-Удэнского промышленного узла

В основу проверки разработанной модели положено оптимальное использование всей массы добытого и подготовленного к добыче и в достаточной степени разведанного минерального сырья и деловых отходов. Это позволило существенно увеличить в модели число исследуемых способов производства и переработки отходов и тем самым объединить три объекта оптимизации: достижение рациональной для региона структуры добычи и использования отходов, максимально возможной занятости рабочей силы, оптимальной нагрузки на окружающую среду при обеспечении получения горными предприятиями ренты.

Развитие минерально-сырьевого потенциала поможет республике решить ряд экологических и социальных проблем, сохранить исторически сложившуюся структуру добывающей промышленности.

Суммарный эколого-экономический эффект: У= 8 млн р.,

горно-экологическая рента: 13=4.2 млн р.

Для решения конкретных вопросов восстановления и развития минерально-сырьевого потенциала необходимо совершенствование действующей системы управления и дальнейшее

научно обоснованное реформирование рыночных механизмов управления. Общий вопрос о роли, значении и спросе на местные топливные ресурсы остается основным в деле решения проблемы сохранения и развития минерально-сырьевого потенциала.

Оценку эффективности освоения минерально-сырьевых ресурсов республики с учетом его эколого-экономической оценки и требований рационального природопользования, необходимо осуществлять с использованием системы показателей отражающих степень вовлечения в процесс воспроизводства имеющихся минерально-сырьевых, экологических, трудовых и других ресурсов республики и учитывающих как затратные составляющие, в том числе экологические, обусловленные функционированием и развитием соответствующих горных предприятий, так и результирующие показатели экологической, социальной, коммерческой и бюджетной эффективности, а также рентный доход, образуемый на предприятиях с благоприятными, естественными или обусловленными дополнительными вложениями, условиями производства.

Литература

1. Голуб А.А. Экономика природопользования / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. - М.: Аспект-Экспресс, 1995. - 215 с.

2. Гурен М.М. Проблемы экономической эффективности горнодобывающих отраслей / М.М. Гурен, М.П. Павлов. - Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 1984. - 154 с.

3. Нестеров П.М. Экономика природопользования и рынок / П.М. Нестеров, А.П. Нестеров. - М.: Закон и право. 1997. -412 с.

4. Ратнер Н.М. Оценка развития минерально-сырьевого комплекса промышленно освоенного региона. - М.: Наука. 1987 -95 с.

5. Экономика природопользования (аналитические и нормативно-методические материалы). - М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов, 1994. - 136 с.

Елтошкина Наталья Валерьевна, канд. геогр. наук, доцент, Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, 664038, Иркутская область, Иркутский район, п. Молодежный, ИрГСХА, тел. 8(3952) 237-486, agro@igsha.ru

Eltoshkina Natalia Valerievna, candidate of geographical sciences, 664038, Irkutsk State Agricultural Academy. 664038, Irkutsk region, Irkutsk district, Molodyozhny seetlement, tel. 8(3952) 237-486, agro@igsha.ru

УДК 628.1

© Ю.А. Кучумова, Д.И. Жамбалова, Е.В. Борхонова Взаимодействие поверхностных и подземных вод в зоне влияния Улан-Удэнского промышленного узла

Гидродинамические изменения в течение года в зоне подпора влияют на миграцию загрязнений, переносящихся как поверхностными, так и подземными водами. В пределах города реки загрязняются нитратом, сульфатом, фенолами. Под воздействием колебания уровня грунтовых вод наблюдается изменение содержаний аммония, железа, нитрата и сульфата в несколько раз.

Ключевые слова: поверхностные и подземные воды, загрязнение, межень, половодье, колебание уровня, гидродинамические изменения, нитраты, железо, сульфат аммония.

Yu.A. Kuchumova, D.I. Zhambalova. E. V Borkhonova The interaction of surface and ground waters in the zone of influence of industrial complex in Ulan-Ude

During a year the hydrodynamic changes in the zone of backwater influence on migration of pollution transferred both by surface and ground waters. Within the city the rivers are polluted by nitrate, sulphate and phenols. Under the influence of oscillations of ground waters level the multiple change in concentrations of ammonium, iron, nitrate and sulphate is observed.

Keywords: surface and ground waters, pollution, low-water, flood, oscillations of level, hydrodynamic changes, nitrate, iron, ammonium sulphate.

Введение

Взаимосвязь поверхностных и подземных вод носит сложный, смешанный характер, во многом зависящий от сезона года. В меженные периоды речная сеть является дреной для подземных вод, их уклон направлен в сторону русел поверхностных водотоков. В половодье, в паводки высокие уровни поверхностных вод создают подпор подземным водам, уклон которых в это время направлен уже от реки. Кривая подпора может распространяться в сторону берегов речной долины на расстояние до нескольких сотен метров.

Гидродинамические изменения в течение года в зоне развития подпора влияют на миграцию загрязнений, переносящихся как поверхностными, так и подземными водами. После спада горизонта высоких вод происходит довольно резкое снижение уровня грунтовых вод в прибрежной полосе. В этот момент с застроенных территорий, располагающихся в прибрежной части рек, происходит стремительный вынос загрязнений, растворенных в подземных водах. Кроме этого, на территориях, попадающих в зону влияния подпора, активизируются такие процессы, как суффозия, просадка, набухание грунтов, подтопление и т.д.

Обратная картина миграции загрязнений может наблюдаться в периоды подъема уровней поверхностных вод, когда они создают подпор подземным водам и начинают их подпитывать. Поскольку речные воды являются сборной средой для сточных, талых и ливневых вод, они аккумулируют в себе и загрязнения, привносимые ими с прилегающих территорий. Эти загрязнения могут попадать в подземные воды посредством инфильтрации поверхностных вод в водоносный горизонт в ложе реки [1].

Выявление гидродинамических, гидрохимических закономерностей взаимодействия поверхностных, подземных вод в зоне подпора необходимо для оценки влияния г. Улан-Удэ на чистоту рек Селенга, Уда, которые являются транспортной средой для переноса загрязнений

с жидким, твердым стоком в оз. Байкал, представляющий собой особо охраняемый природный объект.

Объекты и методы исследований

Территория исследований расположена в г. Улан-Удэ, где сконцентрированы основные промышленные объекты Бурятии. В пределах города действует разнопрофильный промышленный комплекс, который представлен следующими предприятиями: лесозаготовки и деревообработки, сельского хозяйства и продовольствия, теплоэнергетического комплекса, ЖКХ, легкой текстильной промышленности и бытового обслуживания, стройиндустрии, машиностроительного комплекса, хранения и реализации продуктов и предприятия автотранспорта.

Чтобы оценить воздействие Улан-Удэнского промышленного узла на местную гидрологическую сеть и грунтовые воды, детальному обследованию были подвергнуты окрестности г. Улан-Удэ. В процессе наземных исследований были отобраны пробы воды из рек, скважин и колодцев для определения макро- и микроком-понентного состава, органических веществ, нефтепродуктов, фенолов.

Мониторинг за качеством поверхностных и подземных вод проводился в двух гидрогеологических створах: Удинском и Селенгинском. В состав Удинского гидрогеологического створа входят р. Уда - проспект Автомобилистов -дачное товарищество «Вишня», дачное товарищество «Энергетик»; в Селенгинский гидрогеологический створ - р. Селенга - п. Сужа - дачное товарищество «Навигатор». Наблюдение за качеством поверхностных вод осуществлялось в р. Селенга в 2 км выше города (район п. Возне-сеновка, мост Вознесеновский) и 0,5 км ниже сброса сточных вод городских очистных сооружений (ст. Дивизионная), р. Уда в 1 км выше города (Генеральский мост), непосредственно в городе (район Стрелки) и в районе Центрального рынка.

С 14 апреля 2011 г. поменялись точки наблюдения в Селенгинском гидрогеологическом створе (п. Сужа и дачное товарищество «Навигатор» мы заменили п. Солдатским и Поселье) в связи с тем, что новые точки наблюдения (рисунке 1) находятся ближе к реке Селенга, что положительно отразилось на гидродинамическом взаимодействии поверхностных и подземных вод. Точки отбора проб подземных и поверхностных вод представлены на рис. 1.

Отбор проб поверхностных вод производился у берега вблизи поверхности воды. Для отбора и хранения проб воды применяли стеклянные или пластмассовые прозрачные бутыли емкостью 1,5

Л, Перед отбором проб воды посуду несколько раз ополаскивали исследуемой водой, после чего наполняли и закрывали. Пробы для определения концентрации азотсодержащих веществ, железа, нефтепродуктов, СПАВов, ХПК подвергались консервации и после отправлялись в лабораторию для анализа. На месте определяли pH, ЕЪ и X" воды.

Отбор проб грунтовых вод производился из хозяйственно-бытовых скважин и колодцев. При отборе пробы из скважины в течение 20-60 минут откачивали воду. При этом следили за тем, чтобы выкачиваемая вода не проникала обратно в скважину.

I т«-*

Река Уда (вкс-д!

т.н. 13'Н.Й^ТЪ'ЛННСНЙЙ

т.*.1и п*£ Сепдлшнй Геи а. у .

т?*1 1 .пис. Пас длин £п£Л-т.ф.2. пет. Ист9к Сеяв.)

т.н. 3. пикх

т.й.1£К:фцдр

т.а. В. Вишня ^нилодац)

те. Т. Эимрготйк (калодац^

г.с-, а. Река УД^А. \истр\

Точки отбора проб подземных, поверхностных есд

ПйГНнНГД ]йЫХВД|

Рис. 1. Точки отбора проб подземных и поверхностных вод

Мониторинг загрязнения поверхностных и подземных вод проводился в течение года, 1 раз в сезон в результате отобраны 36 проб поверхностных и подземных вод (16 подземных и 20 поверхностных).

Замеры уровней проводились каждые пять дней.

Ландшафтно-климатическая характеристика

Улан-Удэнский промышленный узел расположен в пределах Иволгинской межгорной мезозойской впадины, у слияния рек Селенги и Уды. Впадина вытянута в широтном направлении и ограничена с севера отрогами хр. Хамар-Дабан и Улан-Бургасы, с юга - хр. Цаган-Дабан. Эти хребты в черте города представлены пре-

имущественно низкогорной частью, высотные отметки от 500 до 850 м над уровнем моря.

В геологическом отношении городскую территорию можно считать сложной. В ее пределах выделяются следующие главные породные комплексы: левый берег р. Уды, правый берег р. Селенги - нижнечетвертичные дресвяники и суглинки, озерно-речные плейстоценовые пески, супеси мощностью 30-70 м; центральная часть города - чередование литологически различных осадочных парод позднего мезозоя, выступов фундамента, сложенных гранитоидами.

Каждый породный комплекс имеет свой геохимический облик. Наиболее чистыми в геохимическом отношении являются супеси и песчаные толщи кривоярской свиты. Элементы распределены в них равномерно. Неогеновые крас-

ноцветные глинистые отложения, встречающиеся на педиментах правого борта р. Уды, являются реликтовыми образованиями субтропического ландшафта. Для них характерно повышенное содержание железа и марганца.

Центральная часть города расположена на отложениях 1-П надпойменной террас песчаного состава, северные окраины города - на предгорном пролювиальном шлейфе суглинистого состава. Эти отложения отличаются очень неравномерным распределением микроэлементов, что связано с техногенными процессами [2].

Климат резко континентальный с продолжительной зимой и коротким, но сравнительно жарким летом. Распределение температуры воздуха на территории города в основном зависит от горно-долинной циркуляции воздуха, температурных инверсий и подстилающей поверхности. Среднегодовая температура воздуха -1.7°С, самый холодный месяц - январь (-25,4 °С), самый теплый - июль (19,4 °С).

Преобладающим направлением ветра в зимнее время является западное и юго-западное. Весной преобладают северо-западные ветры. Наиболее часто наблюдаются штили и малая скорость ветра 0-1 м/с (47,2 %).

В зимний период относительная влажность воздуха на территории города почти не изменяется и составляет в среднем за месяц 70-80%. В летнее время относительная влажность воздуха колеблется в пределах 60-70%. Большая часть осадков в г. Улан-Удэ выпадает летом. Это связано как с влагосодержанием воздуха, так и с перемещением циклонов и фронтов [3].

Гидрологические условия района г. Улан-Удэ отличаются большой сложностью, обусловленной сложным геологическим строением, климатическими и геоморфологическими особенностями территории.

По условиям залегания и гидравлическому состоянию подземные воды района классифицируются следующим образом:

- грунтовые воды;

- артезианские воды;

- воды зон тектонических нарушений.

Грунтовые воды образуют единую гидравлическую зону и объединяют в своем составе пластовые воды рыхлых и коренных осадочных пород и трещинные воды изверженных и метаморфических образований. Они образуют грунтовые, большей частью открытые потоки, и только на участках, где имеют место слои относительно водоупорных пород, приобретают характер напорных потоков.

Артезианские воды в пределах пойм имеют подчиненное распространение преимущественно в южной части Удинской впадины и заключены в отложениях сангинской свиты.

Воды зон тектонических нарушений распространены локально. По гидравлическому состоянию они большей частью напорные. Поскольку одному и тому же одноосному комплексу могут быть свойственны и грунтовые, и артезианские воды, описание подземных вод рационально производить не по типам вод, а по водоносным комплексам и горизонтам [4].

Все водотоки - реки, ручьи, временные водотоки - принадлежат бассейну р. Селенги. Глубина р. Селенги 3-5 м, ширина 210-680 м, скорость течения до 1,7 м/с, при летних паводках -до 2,32 м/с. По химическому составу вода в реке гидрокарбонатная, магниево-кальциевая, с минерализацией от 100 до 140 мг/дм3. Наиболее крупные ее притоки на площади работ - р. Уда, Итанца, Кабанья. Река Селенга су доход на, навигация длится с мая по октябрь.

Замерзание рек начинается в конце октября, ледостав завершается к середине ноября. Все мелкие речки промерзают до дна, функционируют только подрусловые потоки. Таяние льда происходит постепенно и весенние половодья, как правило, не характерны. Незначительные весенние паводки наблюдаются на р. Селенга, и только в период проливных дождей (июль-август) река выходит из берегов, затопляя прибрежную зону в районе г. Улан-Удэ [5].

Воздействие улан-удэнского прмышленно-го узла на природную среду

В г. Улан-Удэ проживает около трети населения всей республики. Промышленность города представлена разнопрофильными предприятиями: авиационный, локомотивовагоноре-

монтный, приборостроительный и судостроительный заводы, деревообрабатывающий комбинат, фабрика по переработке шерсти и производству шерстяных тканей, мясокомбинат, мелькомбинат и др., - а также множеством мелких частных предприятий мебельного производства и пищевой промышленности. В пределах Улан-Удэнского промузла распологаются ТЭЦ-1 и ТЭЦ-П, крупные хранилища ГСМ, многочисленные АЗС [1].

Промышленные предприятия города имеют следующие особенности размещения, определяющие химический состав техногенных аномалий и потоков. Промышленная зона расположена в центральной части города и вытянута вдоль правобережья р. Селенги и Уды в широтном на-

правлении. Два основных предприятия-загрязнителя расположены в ее центре - это ТЭЦ-1 и ЛВРЗ. К западу от них расположены стеклозавод, завод «Электромашина», судостроительный завод, к востоку - авиазавод}р ЗММК, асфальтозавод. Перечисленные предприятия могут быть очагами загрязнения атмосферы и всех компонентов ландшафта элементами трех классов токсичности (хрома, ванадия, свинца, ртути, молибдена, вольфрама, цинка и

др.)-

В юго-восточном районе города (Октябрьский район) выделяется вторая промышленная зона, вытянутая также в широтном направлении вдоль левобережья р. Уды и Селенги. В нее входят - карьер строительных материалов, текстильные, деревообрабатывающие предприятия и др.

Центральная часть города (севернее слияния р. Уды и Селенги, Советский, Железнодорожный районы) наиболее насыщена машиностроительным и энергетическим производством.

Юго-восточная часть (южнее слияния р. Уды и Селенги, Октябрьский район) - относительно молодой район города, включает предприятия легкой, пищевой, деревообрабатывающей промышленности [2|.

Опробование было приурочено к окончанию

летнего паводка - началу сентября, началу осенней межени - концу сентября и в этом году к начал)' весеннего паводка - в мае. В результате были получены данные, которые представлены в таблицах 1 и 2. Из таблиц видно, что в Удин-ском гидрогеологическом створе наблюдается превышение ПДК нескольких загрязняющих веществ: в реках превышена концентрация по железу общему и фенолам, также аммоний на границе с ПДК, в грунтовых водах - превышение ПДК наблюдается почти по всем компонентам. Также здесь можно наблюдать закономерность: что при малой воде концентрации загрязняющих веществ больше, а при большем количестве концентрации уменьшаются. В Селен-гинском гидрогеологическом створе превышение ПДК наблюдается по аммонию, железу и фенолам.

Из графиков, представленных на рисунках 2 и 3, видно, что относительные колебания уровней за период наблюдений на р. Селенга составили 1,4 м, на реке Уда - 0,7 м.

Во время летнего паводка (июль-август) подъем уровней речных вод оказал влияние на режим подземных вод в прибрежной части колебания их уровней находились в прямой зависимости от колебаний уровней поверхностных вод.

Дата наблюдений

Рис. 2. Колебания уровней поверхностных и подземных вод в удинском гидрогеологическом створе

Рис. 3. Колебания уровней поверхностных и подземных вод в Селенгинском гидрогеологическом створе

Заключение шей степени, чем река Уда, загрязнена аммони-

Полученные результаты показывают, что р. ем, фенолами. В пределах города реки загряз-

Селенга и Уда загрязнены азотсодержащими няются нитратом, сульфатом, фенолами. Под

соединениями, железом, органическими вещест- воздействием колебания уровня грунтовых вод

вами, их концентрация выше ПДК для вод ры- наблюдается изменение содержаний аммония,

бохозяйственных водоемов. Р. Селенга в боль- железа, нитрата и сульфата в несколько раз.

Литература

1. Соколовская А.С. Эколого-гидрохнмическая оценка природной среды Улан-Удэнского промузла. Отчет по теме № 395 за 1988-90 гг. - Бурятгеология. - Улан-Удэ, 1990.

2. Белоголовов В.Ф. Геохимический атлас г. Улан-Удэ /Отдел социально-экономических исследований БФ СО АН СССР/. - Улан-Удэ: Бурят, кн. изд-во, 1989 - 52 с.

3. Ханхунов Ю.М. Основы расчетов нормирования загрязняющих веществ в окружающей природной среде.: учеб. пособие / Ю.М. Ханхунов, Г.А. Хацгургаев. - Улан-Удэ; Изд-во ВСГТУ, 1998. - 158 с.

4. Замана JI.B. Отчет Улан-Удэнской гидрогеологической партии о результатах работ за 1960-62 гг. / JIB. Замана, Ф.И. Шурыгина. У.шп-Уд'. 1962.

5. Кислицина JIJ>. Результаты гидрогеологического и геоэкологического доизучения масштаба 1:200 ООО. Отчет Улан-Удэнской партии за 2001-2005 гг. - Улан-Удэ, 2005.

Кучулюва Юлия Ацександровна, аспирант, Учреждение Российской академии наук Геологический институт Сибирского отделения РАН, РФ 670047 г. Улан-Удэ уй. Сахьяновой 6 а, 8 (3012) 43-32-75, iulia080484@bk.ni.

Жамбалова Даиаша Ивановна, кандидат геолого-минералогических наук, младший научный сотрудник, Учреждение Российской академии наук Геологический институт Сибирского отделения РАН, РФ, 670047, г. Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6 а, 8 (3012)43-32-75.

Борхонова Елена Валерьевна, кандидат геолого-минералогических наук, генеральный директор, общество с ограниченной ответственностью «Недра-ГеоМониторинг»,, 670047, Г. Улан-УдЗ, ул, Гусиноозерская, 9. 8 (3012)21-67-37, Nedra-GM@mail.ni

Kuclmmova Yulia Aleksandrovna, postgraduate student, Geological Institute, SB RAS, RF 670047 Ulan-Ude, Sakhyanova str. 6 a, 8 (9021) 66-47-09, iulia080484@bk.ni.

Zhambalova Dashima Ivanovna, candidate of geology-mineralogical sciences, the research assistant, Geological Institute, SB RAS, RF 670047 Ulan-Ude, Sakhyanova str. 6 a, 8 (3012) 43-62-64, dachima@mail.ru.

Borkhonova Elena l alerevna, candidate of geology-mineralogical sciences, general director, society with limited liability “Sub-soil-GeoMonitiring”, Ulan-Ude, Gusinoozerskaya str., 9.

Содержание некоторых токсичных компонентов в поверхностных водах

Таблица 1

Место отбора проб Содержание компонентов в опробованной воде мг/дм3

Аммоний Железо общее Нитраты Сульфаты Фенолы

Дата отбора 2.09. 2010 04.10. 2010 14.04. 2011 11.05. 2011 02.09. 2010 04.10. 2010 14.04. 2011 11.05. 2011 02.09. 2010 04.10. 2010 14.04. 2011 11.05. 2011 02.09. 2010 04.10. 2010 14.04. 2011 11.05. 2011 02.09. 2010 04.10. 2010 14.04 2011 11.05 2011

р. Селенга, п. Вознесеновка 4,5 0,30 0,19 0,23 0,96 0,74 0,11 0,73 0,15 0,00 1,36 0,84 9,20 22,00 5,59 12,52 2,29 2,67 0,00 0,00

р. Селенга, ст. Дивизионная 1,21 0,18 0,12 0,21 1,29 0,60 1,35 0,82 0,29 0,26 1,42 1,01 2,96 6,44 4,28 5,92 0,23 0,15 0,00 0,00

р. Уда, Центральный рынок 0,12 0,53 0,10 0,08 0,70 0,40 0,93 0,39 1,28 0,00 0,96 0,81 4,92 1,96 10,84 3,60 2,90 2,29 0,00 0,00

р. Уда, Стрелка 0,25 0,38 0,14 0,15 0,41 0,38 0,37 0,57 0,23 0,00 0,96 1,62 4,60 4,92 7,24 12,52 0,61 0,76 0,00 0,00

р. У да (Генеральский мост) 0,45 0,48 0,13 0,14 0,40 0,42 0,48 0,50 0,78 0,00 0,55 1,28 2,32 1,96 6,92 4,28 0,99 1,37 0,00 0,00

Примечание

ПДК аммоний 0,5; ПДК железо общее 0,3; ПДК железо III валентное 0,1; ПДК нитраты 40; ПДК сульфаты 100; ПДК фенолы 0,001

Таблица 2

Содержание некоторых токсичных компонентов в грунтовых водах

Место отбора проб Содержание компонентов в опробованной воде, мг/дм3

Аммоний Железо общее Нит] эаты Сульфаты Фенолы

Дата отбора 02.09. 2010 04.10. 2010 14.04 2011 11.05. 2011 02.09 2010 04.10 2010 14.04 2011 11.05 2011 02.09 2010 04.10 2010 14.04 2011 11.05 2011 02.09 2010 04.10 2010 14.04 2011 11.05 2011 02.09 2010 04.10 2010 14.04 2011 11.05 2011

Колодец ДНТ «Энергетик» 3,06 1,20 0,07 0,08 0,17 0,62 0,30 0,37 90,90 93,40 30,87 27,54 77,30 32,89 38,25 54,07 1,45 1,98 0,00 0,00

Колодец ДНТ «Вишенка» 0,23 0,33 - 0,00 0,28 0,20 - 0,14 6,12 9,25 - 7,94 37,80 38,23 - 39,51 3,21 3,44 0,00 0,00

Исток, скважина 2,44 0,92 - - 6,32 8,16 - - 0,12 0,00 - - 88,00 98,60 - - 0,84 0,76 - -

Аэропорт 1, скважина 0,93 0,38 - - 1,69 3,30 - - 0,00 0,00 - - 69,08 90,46 - - 1,07 0,92 - -

п. Солдатский, скважина 0,26 0,16 3,08 0,21 91,00 54,49 69,10 179,20 0,00 0,00

п. Поселье, скважина 0,06 0,00 0,62 4,16 0,58 0,15 80,60 131,60 0,00 0,00

Примечание: ПДК аммоний 2,0; ПДК железо общее 0,3; 1ДК железо III валентное 0,3; Щ К нитраты 45; ПДК сульфаты 500; ПДК фенолы 0,00