Проблемы качества трансграничных водных ресурсов

Проблемы качества трансграничных водных ресурсов Quality problems of transboundary water resources

Л МОСКОВСКИЙ p ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

УДК 57.044 DOI 10.24411/2413-046Х-2019-11008 Ознобихина Анастасия Олеговна,

ассистент кафедры техносферной безопасности, аспирант, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень,

Ознобихина Людмила Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры геодезии и кадастровой деятельности, Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень.

Oznobihina A.O., n_a_s_t_y_a86@mail.ru

Oznobihina L.A., oznobihinala@tyuiu.ru

Аннотация. В статье рассматриваются проблемы качества воды трансграничных поверхностных вод на примере реки Тобол. Оценку качества водных ресурсов по гидрохимическим показателям проводили в соответствии с общепринятыми нормативами ПДК вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. Исследованием установлено превышение нормативов азота аммонийного 1,3 - 3,03 ПДК; нитритов 2,8 -26,4 ПДК; железа общего 6,2 - 17,3 ПДК; меди 4,31 - 9,55 ПДК; цинка 1,7 - 10,8 ПДК; фенолов 7 - 10 ПДК; нефтепродуктов 2,6 - 26,8 ПДК; содержание органических веществ (по БПК5) составляло 1,22 - 4,29 мг/л при ПДК 2 мг/л. Согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши по О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинскому степень загрязнения водных ресурсов соответствует классу от «загрязненной» до «чрезвычайно грязной».

Summary. The article deals with the problems of transboundary surface waters on the example of the Tobol River. The assessment of the quality of water resources according to hydrochemical parameters was carried out in accordance with generally accepted standards of maximum permissible concentrations of harmful substances for water of fishery bodies of water. The study established the excess of ammonium nitrogen standards of 1.3 - 3.03 MPC; nitrite 2.8 - 26.4 MPC; total iron 6.2 - 17.3 MPC; copper 4.31 - 9.55 MPC; zinc 1.7 - 10.8 MPC; phenols 7 - 10 MPC; petroleum products 2.6 - 26.8 MPC; the content of organic substances (biological oxygen consumption in 5 hours) was 1.22-4.29 mg / l, while the MPC was 2 mg / l. According to the complex ecological classification of surface water quality according to O.P. Oksiyuk and V.N. Zhukinsky degree of pollution of water resources corresponds to the class from «polluted» to «extremely dirty».

Ключевые слова: индекс загрязненности воды, биогены, тяжелые металлы, нефтепродукты, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества. Keywords: water pollution index, nutrients, heavy metals, petroleum products, phenols, synthetic surfactants.

Главными факторами хозяйственной деятельности, негативное влияющими на гидрохимические параметры водных ресурсов, являются коммунальное и промышленное водопотребление, орошение и обводнение земель, сезонное и многолетнее регулирование стока водохранилищами, агротехнические мероприятия.

Основными проблемами, влияющими на качество воды в реке Тобол являются:

1. загрязнение поверхностных вод за счет транзитного переноса загрязняющих веществ с вышележащих территорий;

2. недостаток воды для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения в маловодные годы;

3. влияние водохозяйственных систем на состояние водных объектов;

4. влияние антропогенного фактора на размер и режим стока водных объектов за счет зарегулирования стока водохранилищами, влияния водозаборов и сбросов сточных вод.

5. аварийные ситуации на гидротехнических сооружениях, а также очистных сооружениях или нарушение их использования;

6. не соблюдение установленного режима использования водоохранных зон водных объектов и их прибрежных полос;

7. сброс неочищенных сточных вод в реки через сосредоточенные источники загрязнения;

8. ненормативная работа канализационных очистных сооружений;

9. использование акватории с целью ведения различных видов деятельности: размещения подводных переходов трубопроводов, проведения дноуглубительных работ, добычи песка гидромеханизированным способом [1].

Цель данной работы - выявить проблемы трансграничных поверхностных вод на примере реки Тобол и оценить качество водных ресурсов по гидрохимическим показателям.

Река Тобол - самый многоводный и второй по длине (после р. Ишим) приток Иртыша, впадает в него у г. Тобольска. Берет начало в Кустанайской области (Казахстан), на границе с Челябинской областью, пересекает с юга на север Курганскую область и пять районов юга Тюменской области (Упоровский, Заводоуковский, Ялуторовский, Ярковский и Тобольский). Длина Тобола 1591 км, в том числе в пределах Тюменской области - 570 км, площадь бассейна 426 тыс. кв.км. [2].

По химическому составу вода р.Тобол на всем протяжении его нижнего течения (от впадения р. Исеть до устья) практически во все сезоны года гидрокарбонатно-кальциевая (лишь в Ялуторовском районе в маловодные годы зимой она становится хлоридно-натриевой). Общая жесткость речной воды, как и минерализация, закономерно уменьшается вниз по течению. Наименьшие показатели ее характерны для периода половодья обычно ниже 2,0 - 2,5 мг-экв/л, наибольшие для межени - 4,0 - 10 мг-экв/л, (т.е. весной вода очень мягкая и мягкая, а в летне-осеннюю межень жесткая и очень жесткая).

Вода в течение всего года слабощелочная: средняя величина водородного показателя рН уменьшается от 7,6 в Упоровском, Заводоуковском и Ялуторовском районах до 7,3 в Ярковском районе и до 7,0 в Тобольском районе.

Река является транзитной, загрязняющие вещества поступают не только от производств, расположенных на территории Тюменской области, но и с сопредельных, в том числе из Казахстана.

Существенное воздействие на формирование стока и качество воды оказывают сельскохозяйственное освоение водосбора. С сельскохозяйственных угодий, примыкающих к русловой части р. Тобол в границах Тюменской области, в реку поступает 2598 кг/сут взвешенных веществ, 356 кг/сут азота (в том числе 7 кг/сут аммонийного), 13 кг/сут фосфора и 66 кг/сут калия.

Пробы отбирали на пяти створах:

Створ №1 - р. Тобол в черте села Коркино (трансграничный створ: граница Тюменской и Курганской областей);

Створ №2 - р. Тобол выше города Ялуторовск на 2км;

Створ №3 - р. Тобол ниже города Ялуторовск на 2,5км;

Створ №4 - р. Тобол в черте села Иевлево;

Створ №5 - р. Тобол в черте города Тобольск.

Отбор проб производили стандартными методами в соответствии с ГОСТ Р 515922000 «Вода. Общие требования к отбору проб».

Химический анализ воды осуществляли согласно аттестованным методикам. БПК5определяли на анализаторе растворенного кислорода малогабаритный «МАРК-201».

Качество воды в р.Тобол оценивали на основе системы показателей в соответствии с общепринятыми нормативами ПДК вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. Степень загрязнения определяли на основании «Комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши по О.П. Оксиюк и В.Н. Жукинскому» [3, 4, 5].

Анализ данных, представленных в таблице 1, показал следующие результаты: содержание растворенного в воде кислорода, находилось в пределах нормы и составило 7,01-9,18 мг/л, хотя и не достигало 100% насыщения.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может находится в интервале от 0 до 15 мг/дм3, оно подвержено сезонным и суточным изменениям, дефицит его может наблюдаться в эвтрофированных и сильно загрязнённых органическими соединениями водных объектах, а также в конце длительного подлёдного периода. Снижение концентрации до 2 мг/дм3 вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов [6].

Таблица 1

Гидрохимические показатели воды р.Тобол

Показатели ПДК У[есто отоора

р/хоз. Створ № 1 Створ №2 Створ Створ Л°4 Створ №5

Кислород, мг/л 4 7,01 8,03 7,75 9,2 9,18

БПК;, мг/л 2 4,29 4,26 4,25 3,09 1,22

Ион аммония, мг/л 0,4 0,56 1,14 1,02 0,53 1.21

Нитриты, мг/л 0,02 0,213 0,529 0,377 0,056 0,024

Нитраты, мг/л 9,1 0,34 0,37 0,52 0,35 0,35

Железо общее. од 1,44 0,62 1Д7 0,9 1,73

мг/л

Медь, мкг/л 1 4,31 8 9,55 6,85 7,46

Цинк, мкг/л 10 108,01 84,26 &1,7& 16,83 53,78

Фенолы, мг/л 0,001 0,007 0,007 0,01 0,007 0,007

Нефтепродукты. 0,05 0,33 1,34 1,03 0,13 0,6

мг/л

СПАВ, мг/л ОД 0,04 0,03 0,02 0,04 0,05

Количество легко окисляемых органических веществ (по БПК5), характеризующих активность сапрофитной микрофлоры, потребляющей кислород в процессе разложения легкоокисляемой органики, было выше ПДК во всех створах в 1,5-2,1 раза только в створе г.Тобольска показатель БПК5 равный 1,22 мг/л не достиг норматива. Величина БПК5 снижалась вниз по течению от створа с. Коркино до створа г. Тобольск.

Биогены играют важную роль в осуществлении продукционных процессов в водоеме. Однако их повышенное содержание (особенно форм азота и железа) может отрицательно сказываться на гидробионтах.

Содержание аммонийного азота превышало ПДК в 1,3-3,03 раза во всех исследуемых створах. Наибольшие значения зафиксированы в створах г. Ялуторовск: 1,142 мг/л (ВИЗ) - 1,017 мг/л (НИЗ) и в г. Тобольск - 1,212 мг/л

Концентрация нитритов была высокой в створах с. Коркино - 10,6 ПДК; г. Ялуторовск (ВИЗ) - 26,4 ПДК; г. Ялуторовск (НИЗ) - 18,8 ПДК и повышенной в створе с. Иевлево - 2,8 ПДК. В створе г. Тобольск ее значения находились на уровне норматива.

Отмечена тенденция сапробного загрязнения антропогенного происхождения в связи с пониженным насыщением кислородом (50-60%), повышенным содержанием азота аммонийного (особенно нитритного). Так, наименьшее содержание кислорода и высокая концентрация азота нитритного отмечалось на наиболее загрязненных органическим веществом створах с. Коркино - г. Ялуторовк (ВИЗ) - г. Ялуторовк (НИЗ): 7,01 - 8,03 -7,75 мг/л кислорода и 0,213 - 0,529 -0,377 мг/л нитратов соответственно.

Содержание нитратов было незначительным во всех створах и находилось практически на одном уровне от 0,34 до 0,52 мг/л при ПДК 9.1 мг/л

Концентрация железа была высокой во всех створах и составляла 6,2-17,3 ПДК. Максимальное содержание характерно для участков с. Коркино - 1,44 мг/л, г. Ялуторовк (НИЗ) - 1,17 мг/л и г.Тобольск - 1,73 мг/л. Столь высокая концентрация элемента, даже выше фоновой для водоемов Обь-Иртышского бассейна (0,3-0,5 мг/л), может свидетельствовать о его антропогенном происхождении.

Медь и цинк - это элементы двойного генезиса. Они жизненно необходимы всем живым организмам в определенных концентрациях, поскольку входят в состав ферментов или их активаторов, катализирующих все биохимические процессы, выполняют важнейшие биологические функции в процессах фотосинтеза, дыхания, в окислительно-восстановительных реакциях. Однако повышенные концентрации являются токсичными для гидробионтов.

Содержание меди в воде р.Тобол варьировало в диапазоне 4,31-9,55 мкг/л при величине ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения 1 мкг/л. Наиболее высокая концентрация отмечена в створе г. Ялуторовк (НИЗ) - 9,5 ПДК.

Концентрация цинка определена выше уровня ПДК на всех анализируемых участках. Превышение ПДК составило от 1,7 до 10,8 раз.

Количество фенолов не имело выраженных различий во всех исследуемых створах, превышения ПДК составило 7-10 раз, максимальное их содержание зафиксировано 0,01 мг/л в г. Ялуторовк (НИЗ).

В водные объекты нефтепродукты поступают разными путями: со сточными водами предприятий нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической,

металлургической и других отраслей промышленности, при перевозке нефти водным путем, в результате интенсивного судоходства, с хозяйственно-бытовыми сточными водами. Многие компоненты нефти обладают токсичными свойствами, что губительно сказывается на условиях обитания гидробионтов [6,7].

В период наблюдений содержание нефтепродуктов в воде р.Тобол колебалось в пределах 0,13 до 1,34 мг/л. Максимальные значения характерны для створа г. Ялуторовк (ВИЗ), где превышение составило 26,8 ПДК.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) присутствовали в незначительных количествах, их значения находились в диапазоне ниже уровня ПДК и составили от 0,02 до 0,05 мг/л.

Гидрохимические показатели воды имели следующие значения: по содержанию растворенного кислорода, БПК5, аммонийного азота, нитритов, железа и фенолов воду в р. Тобол, поступающую на территорию Тюменской области, в створе с. Коркино можно отнести к категории «загрязненная»; по цинку и нефтепродуктам зафиксировано высокое содержание - вода «грязная», по меди и СПАВ - «удовлетворительной чистоты», по нитратам - «чистая». По мере приближения к г. Ялуторовск (ВИЗ) степень загрязнения воды возрастает аммонийным ионом - до «сильно загрязненной», нитритами - до «предельно грязной», медью - до «умеренно грязной». Содержание нефтепродуктов в створе г. Ялуторовск (ВИЗ) увеличивается в 4 раза по сравнению со створом с. Коркино -вода так же характеризуется, как «предельно грязная». Прослеживается тенденция пониженного содержания растворенных веществ в створе с. Иевлево: по БПК5, аммонийного иона, нитритов, цинка и нефтепродуктов. Основными загрязняющими веществами на участке г. Тобольска остаются азот аммония, железо общее, медь, цинк, фенолы и нефтепродукты.

Нами был определен индекс загрязненности воды (ИЗВ). За основу при расчете ИЗВ взяты шесть показателей: концентрация растворенного кислорода и значение БПК5, азот нитритный, железо общее, цинк, нефтепродукты. Так, величина индекса загрязненности воды составила: створ с. Коркино - 7.7 ед., что соответствует 6 классу «очень грязные»;

створ г. Ялуторовск (ВИЗ) - 12 ед., что соответствует 7 классу «чрезвычайно грязные»; створ г. Ялуторовк (НИЗ) - 10,6 ед., что соответствует 7 классу «чрезвычайно грязные»; створ с. Иевлево - 3,32 ед., что соответствует 4 классу «загрязненные»; створ г. Тобольска - 6,46 ед., что соответствует 6 классу «очень грязные» [8]. .

Динамика усредненных гидрохимических показателей воды в реке Тобол указывает на то, что река испытывает сильное антропогенное воздействие, в связи с чем приоритетными загрязняющими веществами являются органические вещества (по БПК5), азот аммонийный, нитриты, железо общее, тяжелые металлы (медь и цинк), нефтепродукты и фенолы. Наибольшее количество загрязняющих веществ отмечено в створах с. Коркино, г. Ялуторовск (выше источника загрязнения), г. Ялуторовк (ниже источника загрязнения), г. Тобольск. Качество воды на разных участках реки согласно индексу загрязненности соответствовало 4-7 классу от «загрязненной» до «чрезвычайно грязной».

Загрязненные воды попадают с организованным и неорганизованным (площадным) стоком, в том числе с урбанизированных территорий от предприятий промышленности, коммунального хозяйства, сельского хозяйства (земледелие, животноводство).

Список литературы

1. Итоги работы Нижне-Обского БВУ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: htt://www.nobwu.ru. -

2. Тобол [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://m.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%BE%D0%B 1%D0%BE%D0%BB. -

3. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение утвержденный приказом Комитета Российской Федерации по рыболовству от 28 апреля 1999 года N 96

4. ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования от 30 апреля 2003 года N 78

5. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. 1993. №. 4. С. 62-76.

6. Кустышева И. Н., Кряхтунов А. В.К вопросу формирования земельных участков под объекты нефтегазового комплекса//Изв. вузов. Нефть и газ. -2014. -Вып. 5.-С. 115-118.

7. Bogdanova O.V., Chernykh E.G., Kryakhtunov A. V. Zonas naturales especialmente protegidas como objeto de actividad inversora. 39

8. Budarova V.A., Martynova N.G., Medvedeva J.D., Budarov V.P. Modern technologies for providing spatial data of territories of fields. Revista ESPACIOS. Vol. 39