Оценка качества воды Р. Пур

УДК 556.531.4

В.И. Уварова ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ р. ПУР

Представлены сведения по химическому составу воды р. Пур на основе гидрохимических исследований в летний период 2000 г. Приведены данные по уровню загрязнения воды реки нефтепродуктами, фенолами, СПАВ, тяжелыми металлами.

Река Пур, нефтепродукты, донные отложения, биогенные элементы, солевой состав, тяжелые металлы, уровень загрязнения, загрязняющие вещества.

Река Пур, одна из крупнейших на севере Западной Сибири, с площадью водосбора 112 000 км2, образуется слиянием рек Айваседапур и Пяку-Пур, которые берут начало на северных склонах Сибирских Увалов. Течет с юга на север и впадает в Тазовскую губу. В пределах исследуемой территории Пур имеет широкую, 15-километровую долину. В бассейне реки расположены многочисленные месторождения углеводородного сырья, которые оказывают неблагоприятное воздействие на состояние экосистем. Целью данной работы являлось определение по гидрохимическим показателям качества воды Пура, установление уровня загрязнения нефтепродуктами и тяжелыми металлами донных отложений реки.

Исследования качества воды р. Пур проводились в летне-осеннюю межень 2000 г. от точки слияния рек Айваседапур и Пяку-Пур до устья. Отбор проб воды проводился согласно ГОСТ 17.1.307-82, донных отложений — по ГОСТ 17.1.501-80. Температура воды на станциях была +9...+9,5 °С. Пробы воды отбирались с помощью батометра Рутнера, донные отложения — с помощью дночерпателя Петерсена. Химические анализы воды и донных отложений, результаты которых рассматриваются в настоящей статье, выполнялись в аккредитованной лаборатории Госрыбцентра согласно утвержденным нормативным документам. Качество поверхностных вод оценивалось по ПДК вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов [Перечень., 1999] и согласно комплексной экологической классификации [Оксиюк, 1993].

Минерализация и ионный состав

Геологическое строение территории, климат, почвы и растительный покров являются основными факторами, влияющими на формирование химического состава поверхностных вод. Литогенная основа ландшафта представлена аллювиально-морскими, озерно-аллювиальными и аллювиальными четвертичными отложениям различного гранулометрического состава. На изучаемой территории в тундре и лесотундре развиты торфянисто-глеевые почвы. На севере лесной зоны преобладают болотные верховые почвы, которые южнее сменяются подзолами. На состав вод рек тундры и лесотундры оказывает влияние вечная мерзлота. В таких условиях формируются поверхностные воды малой минерализации, гидрокарбонатного класса, со значительным количеством органических веществ. Величина суммы ионов колеблется от 16 до 80 мг/дм3 в течение всего года и лишь в отдельные годы в зимнюю межень достигает 200 мг/дм3. Для р. Пур характерна низкая минерализация во все фазы водного режима [Ресурсы., 1973].

В исследуемый период вода р. Пур на всем протяжении отличалась постоянством солевого состава, колебания в концентрациях показателей изменялись незначительно. По классификации О.А. Алекина [1989] вода реки относится к маломинерализованным водам, гидрокарбонатного класса, натриевой группы (табл. 1).

Таблица 1

Химический состав воды р. Пур

Место отбора проб pH НСО2 БПК5 Окисл. перм мг/дм Ы/ЫН4 N/N02 N/N03 РО4 Реобщ Жестк. общ., мг-экв./дм3 Са2+ Мд2+ Na+ + К+ С!- 2 + 304 еи

Место слияния рек Айваседопур и Пяку-Пур 7,0 48,8 1,6 СО <о 0,22 <0,006 0,24 0,11 0,9 0,4 5,0 1,8 15,2 5,7 4,8 81,3

Выше на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха 7,0 48,8 1,0 8,0 0,44 <0,006 0,05 0,08 0,75 0,36 3,0 2,5 15,1 4,9 1,6 75,9

Ст. 9 ниже на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха 7,0 36,6 2,8 <о с» 0,51 <0,006 0,04 0,06 0,91 0,38 1,6 3,6 10,1 4,9 1,6 58,4

Выше на 0,5 км п. Уренгой 7,0 36,6 2,8 <о с» 0,38 <0,006 0,05 0,07 0,96 0,38 1,6 3,6 10,1 4,9 1,6 58,4

Ниже на 0,5 км п. Уренгой 7,0 36,6 1,6 9,2 0,55 <0,006 0,05 0,07 1,03 0,32 1,6 2,4 11,9 4,9 2,0 60,2

Ниже на 0,5 км р. М. Хадырьяха 7,0 42,7 1,8 СО СО 0,42 <0,006 0,05 0,08 0,91 0,4 2,4 2,9 12,4 4,9 2,0 68,1

Выше на 0,5 км р. Евояха 7,0 36,6 1,8 СО <о 0,36 <0,006 0,04 0,07 0,94 0,36 3,2 1,9 10,1 4,3 1,6 58,8

Ниже на 0,5 км р. Евояха 7,0 36,6 1,8 10,0 0,38 <0,006 0,04 0,06 0,86 0,28 4,0 1,6 12,4 4,2 2,0 59,8

Выше на 0,5 км р. Малхойяха 7,0 36,6 1,8 <о с» 0,4 <0,006 0,04 0,052 0,69 0,4 3,0 3,0 9,2 4,2 4,2 57,6

Нише на 0,5 км р. Малхойяха 7,0 36,6 1,6 10,4 0,4 <0,006 0,05 0,06' 0,84 0,4 3,0 3,0 <о с» 4,3 4,3 58,5

Выше на 0,5 км п. Самбург 7,0 36,6 1,8 <о с» 0,31 <0,006 0,05 0,06 0,87 0,4 2,0 3,6 <о с» 4,2 4,2 58,0

Ниже на 0,5 км п. Самбург 7,0 36,6 2,4 7,6 0,43 <0,006 0,04 0,06 0,82 0,36 3,4 2,3 10,1 4,2 3,8 60,5

Выше на 0,5 км протоки, соединяющей р. Табъяха с р. Пур 7,0 36,6 1,2 10,0 0,44 <0,006 0,05 0,015 0,77 0,3 3,0 1,8 11,0 4,2 2,9 59,5

Ниже на 0,5 км протоки, соединяющей р. Табъяха с р. Пур 7,0 36,6 1,6 9,2 0,41 <0,006 0,05 0,01 0,7 0,3 3,4 1,5 11,0 4,2 2,9 59,6

Выше на 0,5 км протоки Тоясё о <о 26,8 1,6 7,2 0,4 <0,006 0,05 0,01 0,85 0,38 2,0 3,3 5,98 4,2 3,8 46,0

Ниже на 0,5 км протоки Тоясё СО <о 21,9 1,6 8,0 0,39 <0,006 0,01 0,01 0,84 0,38 2,0 3,3 3,7 4,2 3,8 38,9

Дельта р. Пур (Бол. Пур) 6,7 24,4 1,6 7,2 0,44 <0,006 0,03 0,01 0,79 0,15 1,0 1,2 СО с» 4,2 3,8 44,4

Общая сумма ионов изменялась в пределах от 81,3 мг/дм3 (место слияния рек Айваседопур и Пяку-Пур) до 44,4 мг/дм3 (дельта реки). Проявляется тенденция к уменьшению общей минерализации от истока к устью, минимальная (38,9 мг/дм3) фиксировалась ниже протоки Тоясё. Незначительное снижение общей минерализации отмечалось ниже впадения р. Бол. Хадырья-ха, выше реки общая сумма ионов составляла 75,9 мг/дм3, ниже — 58,4 мг/дм3.

Из анионов преобладали гидрокарбонатные ионы, их количество изменялось от 21,9 до 48,8 мг/дм3. Из катионов в воде р. Пур большой процент приходился на ионы натрия и калия. Содержание их колебалось в пределах 3,715,2 мг/дм3. Минимум отмечался ниже впадения протоки Тоясё.

В период наблюдений вода реки относилась к группе «очень мягкая», общая жесткость находилась в пределах 0,15-0,4 мг-экв./дм3, минимальная зафиксирована в устье реки. Содержание кальция изменялось от 1,0 до 5,0 мг/дм3, магния — от 1,2 до 3,6 мг/дм3. В содержании хлоридов и сульфатов значительных различий на всем протяжении реки не отмечалось. Количество хлоридов находилось в пределах 4,2-5,7 мг/дм3, количество сульфатов — 1,6-4,8 мг/дм3.

Величина водородного показателя воды варьировала в пределах 6,77,0 ед., среда была слабокислой и нейтральной.

Биогенные и органические вещества

К биогенным элементам в природных водах относятся различные соединения азота, фосфора, кремния. Концентрации биогенных веществ и их режим целиком зависит от интенсивности биохимических и биологических процессов, происходящих в водоемах. В реке особенности режима биогенов связаны с жизнедеятельностью фотосинтезирующих организмов. В период исследований в воде р. Пур на всем протяжении из минеральных форм азота присутствовали ионы аммония и нитраты. Нитриты, как наиболее нестойкие соединения процесса нитрификации, не обнаруживались. Количество ионов аммония изменялось в пределах 0,22-0,51 мг/дм3. Максимальные количества (0,51-0,55 мг/дм3) фиксировались ниже впадения р. Бол. Хадырьяха и ниже г. Уренгоя. Концентрация нитратов в незагрязненных речных водах обычно колеблется в пределах десятых долей миллиграмма. Режим нитратов характеризуется минимальным их содержанием в вегетационный период (сотые доли миллиграмма), осенью количество нитратов увеличивается, достигая своего максимума зимой. В воде р. Пур содержание нитратов на станции ниже п. Тар-ко-Сале составляло 0,24 мг/дм3, на остальных станциях изменялось от 0,01 до 0,05 мг/дм3.

Режим минерального фосфора в речных водах сходен с режимом нитратов, и их концентрация также минимальна в вегетационный период. Содержание фосфатов составляло 0,01-0,06 мг/дм3, ниже п. Тарко-Сале — 0,11 мг/дм3.

Для водоемов Обь-Иртышского бассейна характерно повышенное содержание железа общего. Поведение его зависит от присутствия органического вещества. Образование органических комплексов с гумусовыми веществами приводит к значительным концентрациям железа общего в воде р. Пур. Содержание его на всем протяжении реки варьировало в пределах 0,69-1,03 мг/дм3.

Органическое вещество в речных водах присутствует в виде смываемых с почв и болот веществ гумусового происхождения и продуктов распада различных органических веществ, преимущественно растительного происхождения. Содержание легкоокисляемой органики в воде р. Пур определялось косвенным методом: по величине перманганатной окисляемости и величине биохимического потребления. Наибольшие величины перманганатной окис-ляемости в речных водах возникают от присутствия органических веществ гумусового происхождения. По величине перманганатной окисляемости речные воды делятся в соответствии с градацией: от «очень малых» (до 2 мг/дм3), до «очень высоких» (свыше 30,0 мг/дм3) значений. В период исследований вода р. Пур имела средние значения перманганатной окисляемости, в пределах 510 мг/дм3. Величина биохимического потребления не превышала ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения и колебалась в пределах 1,2-2,8 мг/дм3. Наибольшие количества органических веществ отмечались на станции ниже впадения р. Бол. Хадырьяха, ниже впадения р. Евояха и в дельте реки. Отношение величины БПК5 к величине перманганатной окисляемости свидетельствует в основном о слабом сапробном загрязнении реки, сильное сапробное загрязнение отмечалось в месте слияния рек, ниже п. Тарко-Сале, ниже впадения р. Бол. Хадырьяха, выше впадения р. Евояха, ниже п. Самбург и в дельте реки.

Таким образом, в период исследования вода р. Пур характеризовалась повышенным содержанием азота аммонийного и органических веществ.

Содержание органических загрязняющих веществ

В период исследований в воде р. Пур определялось содержание нефтепродуктов, СПАВ, фенолов. Из загрязняющих веществ в количестве выше

предельно допустимой концентрации для водоемов рыбохозяйственного значения обнаружены нефтепродукты и фенолы (табл. 2).

Таблица 2

Содержание загрязняющих веществ в воде р. Пур, мг/дм3

Место отбора проб Нефтепродукты СПАВ Фенолы

Место слияния рек Айваседопур и Пяку-Пур 0,28 0,03 0,005

Выше на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха 0,05 0,04 0,002

Ниже на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха 0,06 0,06 0,003

Выше на 0,5 км п. Уренгоя 0,06 0,06 0,003

Ниже на 0,5 км п. Уренгоя 0,08 0,04 0,003

Ниже на 0,5 км р. Мал. Хадырьяха 0,13 0,01 0,002

Выше на 0,5 км р. Евояха 0,11 0,01 0,001

Ниже на 0,5 км р. Евояха 0,08 0,01 0,002

Выше на 0,5 км р. Малхойяха 0,13 0,01 0,003

Ниже на 0,5 км р. Малхойяха 0,15 0,0 0,002

Выше на 0,5 км п. Самбург 0,11 0,03 0,003

Ниже на 0,5 км п. Самбург 0,09 0,05 0,004

Выше на 0,5 км протоки, соединяющей 0,11 0,1 0,004

р. Пур с р. Табъяха

Ниже на 0,5 км протоки, соединяющей 0,11 0,02 0,002

р. Пур с р. Табъяха

Выше на 0,5 км протоки Тоясё 0,16 0,01 0,003

Ниже на 0,5 км протоки Тоясё 0,09 0,02 0,002

Дельта р. Пур (Бол. Пур) 0,12 0,02 0,002

ПДК для р/х водоемов 0,05 0,1 0,001

Нефтепродукты — основные наиболее распространенные и опасные вещества, загрязняющие поверхностные водоемы. Поступают в речную сеть разными путями: со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности, хозяйственно-бытовыми водами и др. Некоторое количество углеводородов поступает в воду в результате прижизненных и посмертных выделений растительными и животными организмами. Концентрация нефтепродуктов в воде может существенно снижаться в результате протекающих в водоеме процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления. Скорость этих процессов зависит от состава нефтепродуктов, температуры, интенсивности развития утилизирующих нефтепродукты микроорганизмов [Патин, 1997]. В период наблюдений в воде р. Пур содержание нефтепродуктов колебалось в пределах 0,05-0,16 мг/дм3. Повышенное количество нефтепродуктов — 0,28 мг/дм3 (5,6 ПДК) зафиксировано ниже п. Тарко-Сале. В период отбора проб каких-либо разливов нефти и нефтепродуктов замечено не было. Таким образом, содержание нефтепродуктов в воде р. Пур санитарно-гигиенических норм не превышало, а предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного значения оказались превышены в 1,5-5 раз.

Нефтяному загрязнению воды рек сопутствует фенольное. Фенолы являются одним из наиболее распространенных загрязняющих веществ, поступающих в природные воды со сточными водами нефтеперерабатывающих, лесохимических и других предприятий. В естественных условиях образуются в процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих как в водной толще, так и в донных отложениях. В воде р. Пур определялось суммарное содержание летучих фенолов. Предельно допустимая концентрация для водоемов рыбохозяйственного значения составляет 0,001 мг/дм3. Максимальная концентрация (5 ПДК) зафиксирована ниже п. Тарко-Сале. На всем протяжении реки

фенолы обнаруживались в концентрациях 0,002-0,004 мг/дм3. Кроме фенолов и нефтепродуктов на всех станциях в воде р. Пур проводилось определение синтетических поверхностно-активных веществ. Река Пур в период исследований была слабозагрязнена СПАВ. Содержание их колебалось в пределах 0,01-0,06 мг/дм3 при величине ПДК 0,1 мг/дм3. Отмечалось некоторое повышение концентрации СПАВ на станциях ниже впадения р. Бол. Хадырьяха, ниже п. Самбург и ниже проток (табл. 2).

Содержание тяжелых металлов

В воде р. Пур содержание тяжелых металлов определялось в месте слияния рек Айваседопур и Пяку-Пур (ниже на 500 м п. Тарко-Сале), выше и ниже п. Самбург и в дельте реки. Анализ полученных данных свидетельствуют, что превышение нормы для рыбохозяйственных водоемов наблюдалось по марганцу (в 1,1-1,7 раза), цинку (в 1,4 раза) и меди (в 4 раза, ниже п. Тарко-Сале) (табл. 3).

Таблица 3

Содержание тяжелых металлов в воде р. Пур, мкг/дм3

Место отбора проб Hg Mn Zn Pb Cu Ni Al Cd

Ниже на 500 м п. Тарко-Сале <0,01 2,0 <0,5 1 4 <0,5 <0,5 <0,1

Выше на 500 м п. Уренгой <0,01 17,0 8,0 <0,5 <0,5 <0,5 36,0 <0,1

Ниже на 500 м п. Уренгой <0,01 12,0 14,0 <0,5 <0,5 <0,5 25,0 <0,1

Выше на 500 м п. Самбург <0,01 7,0 14,0 <0,5 <0,5 <0,5 23,0 <0,1

Ниже на 500 м п. Самбург <0,01 11,0 10,0 <0,5 <0,5 <0,5 40,0 <0,1

ПДК для р/х водоемов 0,01 10,0 10,0 100,0 1,0 10 40,0 5,0

ПДК хоз.-быт. назначения 0,5 100,0 1000 30,0 1000 100 500,0 1,0

Таким образом, в период исследований вода р. Пур характеризовалась по содержанию ртути, кадмия, никеля, свинца как чистая, меди и цинка на отдельных станциях — как «слабозагрязненная», железа — как «умеренно-загрязненная».

Для оценки качества воды р. Пур был вычислен интегральный показатель — индекс загрязненности вод (ИЗВ). В основе определения ИЗВ — семь компонентов: азот аммонийный, азот нитритный, азот нитратный, железо общее, БПК5, нефтепродукты, фенолы. Величина индекса загрязненности вод в период исследований на разных станциях реки изменялась от 0,66 до 1,15 ед., соответствовала 2 и 3 классу качества, т.е. по характеристике качества вода относительно чистая и умеренно-загрязненная. В среднем по реке ИЗВ составлял 0,94 ед., что соответствует 2 классу качества вод (относительно чистая).

Загрязнение донных отложений нефтепродуктами

Своеобразным индикатором нефтяного загрязнения являются донные отложения. Присутствие в воде взвешенных веществ приводит к тому, что часть нефти (до 10-30 %) сорбируется на взвеси и осаждается на дно. Многочисленные экспериментальные и полевые наблюдения показывают, что скорость деградации нефти, захороненной на дне, резко снижается, окислительные процессы замедляются, особенно в анаэробных условиях. Аккумулированные в донных отложениях тяжелые фракции нефти могут сохраняться долгие годы.

Донные отложения р. Пур в основном представлены песком, заиленный песок лишь в дельте реки. Содержание нефтепродуктов в речных песках Пу-

ра невысокое (табл. 4). По классификации уровня загрязнения донных грунтов нефтепродуктами [Уварова, 1988] 23,5 % грунтов относится к «чистым», 52,9 % — к «слабозагрязненным» 23,6 % — к «умеренно-загрязненным». «Умеренно-загрязненные» донные отложения в основном расположены в устьевой части р. Пур. «Слабозагрязненные» донные отложения находились в районах поселков Тарко-Сале и Самбург.

Таблица 4

Содержание нефтепродуктов в донных отложениях р. Пур, 2000 г.

Место отбора проб Нефтепродукты, мг/кг Примечание

Правый берег Левый берег

Место слияния рек Айваседопур и Пяку-Пур ниже на 0,5 км п. Тарко-Сале 10,0 22,4 Слабозагрязненные

Выше на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха 7,2 8,1

Ниже на 0,5 км р. Бол. Хадырьяха Выше на 0,5 км п. Уренгоя 4.2 4.2 4,0 3,6 Чистые

Ниже на 0,5 км п. Уренгоя 9,0 12,0

Ниже на 0,5 км р. Мал. Хадырьяха Выше на 0,5 км р. Евояха 6,0 8,0 6,0 8,0 Слабозагрязненные

Ниже на 0,5 км р. Евояха 3,9 5,2

Выше на 0,5 км р. Малхойяха 3,6 4,2 Чистые

Ниже на 0,5 км р. Малхойяха 9,0 4,2

Выше на 0,5 км п. Самбург Ниже на 0,5 км п. Самбург 11,2 4,4 3,6 10,0 Слабозагрязненные

Выше на 0,5 км протоки, соединяющей р. Пур с р. Табъяха 33,6 19,8 Умеренно-

Ниже на 0,5 км протоки, соединяющей р. Пур с р. Табъяха 11,2 20,0 загрязненные

Выше на 0,5 км протоки Тоясё 14,0 19,2 Слабозагрязненные

Ниже на 0,5 км протоки Тоясё 16,8 28,6 Умеренно- загрязненные

Заключение

Исследования качества воды р. Пур на 17 станциях показали узкий диапазон значений показателей солевого состава, что связано со сходными условиями формирования химического состава рек на данной территории. Вода р. Пур маломинерализованная, гидрокарбонатного класса, натриевой группы. Общая сумма ионов не превышала 100,0 мг/дм3. Содержание гидрокарбонатов изменялось в пределах 21,9-48,8 мг/дм3, количество кальция, магния, хлоридов и сульфатов составляло меньше 5,0 мг/дм3. Из биогенных элементов в воде преобладали ионы аммония, их концентрация варьировала в пределах 0,22-0,55 мг/дм3, количество органических веществ соответствовало «средним» значениям перманганатной окисляемости.

Из загрязняющих веществ на всем протяжении реки обнаруживались нефтепродукты в количестве 1,2-5,6 ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения, фенолы в пределах 1-5 ПДК. По содержанию тяжелых металлов вода р. Пур в период исследований относилась к водам с минимальным содержанием микроэлементов, кроме железа общего. По количеству железа общего вода реки «умеренно-загрязненная».

Донные отложения реки в различной степени содержат нефтепродукты. По принятой классификации 23,5 % грунтов относились к «чистым», 52,9 % — к «слабозагрязненным», 23,6 % — к «умеренно-загрязненным».

Таким образом, в соответствии с комплексной экологической классификацией качества поверхностных вод суши вода р. Пур относилась по солево-

му и ионному составу к категории «чистых», содержанию органических веществ — к категории «слабозагрязненных», содержанию токсических веществ (нефтепродукты, фенолы) — к категории «умеренно-загрязненных» вод. Интегральный индекс загрязнения свидетельствует, что в среднем по реке воды относятся ко 2 классу качества (относительно чистые).

ЛИТЕРАТУРА

Алекин О.А. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 344 с.

Линник П.Н., Набиванец Б.И. Формы миграции металлов в пресных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 286 с.

Оксиюк О.П., Жукинский В.И., Брагинский Л.П. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиол. журн. 1993. Т. 29, № 4. С. 62-91.

Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. М.: Изд-во ВНИРО, 1997. 348 с.

Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНИРО, 1999. 303 с.

Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 15, вып. 3: Нижний Иртыш и Нижняя Обь. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 420 с.

Уварова В.И. Современное состояние уровня загрязненности воды и грунтов некоторых водоемов Обь-Иртышского бассейна // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Л., 1988. Вып. 305. С. 23-33.

ФГУП «Госрыбцентр», г. Тюмень

V.I. Uvarova

EVALUATION OF WATER QUALITY IN THE POUR RIVER

Basing on hydrochemical investigations, the article presents data on chemical composition of water in the Pour river during summer period in 2000, quoting data on level of river pollution with oil products, phenols, synthetic superficially active substances, and heavy metals.

Pour river, oil products, benthic sediments, biogenic elements, salt composition, heavy metals, level of pollution, polluting substances.