ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2007, № 2, с. 117-120
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ^^^^^^^^ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 556.538.8; 628. 394(282)
ФОРМИРОВАНИЕ СТОКА МИНЕРАЛЬНЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В БАССЕЙНЕ Р. ТОМЬ
© 2007 г. Г. К. Парфёнова
Томский государственный университет Поступила в редакцию 12.12.2005 г.
Рассматривается формирование стока минеральных и органических веществ в бассейне р. Томь, где действуют крупные комплексы теплоэнергетического, химического, металлургического, машиностроительного, угольного и аграрного производства. Оценка изменений стока минеральных и органических веществ проведена на основе сетевых гидрологических и гидрохимических наблюдений Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды России. Методическая основа выполненных исследований - сравнительный анализ соотношения стока минеральных и органических веществ по пятилетним периодам. Выбор расчетных периодов осуществлен для условий различных уровней развития хозяйственной деятельности на водосборах, но близких по величине водного стока.
Среди основных гидрохимических показателей качества природных вод рассматриваются ионно-солевой состав и содержание органических веществ. В результате сложнейшей истории развития и дифференциации промышленного и сельскохозяйственного производства сформировалось разнообразие бассейновой гидрохимической характеристики природных вод. Система показателей, отражающих конкретный ход гидрохимических процессов, как мера состояния качества вод, должна содержать набор количественно выраженных величин. С другой стороны, система показателей должна представлять возможность оценки качественных и количественных изменений элементов и их связей в развитии их во времени.
Сток растворенных веществ есть единство качественной стороны - его гидрохимического содержания и количественной измеримости как величины.
При этом, как отмечают ряд авторов [1, 6, 9], изучение выноса растворенных веществ реками, как результирующей величины формирования химического состава природных вод, служит комплексной оценкой геоэкологического состояния разных бассейнов.
Сток растворенных веществ является также отражением условий антропогенного воздействия, которые в течение определенных периодов могут изменяться.
Таким образом, количественные различия ионного и органического стока отдельных бассейнов могут рассматриваться в качестве основы определения интенсивности и специфики проявления антропогенного воздействия.
Особенно значимы эти исследования для тех бассейнов, где формирование стока растворенных веществ происходит в условиях интенсивного техногенного воздействия. Пример подобных условий - поверхностные воды бассейна р. Томь.
По данным Верхнеобского бассейнового управления в состав загрязнений, поступающих в поверхностные воды р. Томь, входят: сульфаты, хлориды, натрий, калий, магний, алюминий, анилин, ацетон, бор, бензол, ванадий, висмут, железо, жиры, масла, кадмий, кобальт, капролактам, марганец, медь, метанол, молибден, мышьяк, никель, нитриты, нитраты, роданиды, свинец, СПАВ, сероводород, серебро, сурьма, фенолы, фосфор, формальдегид, фтор, хром, цианиды, цинк, барий, титан, стронций, кремний, цирконий, толуол, нафталин, литий, нефтепродукты.
Согласно исследованиям, опубликованным в [8], при оценке качества воды р. Томь во всех пробах определено содержание галогеноорганиче-ских соединений: хлороформа, дихлорметана, бромдихлорметана, трихлорэтилена и др. Преобладающее соединение по абсолютному содержанию - дихлорметан. Содержание галогенооргани-ческих соединений в воде р. Томь превышает допустимые санитарные нормы, нарастает вниз по течению с увеличением поступления сточных вод.
Общее количество сточных вод по бассейну в среднем за 1980-1984 гг. составило 2630 млн. м3/год. В последующие годы наблюдался некоторый рост объемов сточных вод. Далее в годы экономического спада снизилось количество сточных вод. Так, в среднем за период 1990-1994 гг.
общий объем сточных вод в бассейне р. Томь составил 2081 млн. м3/год. При этом количество сточных вод, сбрасываемых без очистки, в 1990-е годы уменьшилось с 10 до 5%. В эти же годы стали фиксировать объемы водоотведения по категории недостаточно очищенных, которая составила 23% от общего объема поступления сточных вод. По категории нормативно чистых (без очистки) объемы водоотведения уменьшились с 86 до 56%; нормативно очищенных на сооружениях очистки увеличились с 4 до 13%. Также для бассейна р. Томь характерно превышение объема сбросных вод по отношению к объему водопо-требления, что связано с водоотливом из шахт при добыче угля [7].
Дополнительный привнос различных соединений способствует изменению химического состава природных вод, который сформировался в определенных условиях данной территории. Изменение химического состава природных вод нарушает установившееся равновесие в выносе растворенных веществ.
Оценка динамики и структуры компонентов стока растворенных веществ за многолетний период позволяет определить направленность формирования химического состава природных вод в условиях пространственно-временной неоднородности антропогенного воздействия.
В основу методики оценки влияния антропогенных воздействий на формирование стока минеральных и органических веществ положен принцип сравнения количества стока растворенных веществ, проходящих за определенное время. Оценка стока растворенных веществ проведена для трех расчетных периодов.
Выбор расчетных периодов осуществлен для условий различных уровней развития хозяйственной деятельности на близких по величине водного стока водосборах. Величина водного стока за период, выраженная в км3/год, соответствует среднему многолетнему. Расчет минерального и органического стока выполнен на основе сетевых гидрологических и гидрохимических материалов Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды России по среднемесячным данным водного стока и концентрациям общей минерализации (мг/л) и значениям химического потребления кислорода (ХПК мг О/л) [3, 6].
В оценке изменений стока минеральных и органических веществ использована относительная величина - показатель стока, размерность которого выражается в тоннах с одного квадратного километра площади бассейна в год [т/(км2 • год)].
Изменение химического стока по расчетным периодам оценивалось в процентах по отношению к величине стока исходного периода с учетом поправки на разницу в водном стоке за исходный и расчетный периоды.
Результаты расчета изменений показателей стока минеральных и органических веществ бассейна р. Томь сведены в табл. 1.
Согласно расчетным данным, формирование стока минеральных и органических веществ в различных частях бассейна имеет свои особенности.
Для верхней части бассейна р. Томь (г. Новокузнецк) характерен рост минерального и органического стока за рассматриваемые периоды. При этом в общем стоке растворенных веществ наибольшая величина составляющей органического стока по отношению к минеральной отмечается в 1982-1986 гг., а в последующий период ее снижение. На данном участке водосбора в формировании химического состава поверхностных вод больший привнос составляют минеральные соединения.
В нижнем течении р. Томь (г. Томск) минеральный сток, имея наибольшую величину в 1982-1986 гг., в последующий период снижается до 1-3%1.
Органическая составляющая стока растворенных веществ также наибольшую величину имеет в 1982-1986 гг. В диапазоне изменений стока органических веществ за расчетные периоды по отношению к исходному это составляет 1+95%1, снижаясь в последующий период до 1+73%1.
Характерная особенность формирования химического стока поверхностных вод нижнего течения р. Томь (г. Томск) - увеличение органической составляющей по отношению к минеральной за расчетные периоды.
Таким образом, формирование химического состава поверхностных вод р. Томь за многолетний период происходит в результате изменения соотношения веществ минерального и органического генезиса.
Поступление веществ минерального и органического генезиса обусловлено сбросами сточных вод предприятий различной функциональной направленности.
В верховьях р. Томь (г. Новокузнецк) действует комплекс металлургических комбинатов и несколько ТЭЦ. В срединной части (г. Кемерово) расположены предприятия химической и нефтеперерабатывающей промышленности. В нижнем створе (г. Томск) в 1950-1960-е годы сформировался мощный комплекс машиностроения и металлообработки. Экономический кризис 1990-х годов в значительной мере сказался на промышленных предприятиях Томска, производственная деятельность многих из них практически прекратилась.
Расположение профильных предприятий в бассейне р. Томь, а также интенсивность их экономической деятельности отразились на распре-
ФОРМИРОВАНИЕ СТОКА МИНЕРАЛЬНЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 119
Таблица 1. Характеристика структуры формирования минерального и органического стока в бассейне р. Томь за многолетний период
Показатель стока минеральных веществ, т/(км2 • год) Диапазон изменений стока минеральных веществ за расчетные периоды по отношению к исходному (1), принятому за 100% Показатель стока органических веществ, т/(км2 • год) Диапазон изменений стока органических веществ за расчетные периоды по отношению к исходному (1), принятому за 100% Количество стока органических веществ (в %) по отношению к минеральному стоку, принятому за 100%
р. Томь (г. Новокузнецк), F = 29800 км2
(1) 1964-1968 гг., W = 20.0 км3/год
54.1 100 3.52 100 6.5
1982-1986 гг., W = 20.3 км3/год
66.7 +21 4.91 +37 7.4
1989-1993 гг., W = 19.9 км3/год
84.4 +57 4.95 +41 5.9
р. Томь (г. Томск), F = 57800 км2
(1) 1965-1969 гг., W = 33.1 км3/год
58.3 100 2.97 100 5.1
1982-1986 гг., W = 33.4 км3/год
83.6 +42 5.83 +95 6.9
1989-1993 гг., W = 32.7 км3/год
55.7 -3 5.09 +73 9.1
Примечание. F - площадь водосбора; W - объем стока.
делении стока компонентов солевого состава и органических веществ по участкам бассейна и временным интервалам.
Подтверждением значимого влияния на формирование химическог
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.