ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2008, № 4, с. 322-330
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ^^^^^^^^^^^^^^ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
УДК 550.4. 556.3
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ВОДОТОКИ МАЛОГО РЕЧНОГО БАССЕЙНА
© 2008 г. Т. А. Трифонова*, А. С. Сенатов**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова **Владимирский государственный университет Поступила в редакцию 20.03.2007 г.
Проведена оценка техногенного воздействия на водосборный бассейн малой реки; установлены доминирующие факторы загрязнения; предложена математическая модель, позволяющая описать некоторые процессы самоочищения реки; рассмотрены подходы к определению предельно допустимой техногенной нагрузки по доминирующим загрязняющим веществам на водоток и нормированию промышленных сбросов в водные объекты.
ВВЕДЕНИЕ
Прогрессирующее загрязнение бассейнов малых рек в настоящее время - одна из важных экологических проблем. Ее актуальность связана с тем, что русла этих рек принимают на себя основную техногенную нагрузку в виде сбросов предприятий - природопользователей, находящихся порой на достаточно большом удалении друг от друга в различных административно-территориальных комплексах (районы, области и края). Водотоки выполняют транспортную функцию, а перенос загрязняющих веществ носит трансграничный характер и вызывает целый ряд проблем не только экологических, но и нормативно-правовых, экономических и социальных. При этом допустимой считается нагрузка, под воздействием которой экосистема сохраняет оптимальное биоразнообразие, способность самовосстановления и стабильного функционирования. Важно определить порог вредного воздействия, т.е. ту дозу загрязнителя, при которой отклик биологического организма уже не может быть скомпенсирован за счет его гомеостатических механизмов. Очевидно, что любой факт превышения установленных нормативов (ЦДВ, ПДС, лимиты размещения отходов и т.п.) в объектах окружающей среды может лишь косвенно свидетельствовать об отклонении работы природопользователя (предприятия) от экологических регламентов. Реальная же ситуация может быть корректно оценена только при детальном экологическом исследовании экосистемы, испытывающей антропогенную нагрузку. Для решения таких задач в экологических исследованиях в настоящее время применяется бассейновый подход [2, 8, 11, 13, 14].
Закономерно проявление научно-практического интереса к вопросам нормирования антропогенных нагрузок и разработке методов и под-
ходов в оценке различных уровней допустимого воздействия на экосистемы [4, 5, 7, 9, 12, 15].
Настоящая работа посвящена разработке подходов к определению предельно допустимой техногенной нагрузки (ПДТН) на бассейн малой реки.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объект исследования - водосборный бассейн р. Колокша, которая является рекой четвертого порядка Волжского бассейна (р. Волга принята за водоток первого порядка), левобережным притоком р. Клязьма и впадает в нее в 326 км от устья. Общая длина реки составляет 146 км, площадь водосбора - 1430 км2. Река Колокша полностью расположена в пределах Владимирской обл. на территории Суздальского Ополья. Основной бассейн реки составляют реки пятого порядка - притоки Колокши (рис. 1). На исследуемой территории находятся и оказывают антропогенную нагрузку на водотоки около 70 различных предприятий - природопользователей. Из них -43% - сельскохозяйственного профиля, 24% предприятий занимаются промышленным производством; 33% - прочие (объекты жилищно-коммунального хозяйства, культурно-бытовые объекты и т.д.). Из общего числа 23% предприятий осуществляют сброс сточных вод непосредственно в р. Колокша. В структуре землепользования сельскохозяйственные угодья занимают 47% площади бассейна, луга - 39%, леса - 13%, болота -1%.
Сбор информации о природопользователях производился с учетом распределения их по территории бассейна. На основании государственных статистических отчетов установлен перечень из 22 наименований загрязняющих веществ (ЗВ), поступающих в водотоки бассейна.
Рис. 1. Бассейн р. Колокша.
Валовая антропогенная нагрузка за каждый отчетный год определялась суммированием каждого ингредиента (в тоннах за год) и последующим приведением полученного значения к единицам токсичной массы (условным тоннам за год). Анализировалась ситуация по динамике доминирующих загрязняющих веществ - соединениям тяжелых металлов и азота. Изучалось состояние видового разнообразия экосистемы р. Колокша, проведено сравнение фаунистического сходства сообществ с применением индексов Шеннона, коэффициента Пареле и биотического индекса Ву-дивисса на различных участках реки. Для обработки результатов использовался метод математического моделирования.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Тенденции загрязнения большинства экосистем индивидуальны для каждого бассейна и определяются исторически сложившейся струк-
турой распределения промышленного и сельского производства.
Значения антропогенной нагрузки на все реки бассейна за исследуемый период с 1993 по 2003 г. представлены в табл. 1.
Также анализировались данные гидрохимического мониторинга с определением индекса загрязнения воды (ИЗВ) за тот же период в устьевых створах притоков и в главном водотоке. На рис. 1 отображена ситуация загрязнения бассейна реки в 1996 г., когда отмечалась самая интенсивная за исследуемый период антропогенная нагрузка, пик которой фиксируется на отметке 2010 усл.т/год (см. табл. 1).
Очевидно, что до 95% от всего объема загрязняющих веществ (ЗВ), поступивших в бассейн, приходится непосредственно на водоток р. Колокша и лишь около 5% - на долю притоков. Из притоков выделяются бассейны рек Гза и Кучка, сбросы в которые составляют около 4% от всей
Таблица 1. Валовая антропогенная нагрузка (техногенные сбросы) на водотоки бассейна р. Колокша (в условных тоннах за год)
Водоток 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
р. Яхрома 3.1 2.7 3.9 2.9 10.6 4.3 8.0 8.1 8.3 9.5 11.8
р. Тома 9.0 6.3 7.7 3.9 3.8 4.7 13.2 13.6 14.0 18.3 21.5
р. Семига 13.1 12.5 8.2 3.9 7.8 8.5 9.1 9.4 9.7 10.5 12.3
р. Кучка 94.4 96.1 51.7 48.4 55.7 48.1 39.4 40.6 41.8 44.9 48.5
р. Сега 40.1 25.7 3.0 3.0 3.6 3.6 11.8 12.2 12.5 14.4 16.2
р. Гза 196.1 84.0 51.9 18.6 48.4 50.3 50.4 51.9 53.4 55.6 61.8
р. Колочка 3.9 2.9 2.9 5.1 3.1 9.8 10.3 10.7 11.0 12.6 14.8
р. Колокша 715.9 522.8 754.3 1958.8 683.2 364.0 339.5 370.8 360.8 383.5 410.6
Бассейн 984.6 731.4 860.4 2010.9 797.4 473.0 464.8 532.7 521.0 549.3 597.5
Таблица 2. Сброс различных поллютантов в водотоки бассейна р. Колокша
Группа соединений
Доля группы загрязняющих соединений в общей массе сбросов, %
Год
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
Тяжелые металлы 49.4 45.1 51.7 80.5 54.6 34.1 31.7 26.1 33.9 38.5 40.5
(Си2+, №+, 7п2+,Сг3+)
Соединения азота 20.5 23.5 19.3 7.4 21.1 31.7 31.8 33.2 36.5 38.0 41.3
(Ш+, МО-, Ш-)
Нефтепродукты 4.23 5.6 8.3 3.7 5.8 7.4 9.04 6.7 3.7 3.2 7.8
Взвешенные вещества 3.28 2.4 1.7 0.77 1.9 4.1 3.8 3.8 2.4 3.5 4.8
СПАВ (А-ПАВ, Н-ПАВ) 8.1 9.6 5.4 2.3 5.5 8.1 6.6 7.74 3.57 2.4 4.5
массы ЗВ, и где вода характеризуется как "загрязненная" (см. рис. 1).
Характерная особенность загрязнения воды -неоднородный состав поллютантов. Это объясняется влиянием целого ряда разнопрофильных предприятий Юрьев-Польского, Собинского, Кольчугинского и Суздальского районов, среди которых - объекты ЖКХ, сельхозпредприятия и промышленные предприятия, имеющие гальванические производства. Поэтому нами было проведено ранжирование ЗВ, поступивших в реки, с выделением групп тяжелых металлов (ТМ), соединений азота, нефтепродкутов, взвешенных веществ и СПАВ (табл. 2)
Установлено, что за период с 1993 по 2003 г. доминирующими загрязняющими веществами являлись соединения группы тяжелых металлов и соединений азота. Максимальный сброс ТМ зафиксирован в 1996 г., его доля в общей массе загрязнителей составляет 80.5%. В последующие годы он снизился и стабилизировался на уровне 30-35%. Сброс соединений азота (аммонийного, нитритного и нитратного) за данный период в це-
лом достаточно стабилен и также находится на среднем уровне 30-35%.
Данные гидрохимического мониторинга за 1993-2001 г. предоставлены природоохранными организациями Владимирской области, на основании которых рассчитывался индекс загрязнения воды (ИЗВ) в мониторинговых точках бассейна р. Колокша. На рис. 1 показано значение ИЗВ в 1996 г., когда отмечался максимальный сброс поллютантов. Данные свидетельствуют о том, что от истока реки до створа выше г. Юрьев-Польский и впадения р. Гза ИЗВ = 1.0, что соответствует "чистой" воде. Ниже г. Юрьев-Польский и до створа выше пос. Ставрово ИЗВ не изменяется и равен 1.8 ("умеренно загрязненная"), ниже пос. Ставрово и до устья (точки впадения в реку 3-го порядка Клязьма) качество ухудшается, и ИЗВ достигает 5.8, что соответствует воде "грязной". Пос. Ставрово оказывает, таким образом, наибольшее загрязняющее влияние на водоток Колокши, причина этого - наличие крупного предприятия на территории бассейна, имеющего гальванические стоки, в которых содержатся тяжелые металлы.
и о и
Ч
о ^
ей Я
В
О
и
о я о
о &
ю
о
1000 800 600 400 200 0
1000 800 600 400 200 0
кттъг^
10 8 6 4 2 0
10 8 6 4 2 0
«
Н
С
«
о ч о и
ей Я Н О
о &
о
я «
к я
ей &
Н
к о я к
о «
1993 1995 1997 1999 2001 Годы
Сброс вещества, усл. т/год
д
о г
л
с у
а,
я
В
е ще
е
я
с
о р
ю
С
1000 800 600 400 200 0
а ЧАТ ^ЛуГЛуГЛииЙиХ.тй
1000 800 600 400 200 0
10
8
1993 1995 1997 1999 2001 Годы
6 4 2 0
10 8 6 4 2 0
«
Н
С
«
е л
о д
а,
я
т с
е ще
е
я «
к я
а р
т
к
е я к
о
«
Концентрация вещества, долей ПДК
Рис. 2. Графики соотношения сброса и концентрации азотных соединений в период с 1993 по 2001 г.
Если рассматривать ИЗВ в другие годы исследуемого периода, то ситуация, показанная на рис.1, будет достаточно типичной, с той лишь разницей, что значение ИЗВ приближается либо к верхней, либо к нижней границе интервала, качественно характеризующего воду. В частности, по данным статистической отчетности, в 1993 г. вода
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.