ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 5, с. 582-586
КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 628.161.1
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА СТЕПЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОТОКОВ КУРСКО-БЕЛГОРОДСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ (НА ПРИМЕРЕ Р. ОСКОЛ)
© 2007 г. В. П. Самарина
Староосколъский технологический институт, филиал Московского института стали и сплавов (технологический университет) 309516 Старый Оскол, мкр. Макаренко, 3а Поступила в редакцию 18.07.2006 г.
Проанализировано геохимическое состояние поверхностных водотоков региона, находящегося под преимущественным воздействием горнометаллургического промышленного комплекса. Обозначены особенности природной среды региона, определяющие ее реакцию на техногенное воздействие и влияющие на формирование качества вод.
В последние десятилетия во многих странах проблема качественного истощения водных ресурсов вследствие их загрязнения остро обозначилась особенно в промышленно-развитых районах, которые имеют малую водообеспеченность. В результате хозяйственной деятельности на водосборах происходит их преобразование и аэротехногенное загрязнение. В водные объекты поступают прямые индустриальные и сельскохозяйственные стоки, неорганизованные смывы с селитебных территорий и сельскохозяйственных полей, что в итоге приводит к появлению токсичных компонентов, изменению химического состава и ухудшению качества вод.
Одним из районов, где обозначилась проблема качественного истощения водных ресурсов, является Старооскольский р-н Белгородской обл., расположенный на территории Курской магнитной аномалии (КМА). Здесь на небольшой территории сосредоточены объекты добычи полезных ископаемых, их переработки и производства конечного продукта. Благоприятные климатические условия и распространение черноземов обусловили интенсивное развитие сельского хозяйства в районе. Геоэкологическое состояние территории зависит от разных источников техногенеза, однако, ключевое место в инфраструктуре региона занимает горнометаллургический комплекс (ГМК), деятельность которого привела к формированию ряда негативных последствий в компонентах природной среды и ухудшению качества водотоков.
Цель настоящей работы - дать характеристику изменчивости гидрохимических показателей поверхностных вод Старооскольского региона, оценить условия формирования качества вод и влияние факторов антропогенной нагрузки. Для
решения поставленной задачи были проведены комплексные гидрохимические исследования при многостороннем рассмотрении максимально возможного числа вопросов, использовании данных многолетних наблюдений, применении эмпирических и теоретических методов анализа.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ
Гидрологическая сеть Старооскольского р-на состоит из р. Оскол (бассейн р. Дон) и ее основных притоков - рек Осколец, Чуфичка, Котел, Убля. Р. Оскол представляет собой типичный водоток Центральной России, дренирующий мело-мергельные осадочные породы. Основные гидрохимические материалы были отобраны и обработаны в 2000 г. Качество вод р. Оскол оценивалось в пяти пунктах на протяжении 47 км выше от г. Старый Оскол и ниже по течению. Пробы отбирались ежемесячно, а в период весеннего половодья - еженедельно. В ряде случаев данные были дополнены гидрохимическими наблюдениями на сети гидрометстанций центральных черноземных областей за 1979-2005 гг., а также данными регионального экологического комитета.
Реки региона имеют большое народнохозяйственное значение как источники промышленного, сельскохозяйственного и бытового водоснабжения. Общее водопотребление воды на территории региона в среднем составляет 175.8, в том числе из р. Оскол - 3.67 млн. м3/год. На реке действуют четыре водозаборных сооружения общей мощностью 3800 тыс. м3/год (по данным экологического комитета Белгородской обл.). В оборотных системах предприятий задействовано 574.5 млн. м3.
На технические нужды используется ежегодно 5 млн. 191 тыс. м3 воды питьевого качества.
Основными потребителями вод являются промышленные предприятия (41%); сельское (38%) и жилищно-коммунальное хозяйство (19%). В конце XX в. наблюдалось регулярное уменьшение объемов воды, забранной из поверхностных водотоков в среднем на 4.2%, что связано в первую очередь с нестабильной работой предприятий и увеличением объемов воды, используемой в системах оборотного водоснабжения.
Воздействие техногенных составляющих системы, функциональным центром которой является ГМК, характеризуется комплексностью и наиболее сильным воздействием на все компоненты природной среды (атмосферу, земную поверхность, подземные и поверхностные воды). Проведенные исследования [4] показали, что наибольшую антропогенную нагрузку испытывают территории, оказавшиеся в зоне прямого влияния крупнейших промышленных комплексов (Лебединского и Стойленского горно-обогатительных комбинатов (ГОК), Оскольского электрометаллургического комбината, промплощадки Котел и селитебных зон (в городах Старый Оскол и Губкин). Антропогенная деятельность на территории Старооскольского р-на привела к значительным, а по ряду факторов - необратимым, изменениям в природной среде. Высокий уровень интенсивности нагрузки проявляется в виде значительных изменений состояний атмосферы, поверхностных и подземных вод, техногенного морфогенеза территории, деградации почв. Качественные и количественные изменения природной среды становятся важными факторами изменения гидрохимических характеристик рек, являющихся, по сути, коллекторами загрязнения всего региона.
Изучение физико-географической характеристики и особенностей современных техногенных процессов в районе исследования позволило выявить следующие особенности природной среды Старооскольского р-на, определяющие ее реакцию на техногенное воздействие и влияющие на формирование качества вод:
равнинный рельеф, благоприятный для аэротехногенного переноса загрязняющих веществ (ЗВ);
особенности розы ветров, способствующие равномерному распределению ЗВ с воздушными потоками от основных источников загрязнений;
атмосферные осадки, вымывающие из воздуха ЗВ антропогенного происхождения, в том числе образовавшиеся при пылении отвалов мело-мер-гельных вскрышных пород ГОК, буровзрывных работах на карьерах, пылении дорог, промышленных и коммунальных выбросах в атмосферу;
наличие мощных черноземных почв - важнейшего геохимического барьера на путях миграции
загрязнителей, что приводит к высокому уровню локализации загрязнения;
незащищенность водоносных горизонтов от загрязнения; высокая водопроводимость и аэрация почв при недостаточной влагообеспеченно-стии;
обнажения меловых пород с высокими фильтрационными свойствами;
техногенные водотоки, образовавшиеся в результате "отрыва" водоносного горизонта от дна (реки Чуфичка, Осколец) и питания осветленными водами хвостохранилищ ГОК, при впадении в основной водоток формируют гидрохимическую аномалию.
Антропогенная деятельность в регионе приводит как к прямому воздействию на качество поверхностных вод за счет сброса сточных, так и опосредованному - через изменение компонентов природных сред.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
По содержанию основных ионов воды рек региона соответствуют гидрокарбонатно-кальцие-
вому классу (НС03 > 802- > С1- и Са2+ > Ые2+). В зоне с проявлением наибольшего числа факторов антропогенной нагрузки высокой интенсивности
(в черте г. Старый Оскол) содержание среднем возрастает более чем в 2.7 раза (табл. 1). Ниже по течению воды восстанавливают свой условно-природный характер. Воды р. Оскол имеют слабощелочную среду (среднее значения рН составляет 7.75 с некоторыми сезонными колебаниями) и обладают значительной буферной емкостью по отношению к кислотообразующим агентам. Основным фактором самоочищения водотока от
является сбалансирование анионного состава за счет взаимодействия поверхностных вод с карбонатными осадочными породами меловой системы, по которым пролегает ложе реки и ее притоков.
Значительное негативное влияние на окружающую среду оказывают тяжелые металлы (ТМ). Наибольшие концентрации ЗВ выявлены в реках Осколец, Чуфичка, Котел, Оскол в районе непосредственного воздействия ГМК и селитебных зон. Между N1, Си, 2п, Сг выявлены высокие коэффициенты корреляции (от 0.58 до 0.77; р = 0.05), что свидетельствует о сопряженной их миграции и подтверждает вывод об антропогенном происхождении ТМ в водотоке [3].
Биогенные соединения присутствуют в воде в значительных концентрациях. Высокие уровни содержания Робщ определяются хозяйственной деятельностью в регионе. Значительные содержа-
Таблица 1. Характеристика химического состава воды р. Оскол по материалам 2000 г. (числитель - среднее значение, знаменатель - стандартное отклонение, здесь и в табл. 2 прочерк - отсутствие данных)
Пункты отбора проб
Вещества 3.5 км выше города в черте города
НП, мг/л 0.07/0.06 -
СПАВ, мг/л 0.02/0.01 0.01/0.01
Фенолы, мг/л 0.002/0.001 0.001/0.001
БПК5, мг Оз/л 2.46/1.09 2.46/1.40
N0-, мг/л 0.016/0.017 0.099/0.075
N0-, мг/л 0.42/0.28 1.03/1.14
NH4, мг/л 0.10/0.11 0.24/0.25
Робщ, мг/л 0.148/0.074 0.230/0.123
С1-, мг/л 11.51/4.12 31.48/8.60
80^, мг/л 46.64/36.77 120.02/23.27
Са2+, мг/л 66.64/10.71 91.82/15.69
Мg2+, мг/л 17.51/7.63 21.42/5.16
Feобщ, мг/л 0.04/0.03 0.08/0.05
Си2+, мкг/л 0.4/0.1 1.5/1.2
2п2+, мкг/л - 2.6/1.4
№2+, мкг/л - 5.8/2.0
Сг3+, мкг/л 0.5/0.2 2.2/1.3
РЬ2+, мкг/л 0.2/0.1 0.3/0.1
1.5 км ниже города
25 км ниже города 47 км ниже города по всему течению
0.07/0.05 0.16/0.03 0.10/0.06
0.02/0.01 0.02/0.01 0.02/0.01
0.003/0.001 0.002/0.001 0.003/0.001
3.35/1.50 2.02/0.31 2.73/1.32
0.146/0.112 0.221/0.201 0.114/0.118
1.20/1.34 0.74/0.69 1.01/1.18
0.42/0.31 0.32/0.19 0.27/0.26
0.314/0.174 0.077/0.051 0.239/0.162
22.83/6.49 22.93/2.78 21.29/12.74
55.73/32.60 61.45/6.04 68.74/18.22
80.91/24.64 84.41/13.47 81.12/14.22
16.71/8.96 21.03/9.09 18.34/9.07
0.07/0.03 0.07/0.06 0.07/0.05
2.8/1.0 1.8/1.5 2.0/1.5
3.6/0.7 1.5/1.3 2.4/1.8
4.2/1.9 3.9/2.7 4.2/2.8
2.1/1.6 1.4/0.9 1.7/1.4
0.2/0.2 0.1/0.1 0.2/0.2
0.10/0.08 0.02/0.01 0.003/0.001 2.94/1.50
0.138/0.071 1.44/1.12
0.32/0.29
0.350/0.
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.