НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 911.375.227: 504.45.054: 282.247.36
ВЛИЯНИЕ МЕГАПОЛИСА НА КАЧЕСТВО ВОДЫ БОЛЬШОЙ РЕКИ (НА ПРИМЕРЕ г. РОСТОВ-НА-ДОНУ)
© 2009 г. Член-корреспондент РАН А.М. Никаноров1,2, Т.А. Хоружая1, Л.И. Минина2,
Т.В. Миронова1
С целью выявления критериев влияния мегаполиса на качество воды на примере города Ростов-на-Дону проведен анализ внутригодовых и межгодовых медианных величин концентраций характерных для Нижнего Дона загрязняющих веществ (соединений меди, железа, нефтепродуктов, сульфатов, нитритного азота), тенденций многолетних (1988-2000 гг.) изменений качества воды на основе анализа концентраций и индексов загрязнения; изучена интегральная токсичность речной воды с помощью биотестирования. Анализ данных для створов, расположенных выше, в черте и ниже города, позволил заключить, что негативное влияние на качество речной воды по многолетним данным наиболее четко прослеживается по большему диапазону концентраций и экстремально высоким внутригодовым концентрациям соединений меди и железа, высоким медианам концентраций нефтепродуктов и нит-ритного азота, наихудшим индексам загрязнения, применяемым в системах государственного мониторинга России, а также по наихудшему качеству воды по нитритному азоту и соединениям ртути по классификации, используемой в странах ЕС.
Ключевые слова: урбанизация, мегаполис город Ростов-на-Дону, оценка влияния на поверхностные воды, загрязнение.
ВВЕДЕНИЕ
Мегаполисы, представляющие собой сложные много функциональные прир од но - антр опогенные системы, испытывают значительные и многообразные техногенные нагрузки. В то же время сам мегаполис существенно влияет на все компоненты окружающей среды. В первую очередь это влияние сказывается на одном из ее важнейших компонентов, обеспечивающих приемлемое качество жизни, - воде. Однако вопрос о показателях и индикаторах непосредственного влияния крупных городов на водные объекты, расположенные в зоне их влияния, остается неопределенным несмотря на регулярные специальные издания и научные публикации [1-5]. В разных источниках информации оценки состояния часто не совпадают, так как сделаны на основе разных методических подходов.
Для оценки влияния мегаполиса на качество вод большой реки на его территории проведен анализ характеристик и оценок качества воды р. Дон в
1 Институт водных проблем Российской академии наук, Южный отдел, 344090, Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 198; тел. (863) 222-66-68; e-mail: ghi@aaanet.ru.
2 Гидрохимический институт Росгидромета, 344090, Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 198; тел. (863) 222-66-68, 297-51-36; e-mail: ghi@aaanet.ru.
зоне влияния г. Ростов-на-Дону. Город Ростов-на-Дону - крупный административный, промышленный, культурный и научный центр Юга России, расположен на правом берегу р. Дон в его нижнем течении. Площадь городской территории составляет 350 км2, население свыше 1 млн человек. Здесь сосредоточено около 120 крупных и средних промышленных предприятий, формирующих три промышленные зоны и два промышленных узла. Река Дон служит источником питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования. Главные источники загрязнения реки Дон - сточные воды предприятий машиностроения, пищевой, легкой, химической промышленности, жилищно-коммунального хозяйства, а также транспорт и судоходство. Приток Дона - река Темерник, протекающая по территории города, также является одним из основных источников загрязнения.
Исследования проведены на створах, расположенных выше, в черте и ниже города Ростов-на-Дону. Анализ качества воды проведен за многолетний период (1988-2000 гг.) по химическим показателям и результатам биологического тестирования (биотестирования), по комплексным оценкам - индексам загрязнения вод, применяемым в различных системах государственного мониторинга водных объектов. Прослежены тенденции временных изменений загрязненности, изучены статистические связи
Таблица 1. Концентрации* загрязняющих веществ (в ПДК) в воде р. Дон в районе г. Ростова-на-Дону (1988-2000 гг.)
Наименование створов Си2+ ^общ. НФПР 8042- N0^
№ 1 -
6,5 км выше г. Ростов- 0-6,0 0,1-3,7 0,8-5,6 1,1-3,2 0,5-4,5
на-Дону 0-10,0 0-12,4 0-46,0 0,1-4,4 0-17,0
№ 2 -
водозабор г. Ростов-на- 0-5,5 0,1-3,4 0,8-7,0 1,1-3,0 0,4-4,3
Дону 0-17,0 0-25,2 0-46,0 0,1-4,4 0-16,7
№ 3 -
0,5 км ниже впадения 0-6,0 0,2-3,0 0,8-5,2 1,1-3,1 0,8-4,1
р. Темерник 0-17,0 0-20,7 0-81,4 0,1-3,8 0-23,5
№ 4 -
1 км ниже г. Ростов-на- 0-6,0 0-3,7 0,8-10,0 1,0-3,3 0,4-6,0
Дону 0-11,0 0-30,7 0-40,0 0,8-4,1 0-22,9
* В числителе - диапазон колебаний медианных концентраций, в знаменателе - диапазон колебаний разовых концентраций.
концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) в речных водах с массой их сброса со сточными водами.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Использованы следующие материалы за 19882000 гг.1:
- данные наблюдений Ростовского Центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Росгидромета (далее РЦГМС-Р) по гидрохимическим показателям, взятым из базы данных ГУ "Гидрохимический институт" для пункта наблюдений "г. Ростов-на-Дону" на реке Дон;
- результаты собственных научных исследований по биотестированию воды в районе г. Ростова-на-Дону, а также материалы публикаций.
Пункт наблюдений "г. Ростов-на-Дону" включает 4 створа: выше города (№ 1), в черте города (№ 2 и 3) и ниже города (№ 4). Створы расположены:
№ 1 - 6,5 км выше г. Ростова-на-Дону (1 км выше г. Аксая, 62 км от устья);
№ 2 - на уровне водозабора (52 км от устья);
№ 3 - 0,5 км ниже впадения р. Темерник (43 км от устья);
№ 4 - 1 км ниже города (ПО "Водоканал", 34,5 км от устья).
Анализ проведен по показателям:
- внутригодовых ("разовых") концентраций характерных для Нижнего Дона ЗВ2 (превышающих ПДК более чем в 50 % проб [2-4]), по их максимальным величинам и диапазону колебаний;
1 В указанный период времени были проведены исследования по биотестированию, которые использованы в комплексе с данными мониторинга.
2 Термин, обозначающий индивидуальные химические вещества, концентрации которых превышают ПДК более чем в 50% проб, принят в системе мониторинга Росгидромета.
- по медианным (за год) значениям концентраций ЗВ, по максимальным величинам и диапазону межгодовых колебаний медиан;
- по доле проб с превышением ПДК ЗВ в течение года;
- по индексу загрязнения вод (ИЗВ) по [6] за год;
- по удельному комбинаторному индексу загрязнения вод (УКИЗВ) по [7] за год;
- по критериям (индексам) оценки токсического загрязнения по [8] за год;
- по результатам биотестирования проб воды, отобранных на тех же створах в течение каждого года.
Рассчитаны коэффициенты корреляции между величинами медианных концентраций характерных ЗВ в речной воде и величинами массы сбросов этих ЗВ со сточными водами в водные объекты за многолетний период.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПО КОНЦЕНТРАЦИЯМ ХАРАКТЕРНЫХ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Наиболее характерными ЗВ для Нижнего Дона в районе г. Ростова-на-Дону являются: соединения меди (Си2+), железа ^еобщ), нефтепродукты (НФПР), сульфаты №-), нитритный азот (N0-).
Как показал анализ многолетних данных (19882000 гг.), уровень загрязненности речной воды в пункте наблюдений "г. Ростов-на-Дону" довольно высок. Максимальные величины разовых концентраций превышали ПДК во много раз: Си2+ - почти в 20 раз, Feобщ - до 30 раз, НФПР - более 40 и в отдельных случаях даже до 80 раз, $02- - до 4 раз, N0^ - более 20 раз (таблица 1). Не только "разовые", но и медианные концентрации ЗВ были существенно выше ПДК: Си2+ - часто в 5-6 раз,
Feобщ. - в 3-3,7 раз, НФПР - в 5-10 раз, З02- -в 3 раза, N0^ - в 4-6 раз.
Прежде всего мы попытались ответить на вопрос: может ли створ, расположенный выше города (№ 1), служить "фоновым", т.е. быть менее загрязненным, чем остальные створы? Как видно из таблицы 1, концентрации ЗВ на всех створах пункта "г. Ростов-на-Дону" варьировали в широких пределах. Створ № 1 отличался от других по следующим показателям. На этом створе наибольшие разовые концентрации Си2+ и Feобщ были ниже, чем на створах № 2 и 3 (в черте города); по медианным величинам отличия не выявлялись.
В отличие от загрязнения Си2+ и Feобщ, разовые концентрации НФПР на створе № 1 не отличались от таковых на створе № 2 и 4, но медианы были меньше. Разовые концентрации N0^ на створе № 1 были меньше, чем на створах № 3 и 4, но медианы были меньше только по сравнению со створом № 4.
Полученные результаты позволяют заключить, что створ № 1, расположенный выше города, отличается от створов в зоне влияния города более низким уровнем загрязнения Си2+, Feобщ, НФПР и N02-, что позволяет использовать его в качестве фонового для оценки загрязненности воды Нижнего Дона под влиянием города Ростов-на-Дону по многолетним данным:
- по более низким разовым величинам концентраций Си2+ и Feобщ и меньшему диапазону колебаний величин концентраций Си2+ и Feобщ в течение года;
- более низким медианным концентрациям НФПР и N0^
Что касается загрязнения З04-, то концентрации их на всех створах были примерно одинаковыми, и фоновый участок не выделялся.
Доля проб с превышением ПДК в течение года почти по всем ЗВ и на всех створах была высокой, что указывает на устойчивый характер загрязнения. Наиболее устойчивой была загрязненность сульфатами: содержание З04- превышало ПДК в 100% отобранных проб и на всех створах (таблица 2). Несколько реже превышали ПДК концентрации НФПР - в 70-85% проб, Ш- - 41-54%, Feобщ. -37-50%, Си2+ - 14-34% проб. Выделить негативное влияние города по критерию устойчивости загрязнения можно только по загрязнению N0^ которое было наибольшим на створе, расположенном ниже города.
Наиболее надежные оценки загрязненности и тенденций многолетних изменений, несомненно, дает анализ по медианным концентрациям, рассчитанным за каждый год наблюдений. С другой стороны, результаты разовых определений, указы-
вающие на больший диапазон колебаний величин, свидетельствуют о различном временном характере загрязнения Нижнего Дона, в частности, о неравномерном влиянии г. Ростов-на-Дону на загрязнение Си2+, Fe0бщ. и N0-.
Очевидно, различия в величинах разовых
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.