научная статья по теме АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МЕГАПОЛИСОВ НА КАЧЕСТВО ВОДЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ Геология

Текст научной статьи на тему «АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МЕГАПОЛИСОВ НА КАЧЕСТВО ВОДЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ»

КАЧЕСТВО И ОХРАНА ВОД, ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

УДК 504.45.054: 911.375.227

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МЕГАПОЛИСОВ НА КАЧЕСТВО ВОДЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ЭКОЛОГО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ1 © 2011 г. А. М. Никаноров, Т. А. Хоружая, Т. В. Миронова

Гидрохимический отдел Института водных проблем Российской академии наук 344090 Ростов-на-Дону, просп. Стачки, 198 Поступила в редакцию 12.02.2010 г.

Проведен анализ данных многолетних наблюдений Росгидромета, собственных исследований авторов по гидрохимическим, гидробиологическим и биотестовым показателям и соответствующих публикаций в районе мегаполисов — городов Ростова-на-Дону (р. Дон) и Новосибирска (р. Обь). Установлены сходные и отличительные характеристики качества воды рек по этим эколого-токси-кологическим показателям, выявлены тенденции долговременных межгодовых изменений качества воды, определены критерии и показатели, отражающие влияние городов на водные объекты, расположенные на их территории. Идентичность ряда химико-токсикологических критериев и показателей влияния городов юга России и Западной Сибири на водные объекты позволяет предполагать возможность их использования на урбанизированных территориях и в других регионах. На примере Нижнего Дона показано, что в загрязнении воды металлами основную роль играет сброс сточных вод, тогда как загрязнение реки нефтепродуктами и сульфатами непосредственно с этим не связано.

Ключевые слова: поверхностные водные объекты, мегаполисы, гидрохимические, гидробиологические, биотестовые показатели.

Мегаполисы — сложные многофункциональные природно-антропогенные системы, которые оказывают значительные и многообразные антропогенные воздействия на окружающую среду, включая водные экосистемы. Несмотря на внимание к этой проблеме [1, 2, 4], показатели и индикаторы, отражающие непосредственное влияние крупных городов на водные объекты, расположенные на их территории, не всегда обоснованы. В разных источниках состояние водных объектов и его изменения под влиянием антропогенных воздействий, в том числе урбанизации, оцениваются на основе разных методических подходов, которые дают противоречивые результаты [4, 12].

Для изучения влияния урбанизации на качество воды поверхностных водных объектов, расположенных на урбанизированных территориях РФ в различных физико-географических условиях, предполагалось

провести анализ данных многолетних наблюдений Росгидромета и научных исследований авторов по гидрохимическим, гидробиологическим и токсикологическим (биотестовым) показателям;

1 Работа выполнена по программе № 13 фундаментальных исследований Отделения наук о Земле РАН "Формирование водных ресурсов, прогноз режима и качества вод с учетом изменения климата и развития экономики".

разработать и выбрать критерии и показатели долговременных тенденций изменения качества воды рек на урбанизированных территориях, определить тенденции изменений концентраций характерных загрязняющих веществ (ЗВ) для оценки степени загрязнения водных объектов;

выявить показатели, отражающие непосредственное влияние города на качество воды водных объектов в пределах его территории, для чего попытаться найти "фоновый" створ для сравнения со створами в зоне влияния города. Очевидно, что такой створ фактически будет "антропогенно-измененным" природным фоном, т.е. будет условно чистым. В настоящее время антропогенное влияние (поверхностный сток с водосборов, загрязнение атмосферного воздуха и другие факторы) привело к тому, что даже в устьях высокогорных рек встречаются только условно чистые природные воды (подробно эта проблема рассмотрена в [6]).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Использованы данные многолетних наблюдений государственной сети Росгидромета (СевероКавказского и Западно-Сибирского управлений) на реках в зоне влияния городов Ростова-на-Дону (р. Дон, данные за 1988—2005 гг.) и Новосибирска

Рис. 1. Карта-схема расположения створов в пункте наблюдений "г. Ростов-на-Дону". Створы: 1 — 6.5 км выше города, 2 — водозабор, 3 — 0.5 км ниже устья р. Темерник, 4 — 1 км ниже города, 0.5 км ниже сбросов ПУ "Водоканал".

(р. Обь и малые реки на территории города, данные за 1994 и 1999—2006 гг.). Эти города — крупные административные, промышленные, культурные и научные центры с высокой концентрацией населения и интенсивной антропогенной нагрузкой.

Основное негативное воздействие на реки этих территорий оказывают предприятия жилищно-коммунального хозяйства, энергетической, химической, металлургической, сельскохозяйственной, пищевой и других отраслей промышленности, судоходство и маломерный флот. Главные источники загрязнения водных объектов на территории городов Ростова-на-Дону и Новосибирска — это хозяйственно-бытовые, производственные, ливневые сточные воды различной загрязненности, сбрасываемые непосредственно в водные объекты.

Пункты наблюдений Росгидромета "г. Ростов-на-Дону" и "г. Новосибирск" отнесены к первой категории (согласно [9]), где контроль качества и загрязненности вод проводится по наибольшему набору показателей и с наибольшей частотой.

Для исследования взяты данные наблюдений по гидрохимическим, гидробиологическим и биотестовым показателям [2, 4], а также данные собственных исследований авторов настоящей статьи [1, 6—8]. В пункте наблюдений "г. Ростов-на-Дону" использована информация по четырем створам на р.Дон (рис. 1): выше города (створ 1), в его черте (створы 2 и 3), и ниже (створ 4); в пункте наблюдений "г. Новосибирск" — по четырем створам на р. Оби: выше города (створ 1), ниже (створы 2—4 ) и на устьевых участках малых рек в черте города (створы 6—12) (рис. 2).

Для анализа использованы следующие показатели и расчетные критерии:

внутригодовые ("разовые") концентрации характерных ЗВ (содержание которых превышало ПДК более чем в 50% проб [4]) для рассмотренных рек, диапазон колебаний, медианы концентраций за год, максимальные медианы и диапазон межгодовых колебаний медиан;

доля проб со значениями, превышающими ПДК ЗВ в течение года;

удельные комбинаторные индексы загрязнения вод (УКИЗВ), рассчитанные по [10] за год;

индексы (химические критерии) токсического загрязнения вод, рассчитанные по [7] за год;

выживаемость тест-объектов при биотестировании и другие критерии токсического действия проб воды, отобранных на тех же створах в течение каждого года.

Для р. Дон также рассчитаны коэффициенты корреляции г между значениями медианных концентраций характерных загрязняющих веществ в речной воде и количествами их сбросов со сточными водами в водные объекты за многолетний период.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Анализ многолетней информации позволил заключить, что в перечень характерных ЗВ входят

для р. Дон в районе Ростова-на-Дону - соединения меди (Си2+), железо общее ^еобщ), нефтепро-

2_

дукты (НП), сульфаты (8 04 ), азот (N1 нитритов;

Рис. 2. Карта-схема расположения створов в пункте наблюдений "г. Новосибирск". Створы: 1 — 300 м ниже ГЭС, 2 — очистные сооружения, 3 — пос. Ягодное, 4 — с. Дубровино, 5 — устье р. Иня, 6 — устье р. Каменка, 7 — устье р. Тула, 8 — устье р. Ельцовка-1, 9 — устье р. Ельцовка-2, 10 — устье р. Камышенка, 11 — устье р. Плющиха, 12 — устье р. Нижней Ельцовка.

для реки Обь в районе Новосибирска - соедине- для малых рек Новосибирска (Ельцовка-1, Ель-

ния Си2+, цинка (2п2+), Feобщ,, НП, N аммония, фе- цовка-2, Каменка, Тула), помимо перечисленных

нолы; ЗВ, N нитритов, легкоокисляемые органические

6 5

4 ^ 3

В С 2

1

(а)

К

0

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1989 1991 1993 1995 1997 1999 6 г (в)

5

_|_I_I_1_

_|_I_I_1_

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1989 1991 1993 1995 1997 1999 Годы наблюдений

7

6 5

К4

ПДК3

2 1

0

К

(б)

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1989 1991 1993 1995 1997 1999 (г)

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 1989 1991 1993 1995 1997 1999 Годы наблюдений

Рис. 3. Динамика концентраций загрязняющих веществ р. Дона (г. Ростов-на-Дону) в 1988—2000 гг. на створах: водозабор (Умедь = -0.153х + 2.357, Я2 = 0.126; Ужелезо = -0.217х + 3.038; Я2 = 0.467 (а)); Унефтепродукты = -0.148х + 3.619, Я2 = 0.137; Усульфаты = 0.098х + 1.515, Я2 --

0.376 (в)), 1 км ниже города (Ум

-0.123х + 2.25, Я2 = 0.078; Уж

= -0.131х + 1.934, Я2 = 0.217) (б), 0.5 км ниже устья р. Темерник (Унефтепродукты = -0.088х + 3.057, Я2 = 0.063; Усульфаты = 0.070х + 1.653, Я2 = 0.178) (г). Жирная черта - соединения меди (а, б), нефтепродукты (в, г); штриховая - соединения железа (а, б), сульфаты (в, г); пунктирная и сплошная наклонная — тренды.

6

5

4

4

0

0

вещества (по БПК5), соединения ртути (Н2+), смолистые вещества, а для р. Каменка - сероводород (Н2в).

Таким образом, исследованные водные объекты (реки Дон, Обь и малые реки на территории Новосибирска) имеют сходный состав характерных ЗВ, хотя и отличаются по ряду компонентов загрязнения речных вод.

На всех рассмотренных реках отмечена высокая (до 100%) повторяемость случаев превышения ПДК ЗВ в пробах в течение года, что указывает на устойчивый (хронический) характер загрязнения.

Анализ межгодовых изменений концентраций характерных ЗВ показывает, что максимальное загрязнение вод наблюдалось в конце 1980-х гг., с начала и до конца 1990-х гг. регистрировалось его снижение. Тенденции многолетних изменений концентраций соединений Си2+ и Feобщ хорошо видны только для створов, расположенных в черте и ниже г. Ростова-на-Дону (рис. 3). Динамика концентраций НП также была сходной (тренды были отрицательными), тогда как концентрации 8О^ , напро-

тив, возрастали. Таким образом, тенденции долговременных изменений проявлялись не для всех ЗВ и не на всех створах.

Сравнение временной динамики комплексных показателей качества воды показало, что в районе Ростова-на-Дону для створа 1 показатель УКИЗВ никогда не был больше, чем на других створах (рис. 4). В районе г. Новосибирска показатели УКИЗВ для створа 1 были не выше, а даже ниже, чем на других створах. Таким образом, на реках Дон и Обь вода на створах 1 была чище, чем на других, и эти створы, расположенные выше городов Ростова-на-Дону и Новосибирска можно выделить как фоновые.

В малых реках Новосибирска (К

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.

Показать целиком