И.И. Силин
Экология и экономика природных ресурсов бассейна р. Протва
(Калужская и Московская области)
Обнинск, 2003. — 302 с.
Предыдущая |
Содержание статьи:
8. Загрязнение поверхностных вод, донных отложений и биоценоза р. Протвы
Уровни загрязнения поверхностных вод и донных осадков
Антропогенное воздействие на речную сеть приводит к сильной пространственной неоднородности параметров качества воды. Это связано с наличием в бассейне р. Протвы сотен крупных и тысячи мелких источников загрязнения, особенностями динамики водотоков в зонах загрязнения, механизмом распределения химических веществ, влиянием загрязненных донных отложений и другими факторами.
Резкая пространственная неоднородность характерна и для макросостава вод. Многочисленные сбросы бассейна р. Протвы имеют пестрый гидрохимический состав, который в зависимости от объема стоков изменяет первичный гидрокарбонатно-кальциевый состав речных вод с естественной минерализацией порядка 350 мг/л.
Гидрокарбонатно-кальциевые воды участками трансформируются в сульфатно-кальциевые, хлоридные, хлоридно-натриевые. Вблизи крупных стоков отмечается переход пресных вод в солоноватые. На удалении от стоков происходит частичная нейтрализация влияния сбросных вод и увеличение относительной доли природных макро- и микрокомпонентов. При этом значительная доля загрязняющих веществ переходит в осадок.
Таким образом, водная масса является связующим звеном между поступлением загрязняющих веществ (т.е. источником загрязнения) и их аккумуляцией в донных отложениях (т.е. зонами загрязнения). С существованием указанных выше флуктуаций состава воды связаны определенные трудности при оценке ее качества. Большинство имеющейся информации о составе воды, в том числе получаемой службами контроля, основано на отборе и анализе единичной пробы, которая часто не отражает реальную ситуацию, особенно в условиях высокой динамичности гидрохимического режима зон загрязнения. Усредненный по створам ионно-солевой состав воды р. Протвы представлен на рис. 8.9.
Рис. 8.9. Ионно-солевой состав воды р. Протвы
Видно, что в целом, на всем протяжении реки сохраняется её базовый гидрокарбонатно-кальциевый состав. Это означает, что, по крайней мере, в удалении от выпусков сточных вод река восстанавливает свои исходные природные характеристики
В то же время отмечается и ряд устойчивых изменений состав речной воды вниз по течению реки. Так на территории Калужской области по сравнению с московским участком почти вдвое возрастает минерализация воды, главным образом за счет количества известковой примеси. Ниже г. Обнинска и в районе г. Протвино Московской области в воде увеличивается концентрация сульфатов и хлоридов.
Изменение бассейновых показателей качества речной воды проиллюстрировано рис.8.10.
Рис.8.10. Показатели качества воды р. Протвы
Видно, что наиболее сильное загрязнение взвешенными веществами происходит в Московской области в районе г. Верея и в Калужской обл. в районе г. Обнинск.
Нефтепродукты поступают в реку в основном на территории Московской области (г. Верея).
Биологическое потребление кислорода заметно увеличивается в районе г. Протвино Московской области, что указывает на возрастающую концентрацию в воде легкоокисляющихся органических веществ и евтрофирование нижнего течения р. Протвы. На это, в частности, указывает возрастающее к устью количество аммония в балансе связанного азота.
На рисунке 8.11 изображена диаграмма концентрации биогенных веществ, измеренной в тех же створах р. Протвы, что и другие показатели качества воды.. На всем протяжении реки в воде наблюдается устойчивый рост биогенной примеси, особенно интенсивный на участке от г. Обнинск и до устья. При этом на калужском участке реки ниже г. Обнинска соотношение нитратного и аммонийного азота примерно равно, а на московском, — от г. Кременки до устья, — в составе биогенного вещества преобладает ион аммония.
Рис.8.11. Концентрация биогенных веществ в воде р. Протвы
Как известно, концентрация многих примесей в воде, особенно биогенных веществ, значительно изменяется в зависимости от времени года. На рис. 8.12 изображена диаграмма изменчивости показателей качества воды по гидрологическим сезонам (данные С.Н. Шашкова). Видно, с началом весеннего снеготаяния возрастает опасность загрязнения речной воды почти всеми опасными ингидиентами. Вместе с талыми водами в реку попадает кишечные палочки, взвешенные вещества, разнообразные органические вещества с полей, ферм, городских и сельских подворий и т. д.
Рис. 8.12. Показатели качества поверхностных вод по гидрологическим сезонам (Московская обл.,бассейн р. Истра)
Вместе с мутью в реку выносятся тяжелые металлы и многие специфические токсиканты. Как видно на диаграмме, дополнительное накопление нитратного азота в воде происходит ближе к лету, когда активизируются бактерии-нитрификаторы и происходит массовое разложение фитопланктона. Подобная картина загрязнения реки наблюдается и в период осенних паводков, но с гораздо меньшей амплитудой роста концентраций индикаторов качества воды.
Загрязнение воды р. Протвы тяжелыми металлами, для которых установлены нормативы предельно допустимых концентраций для рек рыбохозяйственного значения с токсикологическим лимитирующим показателем вредности, показано на диаграмме рис. 8.13.
Рис. 8.13. Загрязнение воды р. Протвы тяжелыми металлами
Сильное загрязнение воды медью и цинком наблюдается на московском отрезке р. Протвы в районе г. Верея. Кроме того, медь, а также никель, поступают в речную воду в районе городов Обнинск и Жуков, где ряд предприятий использует гальваническое производство. Железо на всем протяжении р. Протвы содержится в воде в количестве 1,5-2 мг/л. Как показала практика изучения вод в других промышленных районах, наибольшие флуктуации состава характерны не для сезонных гидрологических периодов, а для суточных и часовых (период рабочей смены) интервалов времени, что связано с режимом работы источников загрязнения.
В этом смысле более надежными для определения участков с высокой динамичностью геохимических процессов являются данные геохимического опробования донных отложений в сочетании с выборочным опробованием вод на наиболее устойчивый во времени макросостав и микроэлементы. По меньшей мере, такие работы позволяют выявить «горячие точки» бассейна реки – пункты и створы детальных гидрогеохимических исследований следующего этапа исследований.
По данным Калужского комитета природных ресурсов, из 25 контролируемых компонентов наиболее устойчивое превышение уровня ПДК отмечается для ПРЗР, БПК, ВВ, аммония, нитритов, фосфатов и железа и периодическое по всем остальным ингредиентам.
Анализ собственных и фондовых данных показал, что превышение ПДК хотя бы в одной пробе могут наблюдаться по многим ингредиентам качества воды ( БПК5, ПО, ХПК, N-NH4, N-NO3, P-PO4, НФПР, ОКБ, ЛКП, ПТГ и б(а)п, ПРЗР,Cu, Fe, Ni, Pb, Cr+3, Ag, Zn, Al, So4, Srобщ, 90Sr, 134Cs, 137Cs, +3H).
С целью более полного изучения уровня загрязнения поверхностных вод КФ ВИЭМС было произведено сопряженное гидрогеохимическое опробование водотоков и геохимическое опробование донных отложений и почв бассейна р. Протвы с последующим химическим анализом проб воды, спектральным анализом сухого остатка водных проб, проб донных отложений и вмещающих русло реки почв.
Аналогичная работа была выполнена сотрудниками ВИМСа на территоии бассейна р. Протвы Московской области. Все анализы проб воды были выполнены в аккредитованных лабораториях ВИМСа. Результаты обработки аналитических данных показаны на рисунке 8.14 и в таблице 44.
Рис. 8.14. Участки интенсивного загрязнения поверхностных вод и донных отложений
По составу аномалии, приуроченные к территории крупных промышленных зон, отличаются более сложным (полиэлементным) составом. Тяжелые металлы в водорастворимой форме в высоких концентрациях содержатся в районе северной и южной промзоны г. Обнинска, возле п. Протва, у г. Малоярославца, у п. Кривского, вблизи предприятий з-да «Сигнал» (зд. 101), ФХИ и др. В большом количестве они накоплены в донных осадках, верховья р. Дырочной (в геофонах: 140 Sn, 100 Ag, 90Pb, 20Mo и др.), р. Протвы в районе г. Верея, г. Обнинска (в геофонах: 24Bi, 15Cu и др.), р. Истьи в районе г. Балабаново (50 Zn), р. Угодки в районе г. Жукова (10 V, 5 Nb и др. элементы группы железа, что, вероятно, связано с перемывом отвалов Угодского железоплавильного завода петровских времен.).
Таблица 44
Каталог аномалий
№ аномалии на рис. |
Географическая привязка аномалии |
Содержание химических элементов в воде |
|
||
(микроэлементы-в сухих остатках ) в донных осадка (в единицах ПДКв.р.) (в единицах фона) |
|
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1 |
Протва возле устья р. Аложи |
7NH4+, 4A1,2Si02, 2Be, 1.5V,P, N03— |
6 Mg, 3A1, 2Co, 2Zr |
|
|
2 |
р Протва в р-не сан «Восход» |
4А1, 4Zn, 2Pb, 2Nb, l.5Ba,P |
8Mg, 4Zr, 3A1, 2Ti, 2Mn |
|
|
3 |
Протва возле устья р. Угодки |
10Cu, l0Ni, 5Cr, 4P, 2Si02, 2A1, 2Be, NO3—, |
2Sc, 2V, 2Nb, 1.5Be, Cr, Co |
|
|
4 |
р. У годка у поселка Протва |
10Cr, 9Ni, 4P, 2Be, 1.5 Ba, Mn |
10V, 5Nb, 4Mg„ 2.5A1, 2Be, Zr, , 1.7 Ti, l,5Li, P, Co, Mn |
|
|
5 |
Р. Угодка в г. Жуков |
8Zn, 5 Cr, 4А1, 4P, 3Ti, 1.5Ni, Ba, V |
10V, 5Nb, 4Mg, 2.5 Al, 2Be, Zr, 1.7Ti, 1.5Co, P, Li |
|
|
6 |
Левый исток р. Угодки (Грач) |
5AI, l,5SiO2, 1.5Be, Pb |
|
||
7 |
Правый исток р. Угодки (ПТФ) |
8Zn, 5Cu, 4P, 3Ti, l.8SiO2, V |
12V, 3P, 3Li, 2Mn, 2Co |
|
|
8 |
Протва возле устья р. Дырочной |
2.8A1,2Si02,P |
3V, 2Sc, 1.8Y, 1.8Yb, 1.5Ga |
|
|
9 |
Нижнее течение р. Дырочной |
10Cu, 4Cr, Sr |
6Mg, 3P, 3Sr, 3A1, 2Li, 2Cu, 2Zr |
|
|
10 |
Третий правый приток р. Дырочной (стеклозавод) |
1L0SiO2, 6Zn, 2.5 Mg, 1.8Ca |
200Ag, 140Sn, 90Pb, 20Mo, 5Y, 3Sr, 2,5Ba, V, Ga, 2Yb, 1.5Li, 1.5Cr |
|
|
11 |
Второй правый приток р. Дырочной (Мишково) |
2Si02,2S02, 1.5Sr |
25AL, 4Sr, 4Ca, 3Mg, 3Mn |
|
|
12 |
Правая вершина р. Дырочной (ДСК) |
7Zn, 2Si02,1.5Sr, P |
43Ni, 15Mn, 4Mg, 4V, 3Co,3Al, 3P, 2.5Fe, 2Sc, 2Ga, 2Ti, 2Ba, 2Sr,1.8Y, 1.8Yb |
|
|
13 |
Протва в районе ОС г. Обнинск |
10Cu, 4NH4+, 2Zn, 2P |
5V, 4Cu, 4Mn, 2P, 2Ga, 2Ti, 2Co |
|
|
15 |
Протва в районе г. Обнинск |
25NH4+, 15Cu, 8Zn, 3Ni, 2P, l.5Ba |
24Bi,15Cu, 4Mg, 2Sr, 2Zr, 2P, 2Ca,l,5Sc, Ga, Y, Yb |
|
|
16 |
Протва в районе п. Кривское |
15Cu, 10Al, 8Zn, 5Si02,1.5P |
2Sc, 2Zr, 1.5Mn, 1.5Fe, 1.5Cr,Yb |
|
|
17 |
Протва в районе Ермолино-Балабаново |
6Si02,5Cr, 2A1, (Mn,Pb,V,Ti, ,Mg,Na) |
5Bi, 4Sc, 3V, 2Co, Ba, Ga, Yb, 1.5A1 |
|
|
17 |
Протва в районе г. Боровск |
(Ag, Sc, Al, Fe) |
(Al Ba) |
|
|
18 |
Протва в районе д. Совьяки |
5Cu, 2Si02 |
3A1, 2Mg, 2Ca, 2Sr |
|
|
19 |
Лужа возле г. Малоярославец |
10Cu, Mo, P, (Na,N03—) |
2Cu |
|
|
20 |
р. Нечайка,ОС г.Малоярославец |
2Si02,(C1,N03—, Na) |
|
||
21 |
Р. Лужа в районе п. Игнатьевское |
15N03—, 2Si02, (Mg, Sr) |
2Mn, 2Cr, 2Ti, 2Ca |
|
|
22 |
р. Городнянка, низовье |
5Cr, Ni, 0,5 Мо |
3Ba, 2Mn, 2Cu, 2Sc, 1.5Co |
||
23 |
р. Городнянка, верховье |
4Р, ЗМп, (Pb,V,Cu,Zn,Co,Fe, Na,Ba) |
3Zr, 2Ba, 2Sc, 2Nb, 2V, 2Co, 2Yb |
||
24 |
Слияние Локни и Суходрева |
10А1,2Ве, 2р, (SiO2, Fe, Mn, Sn, Sc, Y, Yb, V. Ti, Na, Me) |
3P, 2Sc, 2Cu, 2Ba |
||
25 |
р. Суходрев, исток |
1.2P, (Ag,Ni,Al,Cr) |
4p, 3V, 2Sc, Nb, Ga, Cr, Y, Yb Co |
||
26 |
р. Суходревка, исток |
(Mn, Pb, Zn, Ni, Cr) |
2Zr |
||
27 |
р. Локня, истоки |
3Ni, 2Ве, A1 |
2A1 |
||
28 |
р. Истья возле Усадьбы с\х «Тарутинский» |
80Cr, 20Ni, 4Zn, 70Cu (у д. Воробьи) |
3Ga, 2Ba, Nb, Zr, Co, Sc |
||
29 |
р.Истья возле г. Балабаново |
P, (Pb, Zn, Al, Mg, Na) |
50Zn, 3Ga, Sc, Р, Nb, Yb, 1.5Cr |
||
30 |
р.Истья возле дд. Добрино-Ивакино |
10Ni, 5Cr, (Mg,Na) |
2Sc, 2Ga, V, Fe, Ca, Yb |
||
31 |
р. Протва от г.. Верея и ниже |
60Cr, 50 Cu, 15Co,15Zn, 10V, 8Mo |
100Ni, 100Mo, 100 Cu |
||
32 |
Р. Исьма от с\х Арханский и ниже |
100 Cu, 80Mo, 20 Co, 10V |
300 Ni, 100Mo, 100 Cu |
||
33 |
Р. Протва возле г. Кременки |
3Ag (Ni,B) |
|
||
В аномалиях, тяготеющих к стокам сельхозпредприятий и ОС, преобладают нитраты, фосфаты и другие биогенные элементы.
На участках реки, где в составе стоков с городских ОС (например, аномалия 14 у г. Обнинска) поступают стоки промышленных предприятий, в состав гидрохимических аномалий входят как элементы, типичные для хозбытовых стоков, так и широкий набор тяжелых и редких металлов. Группируясь пространственно, моноэлементные аномалии образуют на территории бассейна р. Протвы 30 комплексных аномалий.
В каталоге содержание микроэлементов в сухом остатке гидрохимических проб для наглядности показаны в долях ПДК (для водных объектов рыбохозяйственного назначения) по результатам спектрального анализа, что имеет чисто информационный характер.
По содержанию в воде биофильных элементов была определена трофность водотоков бассейна р. Протвы. Наиболее высокие уровни концентрации в воде биофильных элементов отмечаются в районе г. Обнинска, устья р. Аложи, сельскохозяйственных и хозбытовых стоков п. Игнатьевское и др.
Почти все выделенные аномалии являются комплексными не только по составу, но и по типу среды, вмещающей аномалию, т.е. гидрохимические аномалии сопровождаются аномалиями в донных осадках. Сопоставление элементного состава гидрохимических и «донных» аномалий позволяет судить о степени подвижности в водной среде тех или иных компонентов. В целом же состав выделенных аномалий отражает характер жизнедеятельности на прилегающей территории.
На диаграмме рис. 8.15, составленной по данным таблицы (каталог аномалий), показаны интегральные уровни концентраций загрязняющих веществ в воде и донных отложениях р. Протвы.
Рис.8.15. Интегральные уровни загрязнения р. Протвы (по данным каталога аномалий
Отчетливо выделяются два крупных района с высокой техногенной нагрузкой на реку: 1- бассейн среднего течения реки Протвы в районе г. Верея и бассейна р. Исьмы на территории Московской области, 2- бассейн среднего течения р. Протвы на территории Калужской обл.
Характерно, что интегральные уровни загрязнения воды и донных отложений совершенно идентичны и почти на всем протяжении реки изменяются синхронно. Это указывает на преобладание при осаждении процессов коагуляции и адсорбции.
Предыдущая |