Экология/6. Экологический мониторинг        

 

К.б.н. Лукьянчикова О.В., к.с/х.н. Протасова М.В.

Курский государственный университет, Россия

Оценка качества воды реки Сейм в черте города Курска

 

        

         Вода играет исключительную роль на нашей планете: это среда обитания для огромной массы гидробионтов и мощный геологический фактор, и регулятор климата на Земле, и богатейший источник минеральных ресурсов. Воды гидросферы являются обязательным компонентом практически всех технологических процессов. Велико и их рекреационное значение и эстетическая значимость.

Однако в настоящее время во многих частях света наблюдается общая нехватка, постепенное уничтожение и растущее загрязнение источников пресной воды промышленными, транспортными и коммунальными стоками. Главный мировой водопользователь – сельское хозяйство. Реки, протекающие через сельскохозяйственные районы, насыщены стоками удобрений и ядохимикатов. Смыв почвы с пахотных угодий приводит к обмелению и исчезновению малых рек. Во многих регионах вода расходуется со скоростью, превышающей пределы устойчивости водоснабжения экосистем. 

Все эти проблемы типичны и для Курской области. Загрязняющие вещества, поступающие в поверхностные воды, накапливаются в донных отложениях, создавая как в меженные, так и в многоводные периоды, вторичное загрязнение рек города Курска. В результате загрязнения водоемов ухудшается качество воды, происходит трансформация водных экосистем, возникает экологический риск возникновения заболеваний у населения.

В связи с этим возникает необходимость мониторинга, рационального использования и охраны водных ресурсов, в том числе и  в Курской области.

Целью исследований стала оценка качества воды реки Сейм в черте города Курска.

Отбор проб воды осуществляли в створах реки Сейм согласно ГОСТу 17.1.5.05-85 [1], ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб" [2]. Характеристика участков представлена в таблице 1.

Таблица  1

Характеристика створов реки Сейм

№

Район отбора проб воды

Визуальная оценка

Источники возможного загрязнения

 

1.

Железнодорожный округ до железнодо-рожного моста (вне промышленных зон)

вода прозрачная,

без выраженного запаха,

прибрежная и водная растительность

частный сектор,

незначительная рекреа-ционная нагрузка

 

2.

Железнодорожный округ после желез-нодорожного моста (вне населенных пунктов и промыш-ленных зон)

вода прозрачная,

без выраженного запаха,

прибрежная и водная растительность

незначительная рекреа-ционная нагрузка,

железнодорожный транспорт

 

3.

Сеймский округ, вблизи автомобиль-ного моста и рекреа-ционной зоны

вода слегка мутная,

без выраженного запаха,

прибрежная и водная растительность

рекреационная нагрузка,

антропогенная нагрузка

 

4.

Сеймский округ  вблизи пляжной зоны (район КЗТЗ)

вода прозрачная,

без выраженного запаха,

прибрежная и водная растительность

незначительная рекреационная нагрузка

5.

За чертой города

Вода очень мутная с грязно-зелёным оттен-ком; неприятный запах;  водная и прибрежная растительность

рекреационная нагрузка, антропо-генная нагрузка

Исследовали точечную пробу воды, в которой определяли следующие показатели:

1) гидрохимические: перманганатную окисляемость (ГОСТ 23268.12-78);  сухой остаток (ГОСТ 18164-72); жесткость воды (ГОСТ 52407-2005);  концентрацию нитратных ионов с использованием рН-метра/ионометра. (мультитест (НКПД. 422521.100 Д2)) [3,4, 5, 9];

 

2) органолептические: запах; цветность (ГОСТ 3351-74) [6];

3) токсикологический показатель - общую токсичность методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий Paramecium caudatum  Ehrenberg (ФР.1.39.2006.02506 ПНД Ф 14.1:2:3.13-06 16.1:2.3:3.10-06), а также  по измерению оптической плотности тест-культуры водоросли Clorella vulgaris Beijer) (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04    16.1:2.3.7-04) [7, 8, 10].

Лабораторные исследования проб воды реки Сейм проводили в НИЛ КГУ «Мониторинг объектов окружающей среды». Полученные результаты обработаны с помощью пакета анализа MS Exel.

Окисляемость воды в исследуемых створах реки Сейм варьировала от 2,6 мг/дм3 до 10,08мг/дм3. Максимальное ее значение выявлено в воде после железнодорожного моста. Вероятно, это связано с тем, что по последнему часто проходят поезда, вследствие чего в водоем могут попадать частички топлива. Окисляемость воды в этом створе исследуемой водной экосистемы была  выше в 1,5 раза, чем в створе за чертой города, в 3 раза - чем в воде до железнодорожного моста (железнодорожный округ) и в 4 раза - чем  в водных пробах  района сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны и пляжной зоны района КЗТЗ (рис. 1). Результаты наших экспериментальных материалов показали, что  такие различия являются достоверными на 95-% уровне.

Таким образом, вода реки Сейм является грязной в районе железнодорожного округа после железнодорожного моста и за чертой города, загрязнённой – в  железнодорожном округе до железнодорожного моста, умеренно-загрязнённой – в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны и  в районе КЗТЗ вблизи  пляжной зоны.

Минимальное значение жёсткости воды - 4,7 ммоль/дм3 установлено в створе реки Сейм в районе железнодорожного округа до железнодорожного моста. Такая вода является жёсткой.

 

 

Рис. 1. Окисляемость воды реки Сейм в исследуемых створах: 1 - до

железнодорожного моста, железнодорожный округ; 2 - после железнодорожного моста, железнодорожный округ; 3 - вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны, сеймский округ; 4 - сеймский округ  вблизи пляжной зоны (район КЗТЗ); 5 - за чертой города.

 

         Несколько выше значения этого показателя были в водных пробах района сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны, а также   вблизи пляжной зоны района КЗТЗ. Однако статистический анализ полученных результатов показал, что такие различия не являются достоверными на 95-% уровне и такая вода оценивается также жесткой.

          Вода этой же жесткости также выявлена в водной экосистеме  реки Сейм, протекающей за чертой города. Так ее показатель в этом створе водной экосистемы составил 6,11ммоль/дм3, что было в 1,3 раза выше по сравнению с водной пробой, взятой  до железнодорожного моста. Такие различия  достоверны на 95-% уровне значимости (табл.2).

Максимальное значение этого показателя 9,2 ммоль/дм3 установлено в районе  железнодорожного округа после железнодорожного моста. Это  было в 2 раза больше по сравнению с минимальным показателем и такая вода оценивается как очень жёсткая, что по видимому, обусловлено высоким содержанием в исследуемом створе данной водной экосистемы различных солей и  в основном магния и кальция. Результаты экспериментальных материалов показали, что  такие различия являются достоверными на 95-% уровне значимости (табл. 2).

Таблица 2

Сравнительная оценка жесткости проб воды реки Сейм в зависимости от исследуемых створов

Варианты опыта

Жёсткость,

дм3

Среднее значение

Ошибка среднего

tфакт

t0,05

Железнодорожный округ до железнодо-рожного моста (вне промышленных зон)

 

 

5

 

 

4,7

 

 

4,32

 

 

4,7

 

 

0,2

 

 

11

 

 

3,18

Железнодорожный округ после железнодо-рожного моста (вне населенных пунктов и промышленных зон)

 

 

9,9

 

 

9,13

 

 

8,71

 

 

9,2

 

 

0,3

Железнодорожный округ до железнодорож-ного моста (вне промышленных зон)

 

 

5

 

 

4,7

 

 

4,32

 

 

4,7

 

 

0,2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3,18

Сеймский округ вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны

 

 

5,4

 

 

5,1

 

 

4,96

 

 

5,2

 

 

0,1

Железнодорожный округ до железнодорож-ного моста (вне промышленных зон)

 

 

5

 

 

4,7

 

 

4,32

 

 

4,7

 

 

0,2

 

 

 

 

2,1

 

 

 

 

3,18

Сеймский округ вблизи пляжной зоны (район КЗТЗ)

 

5,25

 

4,91

 

5,32

 

5,16

 

0,1

Железнодорожный округ до железнодо-рожного моста (вне промышленных зон)

 

 

5

 

 

4,7

 

 

4,32

 

 

4,7

 

 

0,2

 

 

 

6,2

 

 

 

3,18

За чертой города

6

6,35

5,98

6,11

0,12

Содержание нитрат – ионов  в водной экосистеме реки Сейм в выбранных створах носит неравномерный характер (рис. 2). Наибольшее их количество установлено в водных пробах после железнодорожного моста железнодорожного округа и вблизи пляжной зоны района КЗТЗ, различия в показателях между которыми были недостоверны.

Минимальное содержание нитрат - ионов выявлено за чертой города, что было в 1,5 раза меньше по сравнению с максимальными значениями. Результаты статистических данных показали, что такие различия являются достоверными на 95-%уровне значимости.

Рис. 2. Содержание нитрат-ионов воды реки Сейм в исследуемых створах: 1- до

железнодорожного моста, железнодорожный округ; 2 - после железнодорожного моста, железнодорожный округ; 3 - сеймский округ вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны; 4 - сеймский округ вблизи пляжной зоны (район КЗТЗ); 5 - за чертой города.

 

Количество нитратов в поверхностных водах определяется воздействием комплекса факторов (биологические, гидрохимические, геоморфологические, климатические, физико-химические свойства почв водосборной территории).  Существенному повышению количества нитратов в природных водах способствуют азотные удобрения.  Вероятно, что их внесение в почву в районе частного сектора железнодорожного округа вблизи железнодорожного моста и сеймского округа посредством сельскохозяйственных мероприятий на приусадебных участках, способствует повышению нитратов в расположенных на их территориях створах реки Сейм.

Содержание нитратов в исследуемой водной экосистеме после железнодорожного моста также было в 1,2 раза выше, чем до железнодорожного  моста и чем в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны. Такие различия достоверны на 95-%уровне значимости.

Однако количество нитрат - ионов во всех исследуемых створах не превышало ПДК.

Также не превышали нормы и выявленные показатели минерализации. При этом максимальный  - зафиксирован за чертой города (465мг/дм3). Он был выше в 1,2 раза, чем в районе железнодорожного округа до и после железнодорожного моста, районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны и в районе КЗТЗ вблизи пляжной зоны. Такие различия были существенны на 95-% уровне значимости. В черте города минерализация воды в исследуемых створах существенно не различалась.

Цветность природных вод обусловлена в основном присутствием окрашенных органических веществ (главным образом соединений гуминовых и фульвовых кислот), соединений трехвалентного железа и некоторых других металлов (в виде естественных примесей или продуктов коррозии). Результаты исследований показали, что по руслу реки Сейм в выбранных створах этот показатель изменяется не значительно от 4,73 градусов  до 4,86 градусов. Такая цветность оценивается как очень малая, а статистический анализ полученных данных показал, что такие различия не являются достоверными.

         Мутность воды реки Сейм в выбранных створах варьировала от 0,29 мг/дм3 до 2,24 мг/дм3. При этом, максимальное её значение наблюдалось за чертой города. Такая вода являлась мутной и превышала норму в 1,5 раза. Возможно, такая особенность связана с меньшей глубиной реки Сейм за чертой города. Мутность воды в этом створе водной экосистемы была в 7,7 раз выше, чем в районе железнодорожного округа после железнодорожного моста, в 7 раз – чем в районе КЗТЗ вблизи пляжной зоны, в 1,6 раза - чем в районе железнодорожного округа до железнодорожного моста и в 1,2 раза – чем в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны.

Различия в мутности воды за чертой города и в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны были не существенны.

         Не превышала норму этот показатель в водах исследуемой реки в районе железнодорожного округа до и после железнодорожного моста и в районе КЗТЗ вблизи пляжной зоны.

В природе не встречается химически чистая дистиллированная вода, которая лишена запаха. Она всегда содержит в своем составе растворенные вещества - органические или минеральные. В зависимости от состава и концентрации примесей вода начинает принимать тот или иной запах. Причины появления запаха у воды могут быть самыми разными. Это и присутствие в воде биологических частиц - гниющих растений, плесневых грибков, простейших (особенно заметны железистые и сернистые бактерии), и минеральные загрязнители. Сильно ухудшает запах воды антропогенное загрязнение - например, попадание в воду пестицидов, промышленных и бытовых стоков, хлора. Оценивая запах воды реки Сейм в выбранных створах, установлено, что он замечается потребителем, если обратить на это внимание.

В большинстве случаев образцы воды реки Сейм в пределах города Курска и за его чертой из выбранных створов оказались токсичными для  равноресничных инфузорий Paramecium caudatum  Ehrenberg. Однако наиболее выраженное токсическое действие на тест-организмы оказала вода, взятая за чертой города (табл.3). По-видимому, это связано с тем, что река Сейм проходит через весь город и подвергается различному негативному антропогенному воздействию, например такому  как сбросы сточных вод,  различного мусора, начиная с бытового и заканчивая промышленным,  попадание нефтепродуктов от различных видов транспорта и т.д. Все эти загрязняющие вещества скапливаются вместе и обуславливают в совокупности токсичность вод экосистемы  реки Сейм за чертой города.

Острое токсическое воздействие воды на  водоросли Clorella vulgaris Beijer обнаружено в районе железнодорожного округа после железнодорожного  моста, которое даже не исчезает при разведении в 3 раза (табл.3).  Возможно, это определяется функционированием железнодорожно-транспортной сети.

 

Таблица 3

Показатели токсичности воды реки Сейм в исследуемых створах

 

Створы реки Сейм

Токсичность

1

2

3

4

5

Paramecium caudatum  Ehrenberg  (смертность, %)

 

 

 

 

 

исходный образец

6,06

24,3*

20,6*

21,9*

30*

разведение 1:3

17,2*

-

19,4*

16,7*

21,6*

 

Токсичность

1

2

3

4

5

Clorella vulgaris Beijer  (отклонение от контроля, %)

 

 

 

 

 

исходный образец

-2,6

-73,7**

+13,2

-15,8

+105,3*

разведение 1:3

+52,6*

-52,6**

0

-13,2

+31,6*

*- токсично, ** - острая токсичность;

1 - до железнодорожного моста железнодорожный округ; 2 - после железнодорожного моста железнодорожный округ; 3 - сеймский округ вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны; 4 - сеймский округ вблизи пляжной зоны (район КЗТЗ); 5 - за чертой города.

 

Токсичная вода выявлена за чертой города Курска. При этом ее токсичность также не исчезает при разбавлении в 3 раза. Скорее всего, это обусловлено аккумуляцией  загрязняющих веществ по мере протекания реки Сейм в черте города.  

 В остальных исследуемых створах вода данной экосистемы была не токсична.  

Установлены гидрохимические показатели реки Сейм в черте города Курска:

- содержание нитрат – ионов   во всех исследуемых створах реки не превышает ПДК и варьирует от 19,05 до 25,2 мг/дм3;

- минерализация не превышает нормы и изменяется от 373,6 до 465 мг/дм3;

- жёсткая вода выявлена в створе реки Сейм в районе железнодорожного округа до железнодорожного моста, в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны, за чертой города и в районе КЗТЗ вблизи пляжной зоны; очень жёсткая - в районе железнодорожного округа после железнодорожного моста;

- по показателям окисляемости вода реки Сейм является грязной в районе железнодорожного округа после железнодорожного моста и за чертой города, загрязнённой – в  железнодорожном округе до железнодорожного моста, умеренно-загрязнённой – в районе сеймского округа вблизи автомобильного моста и рекреационной зоны и  в районе КЗТЗ вблизи  пляжной зоны.

Выявлены органолептические показатели водной экосистемы реки Сейм в черте города Курска:

- цветность по руслу реки Сейм в выбранных створах изменяется не значительно от 4,73 градусов  до 4,86 градусов и оценивается как очень малая;

- мутная вода, превышающая нормативы установлена за чертой города;

- запах воды замечается потребителем, его интенсивность слабая и соответствует двум баллам.

         Установлены токсикологические показатели воды реки Сейм в черте города Курска: в большинстве случаев пробы воды исследуемых створов  токсичны для равноресничных инфузорий Paramecium caudatum  Ehrenberg; острое токсическое воздействие на  водоросли  Clorella vulgaris Beijer выявлено в районе железнодорожного округа после железнодорожного  моста, токсичное - за чертой города.

Литература:

1. ГОСТ 17.1.5.05-85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и  морских вод, льда и атмосферных осадков».

2. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 51592-2000 "Вода. Общие требования к отбору проб".

3. Государственный стандарт союза ССР. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. ГОСТ 2874-82. Издательство стандартов. Москва.

4. Государственный стандарт союза ССР ГОСТ 23268.12-78 «Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Метод определения перманганатной окисляемости».

5. Государственный стандарт союза ССР. Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка. ГОСТ 18164-72

6. Межгосударственный  стандарт. ГОСТ 3351-74.  Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха, цветности и мутности.

7. Методика определения токсичности отходов, почв, осадков сточных вод,

сточных, поверхностных и грунтовых вод методом биотестирования с использованием равноресничных инфузорий PARAMECIUM CAUDATUM  Ehrenberg. ФР.1.39.2006.02506 ПНД Ф 14.1:2:3.13-06 16.1:2.3:3.10-06. МГУ им. М.В. Ломоносова. Москва-2008

8. Методика определения токсичности питьевых, природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов по измерению оптической плотности тест-культуры водоросли хлорелла (CHLORELLA VULGARIS BEIJER).ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04    16.1:2.3.7-04.Москва 2004 г.

9. НПКД. 422521. 100 Д 2. Определение нитратов в воде, почвах, растительных и пищевых продуктах с использованием рН - метра/ионометра МУЛЬТИТЕСТ.

10. Филенко. О.Ф. «Методы биотестирования качества водной среды». Изд. МГУ Москва 1989г.