Экологический мониторинг малых

рек Чувашской Республики на содержание фенолов.

С.В. Житарь, А.Н. Глебов

Казанский национальный исследовательский технический университет

им. А.Н. Туполева, г. Казань

Одной из важных задач защиты водных бассейнов является проведение экомониторинга приоритетных токсикантов с целью принятия мер инженерной защиты водной среды.

Одним из таких наиболее распространенных загрязнений являются фенолы. Сброс вод, содержащих фенолы, в водоемы и водотоки резко ухудшает их общее санитарное состояние, оказывая влияние на живые организмы не только своей токсичностью, но и значительным изменением режима биогенных элементов и растворенных газов (кислорода, углекислого газа) вследствие протекания вторичных физико-химических процессов с его участием и как результат – образование высокотоксичных продуктов – диоксинов.

Проблема усугубляется для районов, обедненных водными бассейнами. Характерными с этой точки зрения является южные районы республики  Чувашия, где большинство малых рек загрязнено стоками промышленных предприятий, которые загрязняют основной бассейн района - реку Волгу. Учитывая, что   практически отсутствует  контроль содержания вредных веществ в малых реках, для предупреждения защитных мероприятий, то актуальным является проведение экомониторинга малых рек по их течению и глубинам с помощью разработанной методики анализа конкретных загрязняющих веществ на примере  фенолов [1,2].

Предельно-допустимые концентрации (ПДК) фенолов в питьевой воде и воде рыбохозяйственных водоемов составляет 1 мкг/л. Превышение естественного фона по фенолу может служить указанием на загрязнение водоемов. При обеззараживании питьевой воды хлорированием фенол может превращаться в пентахлорфенол, который в 250 раз более токсичен, и в 2,4,6-трихлорфенол, являющийся уже канцерогеном.

Для обнаружения фенолов обычно используют их специфические реакции, приводящие к визуальным изменениям реагирующей системы. Количественное определение фенолов может быть осуществлено чисто химическими и различными физико-химическими методами. Критическое рассмотрение различных методов свидетельствует о том, что в настоящее время пока еще отсутствуют методы количественного анализа фенолов с широким диапазоном применения. Это, в первую очередь, относится к анализу сложных фенольных смесей, изучение состава которых приводит к удовлетворительным результатам лишь при сочетании различных модификаций хроматографических методов с методами спектрального и химического анализа, а также с физическими методами фракционирования смесей ректификацией, кристаллизацией и т.д.

Наряду с современными методами определения, возрастает интерес к простым и недорогим методам концентрирования в сочетании с чувствительными и доступными методами определения.

Одним из возможных путей решения указанных проблем является использование сорбционного концентрирования с последующим определением соединений в матрице сорбента с применением кулонометрического титрования электрогенерированным бромом. В этом отношении перспективно  применение в качестве  сорбентов вспененных синтетических материалов, которые наряду с большим объемом пор имеют развитую сетчатую структуру - пенополиуретанов. Для экстракции органических веществ пенополиуретаны стали активно применять в последнее десятилетие, они позволяют выделять сорбаты из большого объема воды малыми количествами твердой фазы. Хотя данный метод не является селективным, но он  характеризуется: простотой экспериментальной установки, отсутствием необходимости использования стандартных растворов, концентрирование на ППУ (пенополиуретане) позволяет повысить чувствительность по фенолу и определить его точное содержание ниже уровня ПДК, преимущество сорбционного концентрирования состоит в возможности осуществления пробоподготовки непосредственно у места отбора проб [3].

Для мониторинга состояния загрязненности водных ресурсов нами периодически проводился отбор вод некоторых водных объектов Чувашской Республики [4].

В качестве контрольных точек были выбраны следующие объекты: р. Сура, р.  Цивиль, р. Новая Сундырка Марпосадского района Чувашской Республики, р. Апнерка Вурнарского района Чувашской Республики, р. Алатырь Алатырского района, Чебоксарский залив.

Результаты проведенных измерений содержания фенола (по течению рек) приведены в таблице:

Место отбора

Содержание фенола, мг/л

Содержание фенола в ед. ПДК

р. Сура

1,54·10-3±0,05·10-3

1,54

2,12·10-3±0,06·10-3

2,12

1,14·10-3±0,05·10-3

1,14

2,05·10-3±0,06·10-3

2,05

1,92·10-3±0,05·10-3

1,92

1,94·10-3±0,05·10-3

1,94

2,84·10-3±0,06·10-3

2,84

р. Цивиль

2,18·10-3±0,06·10-3

2,18

3,20·10-3±0,07·10-3

3,20

3,51·10-31±0,07·10-3

3,51

3,63·10-3±0,07·10-3

3,63

3,73·10-3±0,07·10-3

3,73

р. Новая Сундырка

0,43·10-3±0,05·10-3

0,43

0,45·10-3±0,05·10-3

0,45

0,48·10-3±0,05·10-3

0,48

0,52·10-3±0,05·10-3

0,52

0,81·10-3±0,06·10-3

0,81

1,55·10-3±0,05·10-3

1,55

р. Апнерка

2,42·10-3±0,10·10-3

2,42

2,84·10-3±0,15·10-3

2,84

2,73·10-3±0,15·10-3

2,73

2,92·10-3±0,16·10-3

2,92

2,58·10-3±0,12·10-3

2,58

2,53·10-3±0,13·10-3

2,53

2,68·10-3±0,15·10-3

2,68

р. Алатырь

1,52·10-3±0,09·10-3

1,52

1,62·10-3±0,10·10-3

1,62

1,63·10-3±0,08·10-3

1,63

1,64·10-3±0,10·10-3

1,64

1,63·10-3±0,08·10-3

1,63

Река Сура в большой степени загрязняется трансграничным переносом загрязняющих веществ с территорий Пензенской, Ульяновской, Нижегородской областей и Республики Мордовия. В пределах Чувашии основными источниками загрязнения реки являются предприятия г. Алатыря, Шумерли,  Ядрина.Превышение предельно-допустимых концентраций загрязняющих веществ в р. Сура происходит в связи с неэффективной работой очистных сооружений на ряде промышленных предприятий, городских очистных сооружений ливневой канализации. Как видно из полученных данных, содержание фенолов в водах реки Суры на исследуемом участке практически неизменно и близко к уровню ПДК. Если проследить за изменением концентрации фенолов в воде по течению, то можно сделать вывод, что на их содержание в речной воде влияют два фактора. Первый фактор связан с увеличением концентрации фенолов вследствие сбросов промышленных сточных вод и аккумуляции фенолами, прежде всего, в местах расположения потенциальных источников загрязнений. Второй фактор приводит к уменьшению содержания фенола в воде и связан как с адсорбцией фенола на твердых нерастворимых частицах  и их осаждения в форме донных отложений, так и естественного их разложения в результате биохимических процессов.

На качество воды в реке Цивиль влияют сбросы неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод промышленных и сельскохозяйственных предприятий Вурнарского, Канашского, Красноармейского, Цивильского, Чебоксарского районов и ОАО «Химпром» г. Новочебоксарска. Результаты по содержанию фенолов   показывают превышение ПДК  в данном районе более чем в 3,5 раза.

Из полученных данных видно, что содержание фенола в реке Новая Сундырка, определенное адсорбционно-кулонометрическим методом, практически постоянно в пределах доверительного интервала, равномерный характер градиента содержания фенолов в реке свидетельствует об отсутствии явных источников загрязнения фенолами в данном районе.

В пределах Вурнарского района Чувашской Республики располагаются такие предприятия, основной вид деятельности которых выпуск препаративных форм химических средств защиты растений (ХСЗР) в виде смачивающихся порошков, суспензионных концентратов, агрофирма. Как и следовало ожидать,  наблюдается локальное увеличение содержание фенола в точке отбора пробы. Локационное место отбора располагается после протекания реки вблизи населенных пунктов, что позволяет предположить наличие в них биогенных и техногенных источников загрязнений фенолами. Более того, во всех точках отбора проб наблюдается превышение уровня ПДК, что свидетельствует общей загрязненности района.

На качество воды р. Алатырь, левого притока р. Сура, негативное влияние оказывает межсубъектный перенос загрязняющих веществ из Нижегородской области и Республики Мордовия. На территории республики река принимает недостаточно очищенные стоки биологических очистных сооружений г. Алатырь. Во всех точках отбора проб наблюдается превышение уровня ПДК большее, чем в самой реке Сура, что свидетельствует об общей загрязненности бассейна р. Алатырь.

С помощью разработанной методики проведен экомониторинг малых рек Чувашской республики, данные которого свидетельствуют о превышении ПДК фенолов в водных средах и, как следствие, необходимости учета данного токсиканта при водопользовании. В ходе проведения исследований была выявлена общая тенденция загрязнения воды малых рек: содержание фенолов с превышением ПДК от истока к устью малой реки увеличивается, что связано с недостаточной  способностью малых рек к самоочищению.

Литература.

1.           Глебов, А. Н. Курс лекций по экологической химии / А. Н. Глебов, А. И. Шамкаева, А. А. Кулаков //  Экоцентр  – 2003. – С. 32– 352.

2.           Васильева, А. И. Методы определения фенолов в воде / А. И. Васильева, Е. Н. Киреева, Л. Г. Цыпышева, Н. В. Труханова, Л. И. Кантор // Водоснабжение и санитарная техника – 2004.- № 4. –  С. 29 – 32.

3.           Патент на изобретение № 2408878 Способ определения органических веществ/ заявитель и патентообладатель Житарь С.В. № 2010100351/281 заявл.11.01.2010; опубл.10.01.2011, Бюл.№1.

4.           Глебов, А.Н., Житарь, С.В. Экологический мониторинг фенолов малых рек Чувашской Республики / А.Н Глебов, С.В Житарь //Вестник Казанского технологического ун-та.- 2010.- №2.- С.310-313.