CC BY
1
Научная статья УДК 504.453
https://doi.Org/10.25686/2306-2827.2023.2.93
Анализ загрязнения притоков реки Волги на территории Республики Марий Эл
Е. А. Гончаровм, О. В. Малюта, М. А. Ануфриев, Е. В. Яранцева, Н. А. Кухтенко
Поволжский государственный технологический университет,
Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 goncharovea@volgatech.netH
Введение. Качество поверхностных вод реки Волги в значительной степени формируется привносом загрязняющих веществ её притоками, в т. ч. с дренируемых ими территорий. Цель исследования — оценка уровня биогенного загрязнения притоков р. Волги разного порядка, обусловленного дискретным и диффузным загрязнением водотоков. Объекты и методы. Объектами исследования послужили притоки р. Волги 1, 2 и 3 порядков в пределах Республики Марий Эл. Методологической основой работы является бассейновый (ландшафтно-гидрологический) подход, а также гидрохимические и картографические методы исследования с использованием геоинформационных технологий, экологических и социально-экономических статистических данных. Результаты. Проведённые исследования показали, что притоки являются источниками загрязнения биогенными веществами (соединениями азота и фосфора) и увеличивают загрязнение реки Волги. Установлено, что концентрация биогенных веществ в р. Малой Кокшаге (приток р. Волги первого порядка) возрастает от истока к устью, где превышают предельно допустимые концентрации в 5,5—6,5 раза. У притоков Волги второго порядка — рек Кордемки и Кундыша — максимальное биогенное загрязнение наблюдается в верхнем течении с интенсивным сельским хозяйством (превышение предельно допустимых концентраций в 2—4,5 раза), в устьях рек загрязнение снижается за счёт самоочищения водотоков. Обследование р. Ронги (приток р. Волги третьего порядка) показало нарастание загрязнения биогенными элементами от истока к устью (до 2—10 ПДК), что обусловлено сочетанием диффузного загрязнения с сельскохозяйственных угодий и дискретным воздействием очистных сооружений крупного населённого пункта. Вывод. Проведённые исследования показали, что притоки являются источниками загрязнения биогенными веществами (соединениями азота и фосфора) и увеличивают загрязнение реки Волги.
Ключевые слова: речной бассейн; бассейновый подход; биогенное загрязнение; дискретное и диффузное загрязнение
Введение. Экологические проблемы одной из крупнейших пресноводных экосистем - реки Волги, наблюдались давно. В бассейне реки сосредоточено около половины промышленных и сельскохозяйственных производственных мощностей России, что ухудшило качество воды и способствовало деградации прибрежных территорий. Существенный вклад в загрязнение Волги и
волжских водохранилищ вносят её притоки и их водосборные площади.
Приоритетный национальный проект «Сохранение и предотвращение загрязнения реки Волги» направлен на оздоровление этой великой реки. Одной из задач, стоявшей перед исследователями, являлось проведение классификации источников загрязнения, их набиралось больше
© Гончаров Е. А., Малюта О. В., Ануфриев М. А., Яранцева Е. В., Кухтенко Н. А., 2023.
Для цитирования: Гончаров Е. А., Малюта О. В., Ануфриев М. А., Яранцева Е. В., Кухтенко Н. А. Анализ загрязнения притоков реки Волги на территории Республики Марий Эл // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер: Лес. Экология. Природопользование. 2023. № 2 (58) С. 93-103. https://doi.org/10.25686/2306-2827.2023.2.93
20 типов1, но о притоках Волги речь не ведётся.
В естественных условиях малые реки за счёт жизнедеятельности гидробиоты и природных биогеохимических процессов являются природными фильтрами, снижая поступление загрязнений от точечных и диффузных источников в волжские водохранилища [1]. «Именно состояние малых рек в основном определяет гидроэкологическое состояние региона, однако в случае неблагоприятных условий, при замусо-ренности берегов и русел, несоблюдении водоохранных требований они теряют свои барьерные функции и могут сами стать источниками загрязнения природной среды»1 2.
Проблема изучения факторов формирования качества поверхностных вод актуальна и для зарубежных исследователей, в том числе Центральной и Северной Европы [2 - 5].
Поэтому представляется актуальным детальный анализ источников дискретного и диффузного загрязнения рек бассейна р. Волги. Так, например, в границах Республики Марий Эл дискретными объектами негативного воздействия являются сбросы сточных вод с очистных сооружений, при этом среднемноголетний сброс (за 2013 - 2022 гг.) составляет
55,3 млн. м3/год (на недостаточно очищенные сточные воды приходилось в 2013 - 2020 гг. 84 - 97 %, в 2021 - 2022 гг. 52 - 57 % - в связи с вводом новых очистных сооружений). В составе загрязнителей преобладают хлориды, сульфаты и нитраты, взвешенные вещества и органические вещества. Источниками диффузно-
1 ИВП РАН выявил более 20 типов неизученных источников загрязнения Волги [Электронный ресурс]: Институт водных проблем, 2018. URL: https://www.iwp.ru (дата обращения: 07.03.2023).
2
Загрязнитель-невидимка: гидрологи ИГ РАН о диффузной нагрузке на реки бассейна Волги [Электронный ресурс]: Информационное агентство «Научная Россия»/ Институт географии РАН, 2021. URL: https://scientificrussia.ru (дата обращения:
07.03.2023).
го загрязнения являются территории населённых пунктов, поля фильтрации очистных сооружений, орошение сельскохозяйственных угодий, при этом среднемноголетний сброс (за 2013 - 2022 гг.) составляет 3,9 млн. м3/год3.
Целью данной работы стала оценка уровня биогенного загрязнения притоков р. Волги разного порядка, обусловленного дискретным и диффузным загрязнением водотоков.
Объекты и методика исследований.
Республика Марий Эл расположена на востоке Европейской территории России, в среднем течении реки Волги. Речная сеть Республики Марий Эл принадлежит бассейну реки Волги (рис. 1) и её главного притока р. Камы и включает 169 рек протяжённостью более 10 км и более 300 малых рек [6].
Природные факторы формирования речного стока. Климат Республики Марий Эл - умеренно континентальный с неустойчивым увлажнением. За год в среднем выпадает 520 - 550 мм осадков: в тёплый период года выпадает 360 - 380 мм; в холодный период -150 - 180 мм [7].
Среднемноголетние ресурсы речного стока на территории Республики Марий Эл составляют 123,8 км3/год, в т. ч. местный сток 4,5 км3/год. Среднегодовые модули местного стока для рек республики довольно устойчивые и составляют в среднем 5-6 л/(скм2), достигая максимума 7-9 л/(скм2) на северо-западе и юговостоке региона, что соответствует распределению атмосферных осадков [1]. По химическому составу воды рек республики - гидрокарбонатно-кальциевые с минерализацией 0,1-0,5 г/дм3, с редким исключением до 1,4 г/дм3 [6].
3 Автоматизированная информационная система государственного мониторинга водных объектов (АИС ГМВО) [Электронный ресурс]. URL: https://gmvo.skniivh.ru/ (дата обращения:
10.03.2023).
Рис. 1. Бассейн Волги и бассейны рек Республики Марий Эл Fig. 1. The Volga basin and river basins of the Republic of Mari El
Питание рек смешанное, в основном за счёт талых вод. Грунтовое питание водных объектов обеспечивается современными аллювиальным и аллювиально-флювиогляциальным водоносными комплексами (a, af Qi-iv); комплексами верхней (Рз kt) и средней (P2 Ш2; P2 uri; P2 kz2; Р2 kzi) перми. Грунтовые воды, как правило, гидрокарбонатные, в основном, магниево-кальциевые с минерализацией 0,10,6 г/л. Для большинства из них характерно повышенное содержание железа, а на отдельных участках - марганца4.
Вследствие равнинной территории болота на территории республики занимают площадь почти 1 тыс. км2 [8]. Болота
4 Эколого-географический атлас Республики Марий Эл [Электронный ресурс]. URL: httpV/гео-12.рфЫ^/ (дата обращения: 24.11.2022).
распространены в бассейнах притоков Волги: Дорогуча, Рутка, Большая Кокшага, в низовьях рек: Ветлуга, Малая Кокшага, Илеть. Болотные воды являются природным источником Fe2+, Mn2+, РО43-, растворённого органического вещества [9].
Основную антропогенную нагрузку в пределах республики несёт р. Малая Кок-шага, которая принимает более 50 % сточных вод региона (около 28 млн. м3/год), а её водосборная площадь половину республиканского сброса сточных вод на рельеф (около 2,3 млн. м3/год) [10], поэтому в данной статье проводится анализ источников загрязнения и качества вод в р. М. Кокшаге и ряда её притоков 1 и 2 порядков.
Методологической основой работы является бассейновый (ландшафтно-гидрологический) подход, а также гидрохимические (фотоколориметрия, потенциометрия,
атомно-абсорбционная спектрометрия) и картографические методы исследований с использованием геоинформационных технологий, экологических и социальноэкономических статистических данных. Согласно ландшафтно-гидрологическому подходу [11], водосбор и сама река рассматриваются как целостная геосистема, все компоненты которой связаны между собой вертикальными и горизонтальными потоками вещества и энергии. При этом водосбор и равнинная река представляют собой каскадную ландшафтно-геохимическую систему, состоящую из водосборов притоков n-порядка, объединённых между собой поверхностным, почвенным и грунтовым стоком.
Полевые исследования водотоков и водосборных площадей проводились в летний период 2016 - 2021 гг., отбор проб осуществлялся в июле в период летней межени.
Гидрохимические исследования проводились в аккредитованной лаборатории физико-химического и биологического анализа объектов окружающей среды Центра коллективного пользования «Экология, биотехнология и процессы получения экологически чистых энергоносителей» по стандартным методикам5.
Результаты исследований. Оценка загрязнения притоков р. Волги первого поряд-
5 ПНД Ф 14.1:2:4.112-97. Методика измерений массовой концентрации фосфат-ионов в питьевых, сточных и поверхностных водах фотометрическим методом с молибдатом аммония. Введ. 25.07.2010. М., 2011. 18 с.
ПНД Ф 14.1:2:4.3-96. Методика измерений массовой концентрации нитрит-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса. Введ. 01.09.2013. М., 2013. 21 с.
ПНД Ф 14.1:2:4.50-96. Методика измерений массовой концентрации общего железа в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой. Введ. 01.06.2014. М., 2014. 18 с.
ПНД Ф 14.1:2.1-95 (ФР.1.31.2007.03763). Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера. Введ. 25.03.1995. М., 1995. 22 с.
ка. Река Малая Кокшага является левым притоком р. Волги первого порядка и относится к наиболее крупным рекам Республики Марий Эл. Река пересекает с севера на юг всю территорию республики и впадает в реку Волгу на 2 029 километре от устья последней. Площадь бассейна реки Малая Кокшага составляет 5 160 км2, в пределах Республики Марий Эл - 4 760 км2, или
20,3 % территории республики (рис. 2).
Лесистость водосборной площади составляет 50 %, причём максимально залесённой и заболоченной является нижняя часть бассейна. По данным исследований [12], даже естественные лесные территории, особенно заболоченные, определяют значимые объёмы выноса биогенных веществ в водотоки, которые при определённых условиях могут ухудшать качество поверхностных вод.
Общая протяжённость реки 219 км, из них 194 км в пределах республики, в т. ч. 15 км - в черте г. Йошкар-Олы. Как уже отмечалось выше, река и её водосборная площадь принимает более половины сточных вод региона. Источниками дискретного загрязнения реки и её притоков являются восемь сбросов очистных сооружений населённых пунктов, два сброса очистных сооружений производственных предприятий, сбросы ливневой канализации г. Йошкар-Олы; диффузионного загрязнения - поверхностный и грунтовый сток с сельскохозяйственных угодий, рекреационных объектов (дачных посёлков и оздоровительных лагерей в нижнем течении реки) и территорий населённых пунктов, не подключённых к системам централизованной канализации, более 50 хозяйствующих субъектов на водосборной площади реки осуществляют сброс сточных вод на рельеф местности.
Непосредственно в долине реки Малой Кокшаги находится г. Йошкар-Ола с населением 276 тыс. чел., на её притоках расположены пгт. Медведево (20 тыс. чел), Советский (10 тыс. чел), Оршанка (6 тыс. чел.) и Краснооктябрьский (4 тыс. чел.). В бассейне реки проживает 400,2 тыс. чел., или 59 % населения региона.
Условные обозначения
Водные объекты
| | Бассейн p. Малая Кокшага
[• ч ; Бассейн р. Малый Кундыш ч | Бассейн р. Кордемка Бассейн р. Ронга
--------Реки
Болота
Объекты негативного воздействия
• Сброс сточных вод на рельеф
• Сбое с очистных сооружений
вЦ Значимые производственные объекты ■ Полигоны отходов Категории земель
| ] Земли населенных пунктов
Леса
Сельскохозяйственные земли О Точки отбора проб
Рис. 2. Объекты исследования: бассейн реки Малая Кокшага и бассейны её притоков — реки Кордемки и реки Малый Кундыш
Fig. 2. Objects of study: the basin of the Malaya Kokshaga River and the basins of its tributaries, the Kordemka River and the Maly Kundysh River
Исследование степени загрязнения воды в реке Малая Кокшага показало, что приток выносит в Волгу воды почти в 15 раз более грязные, чем у истока. Превышение ПДК (для водных объектов рыбохозяйственного назначения) в устье реки наблюдалось по всем исследованным показателям (табл. 1).
Для того чтобы сравнить изменение загрязнённости воды на разных участках реки, рассчитывался условный показатель (K) - сумма приведённых концентраций загрязняющих веществ (Ci) к их ПДК; по формуле:
К = ECi / ПДК
Таблица 1. Содержание загрязняющих веществ в воде р. Малой Кокшаги
Table 1. Pollutant concentrations in the water of the Malaya Kokshaga River
Место отбора проб Показатели качества воды объектов исследования, мг/дм3 XCi / ПДК; (в скобках без Feобщ.)
Feобщ. NO2- NH+ PO43-
Исток р. Малая Кокшага <0,05 <0,02 <0,10 <0,10 <1,5 (<1,0)
До г. Йошкар-Олы 0,24±0,02 0,03±0,02 0,36±0,01 0,22±0,02 4,6 (2,2)
Пляж г. Йошкар-Олы 1,10±0,05 <0,02 0,76±0,05 0,09±0,01 13,2 (2,2)
Устье р. Малая Кокшага 0,60±0,03 0,45±0,03 1,50±0,05 1,30±0,06 21,1 (15,1)
ПДК 0,10 0,08 0,50 0,20
Анализ опубликованных данных государственного гидрохимического мониторинга состояния вод р. М. Кокшаги за 2019-2021 гг. [13] показывает, что перед г. Йошкар-Олой вода характеризуется как чистая (индекс ИЗВ 0,65-0,85). В черте города индекс ИЗВ увеличивается в районе сбросов ливневой канализации от 0,7 (чистая) до 2,5 (умеренно загрязнённая), при этом концентрации азота аммонийного составляли 0,8-1,1 ПДК, фосфора фосфатов 0,2 ПДК. Ниже по течению реки от г. Йошкар-Олы (п. Куяр) основными загрязняющими веществами являются железо общее, медь, соединения азота, органические вещества, фосфаты и фенолы. Так среднегодовые концентрации железа общего составляют 1,1-2,6 ПДК, азота нитритного 1,1-5,0 ПДК, фосфатов (по фосфору) 1,1-1,8 ПДК. При этом максимальные концентрации достигали по фосфатам четырёх ПДК, железу - шести ПДК, азоту нитритному - двадцати ПДК.
Значительный вклад в загрязнение реки вносит город Йошкар-Ола. Об этом свидетельствуют не только данные гидрохимического анализа речной воды, но и содержание тяжёлых металлов (ТМ) в донных отложениях (табл. 2).
Появление тяжёлых металлов в первой пробе донных отложений объясняется тем, что отбор проводился на расстоянии примерно 300 м от истока, расположенного на болотистом лесном участке. Другие металлы - результат хозяйственной деятельности местного населения (ремонт техники на берегу, хозяйственно-бытовые стоки). Донные отложения в устье реки содержат-
ся, практически, в следовых количествах, что свидетельствует о достаточной самоочищающейся способности реки.
Загрязнение притоков р. Волги второго порядка. Для малых рек интенсивность загрязнения зависит, исключительно, от величины потоков загрязняющих веществ, выносимых с различных геосистем водосбора. Интенсивность зависит как от природных (ландшафтных) факторов [14], так и от характера землепользования [15]. Река Кордемка, приток реки Малой Кокша-ги, является типичной малой рекой, состояние которой в максимальной степени зависит от антропогенных нагрузок на водосборную площадь. Впадает в 158 км по левому берегу от устья реки Малой Кок-шаги. Протяжённость реки составляет 29,8 км, площадь водосборного бассейна 176,7 км2. Данная река не является объектом государственного мониторинга.
На территории водосборного бассейна р. Кордемки находятся 19 населённых пунктов с общим количеством жителей 2,2 тыс. человек. Плотность населения территории водосборного бассейна реки -
12,3 чел/км2. Лесные угодья занимают 32 % бассейна, пашни - 55 %, болота - 1 %, пруды - 1 %, остальные территории (населённые пункты, кладбища, луга) - 10,7 %. Плотность дорожной сети с твёрдым покрытием 0,32 км/км2. В водосборном бассейне в д. Мари-Орша расположен животноводческий комплекс. Таким образом, антропогенное воздействие на водоток оказывают предприятия и объекты сельского хозяйства, рекреационная и хозяйственнобытовая деятельность, дорожное хозяйство.
Таблица 2. Содержание тяжёлых металлов (валовая форма) в донных отложениях
Table 2. The content of heavy metals (total form) in the benthal deposits
Место отбора проб Содержание ТМ в донных отложениях, мг/кг ZCi/ ПДЮ
Cd Pb Cu Zn
Исток р. Малая Кокшага 0,156±0,010 8,26±2,81 7,04±2,39 28,31±9,63 1,30
До г. Йошкар-Олы 0,206±0,070 - 3,64±1,25 5,08±1,73 0,61
Пляж г. Йошкар-Олы 0,046±0,010 - 17,52±4,38 7,17±2,16 0,75
Устье р. Малая Кокшага 0,006±0,002 0,84±0,29 0,48±0,16 0,03±0,01 0,05
ПДК* 0,500 32,00 33,00 55,00
*- содержание ТМ в донных отложениях российскими нормативными документами не регламентируется, для оценки использовались значения ПДК или ОДК валовые для почв.
Исследование ряда гидрохимических и физических показателей воды р. Кордемки позволили оценить воздействие совокупности негативных факторов на данный объект.
Содержание железа в воде превышает значения ПДК на всём протяжении реки. При этом концентрация минимальна у истока и в устье реки (0,16 и 0,19 мг/дм3 соответственно), а в среднем течении реки возрастает до 0,41- 0,45 мг/дм3, что, скорее всего, обусловлено природными факторами - в среднем течении реки расположена заболоченная пойма с сетью мелиоративных каналов (табл. 3).
Содержание нитратов в воде варьировало от 0,39 до 25,20 мг/дм3 и не превышало значений ПДК. А вот по нитритам наблюдалось превышение ПДК у истока реки (0,15 мг/дм3). Во всех пробах воды содержание фосфатов превышало значения ПДК. В целом, максимальные концентрации соединений азота и фосфора приурочены к участкам водосбора с интенсивным сельским хозяйством (пашни более 80 %, наличие животноводческого комплекса) и высокой плотностью сельских населённых пунктов, не оборудованных централизованной канализацией.
Расчёт суммы приведённых концентраций загрязнителей к значениям их ПДК свидетельствует о снижении загрязнения и
самоочищении реки - от верховий к устью. Связано это в первую очередь с сокращением сельскохозяйственного использования водосборной площади, со сменой ландшафтной обстановки. При этом существенным остаётся фосфатное загрязнение.
Река Малый Кундыш - самый крупный приток р. Малой Кокшаги, протяжённость реки - 107 км, площадь водосборного бассейна - 1 310 км2. Впадает в 44 км по левому берегу от устья реки Малой Кокшаги. Данная река не является объектом государственного мониторинга.
Основная антропогенная нагрузка на водоток наблюдается в верхнем и среднем течении реки и является следствием хозяйственно-бытовой, рекреационной деятельности и ведения сельского хозяйства (земледелие, птицеводство). В нижнем течении входит в лесной массив, который мало населён и сильно заболочен.
Высокое содержание железа в воде однозначно имеет природное происхождение, поскольку нижняя часть бассейна расположена в лесной заболоченной местности (табл. 4). Если не учитывать данный элемент, то сумма приведённых концентраций загрязнителей к их ПДК у истока реки будет равна 5,03, а в устье -2,50, т. е. наблюдается рассеивание загрязнения и самоочищение реки.
Таблица 3. Содержание загрязняющих веществ в воде р. Кордемки
Table 3. Pollutant concentrations in the water of the Kordemka River
Место отбора проб Показатели качества воды объектов исследования, мг/дм3 XCi / ПДМ (в скобках без Feобщ.)
Feобщ NO2- NG3- "ТЗ О 1
Исток р. Кордемка 0,16±0,03 0,15±0,02 2,55±0,1 0,49±0,05 5,99 (4,39)
Верховья реки с интенсивным сельскохозяйственным использованием территории 0,40±0,05 0,04±0,01 25,20±0,02 0,43±0,05 7,38 (3,28)
Устье р. Кадам (приток Кордемки) 0,45±0,05 0,02±0,01 0,39±0,03 0,35±0,05 7,48 (2,98)
Устье р. Кордемка 0,19±0,02 <0,02 2,51±0,1 0,35±0,03 3,84 (1,94)
ПДКПХ 0,10 0,08 40,0 0,20
Таблица 4. Содержание загрязняющих веществ в воде р. Малый Кундыш
Table 4. Pollutant concentrations in the water of the Maly Kundysh River
Объект исследования Показатели качества воды объектов исследования, мг/дм3 ХО/пдю (в скобках без
Feобщ. NO2- NO3- "ТЗ О 1
Исток р. Малый Кундыш 0,20±0,02 0,35±0,02 0,18±0,02 0,13±0,05 7,03 (5,03)
Устье р. Малый Кундыш 5,77±0,50 0,07±0,03 3,18±0,03 0,32±0,06 60,20 (2,50)
ПДК 0,10 0,08 40,0 0,20
Таблица 5. Содержание загрязняющих веществ в воде р. Ронги
Table 5. Pollutant concentrations in the water of the Ronga River
Объект исследования Показатели качества воды объектов исследования, мг/дм3 XCi / ПДК (в скобках без Feобщ)
Feобщ NO2- Шэ- PO43-
Исток р. Ронга 0,11±0,01 - 0,19±0,02 0,24±0,02 2,30 (1,20)
До пгт. Советский 0,48±0,01 0,36±0,02 0,18±0,03 0,13±0,07 9,95 (5,15)
После пгт. Советский 0,50±0,04 0,60±0,03 0,53±0,03 0,16±0,05 13,31 (8,31)
Устье р. Ронга 0,34±0,05 0,85±0,03 11,72±0,2 0,42±0,06 16,42 (13,02)
ПДК 0,10 0,08 40,0 0,20
Самым загрязнённым притоком р. Малый Кундыш является р. Ронга -приток третьего порядка р. Волги.
Загрязнение притоков р. Волги третьего порядка. Река Ронга - правый приток р. Малый Кундыш. Протяжённость р. Ронги составляет 36 км, площадь водосборного бассейна 172 км2.
Антропогенное воздействие на водосборную площадь и непосредственно на водный объект оказывают объекты сельского хозяйства (фермерские хозяйства, птицефабрика), промышленные объекты (хлебозавод, нефтебаза, мебельно-деревообрабатывающий комбинат, ликёро-
водочный завод), автотранспорт, а также рекреационная и хозяйственно-бытовая деятельность 14 населённых пунктов, самым крупным из них является пгт. Советский (10 тыс. чел). Значения содержания нитритов во всех отобранных пробах существенно превышает ПДК, так, например, в устье реки - более чем в десять раз (табл. 5).
По нитратам превышения ПДК не наблюдается, однако в пробах обнаружены достаточно высокие их значения, в первую очередь в устье реки. Азотное загрязнение связано с применением удобрений, животноводческими и бытовыми стоками. Максимальное содержание фосфатов, превышающее ПДК, обнаружено в устьевом участке. Высокое содержание железа отмечается во всех пробах воды, ПДК превышено в 3-5 раз, однако, повышенные концентрации железа в поверхностных водах бассейна р. Малой Кокша-ги носят, как правило, природный характер. Таким образом, наибольшее количество загрязнителей обнаружено в пробах воды р. Ронги в её устье.
Анализ опубликованных данных государственного гидрохимического мониторинга состояния вод р. Ронги за 2019 - 2021 гг. [13] показывает, что вода в реке в черте пгт. Советский (до сброса очистных сооружений) характеризуется как загрязнённая и грязная (индекс ИЗВ 3,7 - 5,6), ниже сброса очистных сооружений качество воды понижается до грязной и очень грязной (индекс ИЗВ 4,2 - 8,1). При этом максимальные концентрации азота аммонийного достигали летом 28 ПДК.
Выводы
1. Проведённые исследования показали, что притоки являются источниками загрязнения биогенными веществами (соединениями азота и фосфора) и увеличивают загрязнение реки Волги.
2. Установлено, что концентрация биогенных веществ в реке Малая Кокшага (приток Волги первого порядка) возрастает от истока к устью, где превышает предельно допустимые концентрации в 5,5 - 6,5 раза.
3. У притоков Волги второго порядка -рек Кордемка и Малый Кундыш - максимальное биогенное загрязнение наблюдается в верхнем течении (превышение предельно допустимых концентраций в 2 - 4,5 раза) в условиях интенсивного сельского хозяйства на водосборной площади, в устьях же рек загрязнение снижается за счёт самоочищения водотоков.
4. Обследование реки Ронги (приток Волги третьего порядка) показало нарастание загрязнения биогенными элементами от истока к устью (до 2 - 10 ПДК), что обусловлено сочетанием диффузного загрязнения с сельскохозяйственных угодий и дискретным воздействием очистных сооружений крупного населённого пункта.
5. На всех обследованных водных объектах содержание железа превышает ПДК для водных объектов рыбохозяйственного назначения. Учёт этих превышений значи-
тельно понижает качество воды, при этом повышенные его концентрации в основном связаны с природными факторами (заболоченными лесными участками).
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Диффузное загрязнение водных объектов: проблемы и решения / Коллективная монография под рук. В.И. Данилова-Данильяна. М.: РАН, 2020. 512 с.
2. Behrendt H. Inventories of point and diffuse sources and estimated nutrient loads. A comparison for different river basins in Central Europe // Water Science and Technology. 1996. № 33. P. 99-107.
3. Johnes P. J. Evaluation and management of the impact of land use on the nitrogen and phosphorus load delivered to surface waters: the export coefficient modelling approach // Journal of Hydrology. 1996. № 183. Pp. 323-349.
4. Hydrologic and water quality models: performance measures and evaluation criteria / D. N. Moriasi,
M. W. Gitau, N. Pai et al. // Transactions of the ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers). 2015. № 58 (6). Pp. 1763-1785.
5. Nutrient loads from agricultural and forested areas in Finland from 1981 up to 2010 - can the efficiency of undertaken water protection measures seen? / S. Tattari, J. Koskiaho, M. Kosunen et al. // Environmental Monitoring and Assessment. 2017. No 189(95). Pp. 1-32.
6. Республика Марий Эл. Водные ресурсы. Н. Новгород: Типография «Деловая Полиграфия», 2012. 96 с.
7. Столяров А. А. Природа, население и хозяйство Республики Марий Эл. Часть I: Природа Республики Марий Эл. Йошкар-Ола: ООО ИПФ «СТРИНГ», 2015. 292 с.
8. Кусакин А. В. Болота Марий Эл: охрана и рациональное использование. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. 200 с.
9. Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея-2000, 1999. 610 с.
10. Характеристики пространственного распределения гидрологических и экологических показателей речной сети Республики Марий Эл / Е. А. Гончаров, М. А. Ануфриев, А. Г. Обухов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Лес. Экология. Природопользование. 2020. № 4 (48). С. 61-76.
11. Антропогенная нагрузка и влияние водосбора на диффузный сток биогенных элементов в крупный водный объект (на примере водосбора чебоксарского водохранилища) / С. В. Ясинский, Е. А. Кашутина, М. В. Сидорова и др. // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 5. С. 630-648.
12. Specific features of the formation of water flow and pollution export from agricultural, forest, and urbanized landscapes / N. I Koronkevich, S. V Dolgov, E.A. Kashutina et al. // Water Resources. 2019. Vol. 46. S1. Pp. 137-144. DOI: 10.1134/S0097807819070121
13. Доклад об экологической ситуации в Республике Марий Эл за 2021 год. Ижевск: ООО «Принт», 2022. 188 с.
14. Кондратьев С. А., Шмакова М. В. Математическое моделирование массопереноса в системе «Водосбор - водоток - водоём» (Математическое моделирование массопереноса в системе: Водосборная площадь - Водоток - водный объект). СПб.: Нестор - История, 2019. 247 с.
15. Ясинский С.В., Вишневская И.А., Венициа-нов Е.В. Диффузное загрязнение водных объектов и оценка выноса биогенных элементов при различных сценариях землепользования на водосборе // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 2. С. 232-244.
Статья поступила в редакцию 02.05.2023; одобрена после рецензирования 03.06.2023;
принята к публикации 05.06.2023
Информация об авторах
ГОНЧАРОВ Евгений Алексеевич - кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий кафедрой экологии, почвоведения и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - геоэкология, экологическое картографирование, геохимия ландшафтов. Автор 110 научных публикаций. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5951-6069
МАЛЮТА Ольга Васильевна - кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии, почвоведения и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экология, экологический мониторинг. Автор 125 научных публикаций. ORCID https://orcid.org/0000-0001-8239-4987
АНУФРИЕВ Максим Александрович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры экологии, почвоведения и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экологическое картографирование, геоэкология. Автор 30 научных публикаций. ORCID https://orcid.org/0000-0001-9460-9770
ЯРАНЦЕВА Елена Владимировна - магистр экологии и природопользования, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - экологический мониторинг Автор 17 научных публикаций. ORCID https://orcid.org/0000-0001-9911-9797
КУХТЕНКО Никита Алексеевич - аспирант, Поволжский государственный технологический университет. Область научных интересов - геоэкология, экологический мониторинг. Автор 10 научных публикаций. ORCID https://orcid.org/0000-0001-6563-4379
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Scientific article UDC 504.453
https://doi.org/10.25686/2306-2827.2023.2.93
Sources of Pollution of the Volga River Within the Republic of Mari El
E. A. GoncharovO. V. Malyuta, M. A. Anufriev, E. V. Yarantseva, N. A. Kukhtenko
Volga State University of Technology,
3, Lenin Sq., Yoshkar-Ola, 424000, Russian Federation goncharovea@volgatech.netH
ABSTRACT
Introduction. The quality of surface waters of the Volga River is largely determined by the introduction ofpollutants by its tributaries, also from the territories they drain. The aim of the research is to assess the level of biogenic pollution of the Volga River tributaries of different orders due to point-source and diffuse pollution of the watercourses. Objects and methods. The first-, second-, and third-order tributaries of the Volga River within the Republic of Mari El were the objects of the study. The basin (landscape hydrology) approach along with the hydrochemical and cartographic research methods using geoinformation technologies, environmental and socio-economic statistics constituted the methodological basis of the work. Results. The tributaries were found to be sources of pollution with nutrients (nitrogen and phosphorus compounds) and to increase pollution of the Volga River. It was established that the nutrient concentrations in the river Malaya Kokshaga (a first-order tributary of the Volga) rise from the source to the mouth, where they exceed 5.5—6.5 times the maximum permissible concentrations. With regard to the second-order tributaries of the Volga, the Kordemka and Kundysh rivers, the highest biogenic pollution is observed in the upper reaches with intensive agriculture (2—4.5 times higher than the maximum permissible concentrations); at the river mouths, pollution decreases due to self-purification of the waterways. A survey of the Ronga River (a third-order tributary of the Volga) showed an increase in its pollution with biogenic elements from the source to the mouth (up to 2—10 times higher than the maximum permissible concentrations), which is caused by a combination of agricultural diffuse pollution and point-source discharges from a wastewater treatment plant of a large settlement. Conclusion. The studies found that the tributaries are sources of nutrient pollution (nitrogen and phosphorus compounds) and, thus, they increase pollution of the Volga River.
Keywords: river basin; basin approach; biogenic pollution; point-source and diffuse pollution
REFERENCES
1. Diffuznoye zagryazneniye vodnykh ob"yektov: problemy i resheniya [Diffuse Pollution of Water Bodies: Problems and Solutions]. Kollektivnaya mono-grafiya pod ruk. V. I. Danilova-Danil'yana [Collective monograph under the guidance of V. I. Danilov-Danilyan]. Moscow: Russian Academy of Sciences Publ., 2020. 512 p. (In Russ.).
2. Behrendt H. Inventories of point and diffuse sources and estimated nutrient loads. A comparison for different river basins in Central Europe. Water Science and Technology. 1996. No. 33. Pp. 99-107.
3. Johnes P J. Evaluation and management of the impact of land use on the nitrogen and phosphorus
load delivered to surface waters: the export coefficient modelling approach. Journal of Hydrology. 1996. No. 183. Pp. 323-349.
4. Moriasi D. N., Gitau M. W., Pai N. et al. Hydrologic and water quality models: performance measures and evaluation criteria. Transactions of the ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers). 2015. No. 58 (6). Pp. 1763-1785.
5. Tattari S., Koskiaho J., Kosunen M. et al. Nutrient loads from agricultural and forested areas in Finland from 1981 up to 2010 - can the efficiency of undertaken water protection measures seen? Environmental Monitoring and Assessment. 2017. No. 189 (95). Pp. 1-32.
6. Respublika Mariy El. Vodnyye resursy [Mari El Republic. Water Resources]. Nizhny Novgorod: Delovaya Poligrafiya, 2012. 96 p. (In Russ.).
7. Stoliarov A. A. Priroda, naseleniye i kho-zyaystvo Respubliki Mariy El. Chast' I: Priroda Respu-bliki Mariy El [Nature, Population and Economy of the Republic of Mari El. Part I: Nature of the Republic of Mari El]. Yoshkar-Ola: STRING, 2015. 292 p. (In Russ.).
8. Kusakin A. V. Bolota Mariy El: okhrana i ratsional'noe ispol'zovanie [Mari El Swamps: Protection and Harmonious Exploitation]. Yoshkar-Ola: MarGTU, 2000. 200 p. (In Russ.).
9. Perelman A. I., Kasimov N. S. Geokhimiya landshafta [Landscape Geochemistry]. Moscow: Astreya-2000, 1999. 610 p. (In Russ.).
10. Goncharov E. A., Anufriev M. A., Obukhov A. G. et al. Kharakteristiki prostranstvennogo raspredeleniya gidrologicheskikh i ekologicheskikh poka-zateley rechnoy seti Respubliki Mariy El [Characteristics of Spacial Distribution of Hydrologic and Ecological Figures of River Net in Mari El Republic]. Vestnik Povolzh-skogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya: Les. Ekologiya. Prirodopol’zovanie [Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management]. 2020. No. 4 (48). Pp. 61-76.
11. Yasinskii S. V, Kashutina E. A., Sidorova M. V et al. Antropogennaya nagruzka i vliyaniye vodosbora na diffuznyy stok biogennykh elementov v krupnyy vodnyy ob"yekt (na primere vodosbora Che-
boksarskogo vodo-khranilishcha) [Anthropogenic Load and the Effect of Drainage Area on the Diffuse Runoff of Nutrients into a Large Water Body: Case Study of the Cheboksary Reservoir]. Vodnyye resursy [Water Resources]. 2020. No. 47. Vol. 5. Pp. 630-648. (In Russ.).
12. Koronkevich N. I., Dolgov S. V, Kashutina E. A. et al. Specific features of the formation of water flow and pollution export from agricultural, forest, and urbanized landscapes. Vodnyye resursy [Water Resources]. 2019. Vol. 46. No. S1. Pp. 137-144. DOI: 10.1134/S0097807819070121
13. Doklad ob ekologicheskoy situatsii v Respu-blike Mariy El za 2021 god [Report on the Environmental Situation in the Republic of Mari El for 2021]. Izhevsk: OOO “Print” Publ., 2022. 188 p. (In Russ.).
14. Kondratiev S. A., Shmakova M. V. Matema-ticheskoye modelirovaniye massoperenosa v sisteme vodosbor - vodotok - vodoyem [Mathematical Modeling of Mass Transfer in the System: Catchment Area - Watercourse - Water Body]. St.Petersburg: Nestor -Istoriya, 2019. 248 p. (In Russ.).
15. Yasinskii S. V., Vishnevskaya I. A., Venitsia-nov E. V. Diffuznoye zagryazneniye vodnykh ob"yektov i otsenka vynosa biogennykh elementov pri razlichnykh stsenariyakh zemlepol'zovaniya na vodosbore [Diffuse Pollution of Water Bodies and Estimation of Export of Biogenic Elements under Different Scenarios of Water Use in the Watershed]. Vodnyye resursy [Water Resources]. 2019. No.46. Vol. 2. Pp. 232-244. (In Russ.)
The article was submitted 02.05.2023; approved after reviewing 03.06.2023;
accepted for publication 05.06.2023
For citation: Goncharov E. A., Malyuta O. V, Anufriev M. A., Yarantseva E. V, Kukhtenko N. A. Sources of Pollution of the Volga River Within the Republic Of mari El. Vestnik of Volga State University of Technology. Ser.: Forest. Ecology. Nature Management. 2023. № 2 (58). Pp. 93-103. (In Russ.). https://doi.org/10.25686/2306-2827.2023.2.93
Information about the authors
Evgenii A. Goncharov - Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Chair of Ecology, Soil Science and Environmental Management, Volga State University of Technology. Research interests - geoecology, ecological mapping, geochemistry of landscapes. Author of 110 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5951-6069
Olga V. Malyuta - Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Chair of Ecology, Soil Science and Environmental Management, Volga State University of Technology. Research interests - ecology, environmental monitoring. Author of 125 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-823 9-4987
Maksim A. Anufriev - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Chair of Ecology, Soil Science and Environmental Management, Volga State University of Technology. Research interests - ecological mapping, geoecology. Author of 30 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9460-9770
Elena V. Yarantseva - Master of Ecology and Nature Management, Volga State University of Technology. Research interests - environmental monitoring. Author of 17 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9911-9797
Nikita A. Kukhtenko - Postgraduate student, Volga State University of Technology. Research interests - geoecology, environmental monitoring. Author of 10 scientific publications. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6563-4379
Contribution of the authors: All authors made an equivalent contribution to the paper preparation.
The authors declare that they have no conflict of interest.
All authors read and approved the final manuscript.
