CC BY
105
Результатами дослидження показали висок просторовi i часовi варiа-ци вм^ту нiтратiв у поверхневих i пидземних водах басейнур. аверський Донець. Середньозважений вмит нiтратiв у пидземних водах становив 26,7 мг/л, а у водi рiчок - 6,9 мг/л. Щорiчний винос нiтратiв з водою джерел в рiчки оцтений у 3 т/км2 щорiчно
Ключовi слова: ятсть води, кла-сифшащя пидземних вод, винос нiтратiв, гiдрохiмiя, Украгна
Результаты исследований показали высокие пространственные и временные вариации содержания нитратов в поверхностных и подземных водах бассейна р. Северский Донец. Средневзвешенное содержание нитратов в подземных водах составило 26,7 мг/л, а в воде рек -6,9 мг/л. Ежегодный вынос нитратов из подземных вод в реки оценен в 3 т/км2
Ключевые слова: качество воды, классификация подземных вод, вынос нитратов, гидрохимия, Украина
УДК 504.06
|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.31558|
ДОСЛ1ДЖЕННЯ Н1ТРАТНОГО ЗАБРУДНЕННЯ Г1ДРОСФЕРИ У ТРАНСГРАНИЧНОМУ РАЙОН1 БАСЕЙНУ С1ВЕРСКОГО ДОНЦЯ
Ю. Ю. Виставна
Кандидат техшчних наук, доцент* Email: vystavna@ukr.net В. В. Яковлев Кандидат техшчних наук, доцент Головний гщрогеолог ТОВ «Лабораторiя якост води «ПЛАЯ» вул. Юрова, 38, м. Хармв, УкраТна, 61001 Email: Yakovlev_val@mail.ru Д. В. Д я д i н Старший викладач* Email: dmdyadin@gmail.com Ю. I. Вергелес Старший викладач* Email: yuri_vergeles@hotmail.com А. В. Чистикова* Email: annchistikova@gmail.com I. О. Жидких* Email: iozhidkih@gmail.com *Кафедра шженерноТ екологп та еколопчноТ безпеки мют Хармвський нацюнальний ушверситет мюького господарства ím. О. М. Бекетова вул. Революци, 12, м. Хармв, УкраТна, 61002
1. Вступ
2. Аналiз лггературних даних та постановка проблеми
Сучасне водокористування у трансграничному (Роая/Украша) басейш Оверського Донця стикаеть-ся з проблемою штратного забруднення поверхневих i тдземних вод. В поверхневих водах вмкт нiтратiв досягае 20 мг/л, а для вод неглибоких водоносних го-ризонпв - багатьох десятюв i навiть сотень г/л [1-3]. Осюльки нiтрати звичайно е показником загального техногенного забруднення вод, то при дослщженш шляхiв 1х надходження i трансформацii доцiльним е вивчення гiдрохiмiчних характеристик об'ектiв гщ-росфери у зв'язку з лгголопчним складом водовмiсних порiд i видом землекористування, що допомагае зро-зумгти природнi закономiрностi, характер i стутнь техногенного впливу на гiдросферу. Для водозбiрних басейнiв трансграничних територiй таю дослвдження, окрiм того, надають об'ективний матерiал необхiдний для прийняття адекватних заходiв санацii на рiвнi державних установ. Тому для трансграничного району Оверського Донця актуальним е сумшне вивчення гiдрохiмiчних умов i штратного забруднення рiчних i грунтових вод.
Дослiдженням питань знаходження штрапв у водних об'ектах вже багато десятилиъ. З 70-х роюв минулого столiття ця проблема виникла i у басейнi Оверського Донця, але присвяченi iй дослщження i публiкацii [3-6] практично не дають грунтовного аналiзу джерел надходження i трансформацii нiтратiв у навколишньому середовищi у масштабi цього великого басейну. Не аналiзуеться зв'язок з геолопчною будовою (зокрема з лиолопчним складом i пдрогеоло-пчними умовами, зокрема наявнiстю фiльтрацiйного i iнших барерiв) i характером використання територп.
Дослiдженнями у середнiй частиш басейну Овер-ського Донця виявлена систематична розбiжнiсть мiж вмiстом штрапв у колодязних водах з одше'Т сторони i свердловинами i природними джерелами з друго'Т на однш i тiй же територп [6], яю не знаходить пояснення. Осюльки близько 20 % населення на Укра'Тш споживае колодязнi i джерельнi води, i проблема нiтратного забруднення цих вод е державною. I хоч на и виршення направлена спецiальна програма розвитку водопо-стачання [7], проте в нш недостатньо придiляеться
g
г
уваги шженерним заходам тдвищення якост1 води у найб1льш доступних для с1льського населення м1с-цях децентрал1зованого водопостачання - колодязях 1 природних джерелах. Для лшвщаци ще! б1ло! пля-ми науковцями гвдрогеологами 1 екологами зроблеш тьчьки перил кроки [6, 8].
Походження штрат1в у поверхневих 1 тдземних водах, що перевищуе 3-5 мг/д дослщниками традшцйно сприймаеться як антропогенне, в той же час спещальни-ми статистичними методами це перев1ря-лося на недостатньо широьай базг даних [8] 1 маючи на уваз1 наявшсть в природ! специф1чних геох1м1чних умов [9-11], де штрати все ж концентруються, не можна обгрунтовано сприймати техногенну гшо-тезу як доведену.
Штрати у поверхневих водах повинш ефективно споживатися бютою. В той же час у р1чках басейну Стверського Донця зу-стр1чаються значш концентрацп азотвмь щуючих речовин [5, 9, 12]. У зв'язку з цим постають питания про ьалыасну оцшку споживання у поверхневих водах 1 темп ви-носу штрат1в у р1чкову дренажну систему з тдземними водами. 1х юлькюна характеристика дозволила б тдшти до оволодш-ня питанням балансу техногенного азоту, складовими якого е не т1льки величини штучного надходження 1 виносу штрат1в, а й поглинання бютою 1 трансформащя у шш1 форми азоту у геолопчному середовишд 1 поверхневих водах [13].
Зважаючи на вищенаведене для вир1шення постав-лених питань необхщно отримати сучасну базу систе-матичних даних щодо розчинених речовин 1 зокрема штрат1в у тдземних 1 поверхневих водах украшсько! частини басейну р. С1верський Донець, на якш можли-во охарактеризувати юнуючий стан 1 тенденцп штрат-ного забруднення зони активного водообмшу.
3. Цiлi та задачi дослщження
Щль дано! роботи полягае у проведенш дослщжен-ня просторово! та часово! динамжи штрат1в у зв'язку з геох1м1чними показниками стану водних ресурав басейну р. С1верський Донець.
Задачами дослщження стали:
- в1дб1р проб поверхневих та тдземних вод у басей-т р. С1верський Донець на територп Укра!ни;
- визначення просторового та почасового розпод1лу штрат1в у природних водах;
- анал1з природних й антропогенних чинниюв, як1 впливають на розповсюдження штрат1в у басейш р. С1верський Донець.
4. Методи дослщження ттратш у природних та тдземних водах
4. 1. Об'ект дослщження
Басейн С1верського Донця (54520 км2 на територп Укра!ни) е найб1льшим басейном Схвдно! Укра!ни. Р1чкова мережа басейну складаеться з 425 водотоюв
з довжиною б1льше 10 км 1 11 р1чок з довжиною понад 100 км. Басейн С1верського Донця дослвджувався разом з найб1льшими суб-басейнами р1чок Уди, Лопань 1 Оскол у межах Укра!ни (рис. 1).
Рис. 1. Розташування мiсць выбору поверхневих вод (великi круги) i джерел (маленькi кружки). Сiрим кольором показан урбанiзованi
територп
Водний басейн С1верського Донця розташований у зош люостепу з !! континентальним кл1матом. Характерною особливютю р1чково! мереж1 в цьому регюш е виражена асиметр1я р1чкових долин з крутими ерозш-ними схилами правих берепв р1чок 1 пологими л1вими берегами, де штенсивно накопичуються алюв1альш тски.
4. 2. Геологiчна будова i гiдрогеологiчнi умови
Басейн р. С1верський Донець вщноситься до тв-денно-захщних схил1в Воронезького кристал1чного масиву, Дншровсько-Донецько! западини та Доне-цького кряжу. С1верський Донець та його основш притоки (р1чки - Уди, Лопань 1 Харк1в) знаходяться в межах Воронезького кристал1чного масиву.
Область дослщження належить до Схщно-бвропейсько! докембршсько! платформи з архей-ско-протерозойским кристал1чним фундаментом. Фундамент покритий осадовими утвореннями р1зно! товщини 1 геолопчного вжу, як1 складаються з улам-кових в1дклад1в (тск1в, тсковиюв, глин, алевролтв 1 арплтв) 1 карбонатних порщ (вапняку, крейди 1 мергелю). В район дослщжень геолопчна будова до глибини 120 м складаеться з гранулярних 1 проник-них осадових порщ - шски, суглинки 1 суглинки чет-вертинного, неогенового 1 палеогенового вжу. Русла р1чок С1верського Донця та Оскола у верх1вях складаються з порщ верхньокрейдяних мергел1в 1 крейди (розташування точок вщбору проб SD01 1 OS01 -рис. 1). Середш течи р1чок Уди, Лопань 1 С1верський Донець знаходяться на консолщованих утвореннях тщаниюв 1 алевролтв (мюця вщбору проб и1-и5, L01-L03 1 SD02). В1д мюта 1зюм С1верський Донець входить в Донецький складчастий пояс, який ви-д1ляеться своею складною геолопчною структурою 1 русла прокладеш у крейдових вщкладах, тсковиках,
алевролиах i вапняках (мiсця точок вщбору проб OS02, SD03-SD05).
Гiдрогеологiчно дослщжена територiя знаходить-ся в межах Дншровсько-Донецького артезiанського басейну (165000 км2). Регюнальна область живлення пiдземних вод басейну знаходиться в Воронезькому кристалiчному масивi на пiвнiчному сходi, в той час як областями розвантаження е рiчковi долини системи Дншро i Сiверського Донця.
Однiею з особливостей пдрогеолопчних умов у басейш Оверського Донця е наявнiсть Ясного пд-равлiчного зв'язку етажно розташованих водоносних горизонтiв - вiд алювiальних до верхньокрейдових включно. Це призводить до широко! варiацii гщрохь мiчних умов пiдземних вод, мiнералiзацiя яких може вартватися вiд 0,5 до 1,9 г/л в сумiжних точках в одному i тому ж водоносному горизонт! 1ншою осо-бливктю пiдземних вод цього басейну е широке роз-повсюдження вод з тдвищеним вмiстом Fe, що досягае 10 мг/л i Si - до 20-35 мг/л.
4. 3. B^6ip та аналiз проб
Порядок ввдбору проб був обраний таким чином, аби охопити транскордонш (Роая/Украша) частини басейну, мiську та сшьську мiсцевiсть (рис. 1). Про-би води були ввдбраш в 39 створах в серпш-вересш 2013 року i в квiтнi-травнi 2014 року, в перюди з низь-кою i високою воднiстю, вiдповiдно. Мкця вiдбору проб були розташованi у верхнш i нижнiй частинах вщповщних дренажних областей.
Проби води були проаналiзованi по 17 параметрах, в тому числi виконанi польовi вимiри: температу-ри, рН, електропроводностi (EC), окислювально-вiдновного потенцiалу (Eh). В лабораторних умовах аналiзувався вмiст пдрокарбонапв (HCO3-), нiтратiв (NO3-), хлоридiв (Cl-), сульфатiв (SO42-), натрiю i калт (Na++K+), кальцiю (Ca2+), магнiю (Mg2+) в поверхневих i пiдземних водах з використанням потенщометрич-ного методу i фотоколориметрп. Аналiтичнi помилки були в межах 5-10 %. Важю метали вимiрювалися за допомогою атомно-емкшно! спектрометр!! вiдповiдно до ISO 1185:2005.
Шд час мошторингу пiдземних вод, автори ви-користовували методику вщбору проб на л!вому i правому березi р!чки, щоб описати х1м1чний склад води в симетрii р!чково! долини. Шд час вибору мкця вщбору, прiоритет вiддавали джерелам, як! розташо-ванi неподалж вщ мюць вщбору проб поверхневих вод. У б1льшост1 випадюв, джерела були розташоваш далеко вщ р!чки. Тому заметь них опробувалися ко-лодяз! як! використовуються мюцевим населенням для питного водопостачання, побутових потреб, зро-шення та ш.
4. 4. Обробка даних i розрахунок iндексу насичення
1ндекси насичення води були розраховаш з використанням програмного забезпечення PHREEQC вер-«я 3.0. Стан насичення визначався за шдексом насичення (1Н) i був розрахований на основ! активносп в!льних ютв у розчиш. Значення 1Н на р1вш 0, вказу-ють на р!вновагу м!ж мшералом i розчином, в той час як позитивш значення 1Н показують перенасичення, i негативш значення 1Н вщображають недонасичення розчину.
Зб^ьшення HiTpaTiB було оцiнено за допомогою вщношення NO3-/Cl-, яке характеризуе тенденщю над-ходження HiTpaTiB по вщношенню до iншого шдикато-ру забруднення (хлориди) [1].
Потоки штрапв вщ пiдземних вод до поверхневих були розраховаш з використанням наступного piвняння:
FNO3 = Q^Cxg/S, (1)
де Fn03 - щоpiчний потiк нiтpaтiв, т/км2; Q - сеpеднiй дебiт води, л/с;С - середня вимipянa концентращя нiтpaту, мг/л; g - кшьюсть секунд в року i S - отримана за ощнками площа водозбору, км2.
Поверхня дренажно! обласп була оцiненa за допомогою наступного piвняння:
S=Q/M, (2)
де M - модуль потоку тдземних вод, ощнюеться за се-редньою величиною стоку piчок 90 % забезпеченосп [4, 5]. Майже ва точки були в зонi, для яко! М=1,25 л/с км2 i тшьки SD05R була в зош, де М=0,8 л/с км2.
Стандартш стaтистичнi дaнi були виконaнi за допомогою ANOVA (STATISTICA®10). Даш по вимipяним концентpaцiям Ca2+, Mg2+, Na+K, HCO3-, Cl-, SO42- i NO3- були викоpистaнi для проекцп на всiх обраних створах на piчкaх i криницях за допомогою aнaлiзу компонентiв (PCA).
5. Результати дослщження та обговорення динамжи штраив у басейш р. С1верський Донець
5. 1. Склад поверхневих вод
Водневий показник р1чок водного басейну Овер-ського Донця (С1верський Донець, Оскол, Уди та Лопань) змшювався в1д 7,81 до 8,67. Електропровщшсть змшювалася в1д 900 до 1310 мкСм/см. Температура води у р1чках коливалася в1д 8-11 °С у жовтш до 14-22 °С в серпш - вересш Окислювально-вщновний потенщал (ЕЬ) змшювався в1д 102 до 239 мВ. У м1сь-ких 1 прим1ських частинах басейну (Ш2-Ш5) води характеризувалися злегка лужним типом з рН в1д 8,53 до 8,66 1 електропроввдшстю в1д 1100 до 1310 мкСм/см. Зростання мшерал1зацп води у р1чщ Уди в м1ськш частини (до 30 %) може бути пов'язане з випаровуванням, як результат регулювання р1чки греблею 1 зниження витрати води до 0,01 м3/с. Кр1м того, електропровщшсть досягла максимального р1вня в р1чщ Уди на д1лянках, розташованих нижче м1ських скид1в (и03), вказуючи, що очисш споруди м1ста Харкова частково ввдповвдають за тдвищення мшерал1зацп 1 рН в м1ськш р1чщ [5].
Анюнний склад води теж суттево коливався у водному басейш та змшювався вщ гщрокарбонат-ного кальщевого до №-НС03 1 навиь до Na-SO4 типу (рис. 2). Тип Са-НС03 був виявлений в основному в транскордонному райош ^01, L02, и01, OS01 1 SD01), де НС03 склав 55 % в1д основних юшв, як1 представлен в порядку: Ca2+>(Na+K)+>Mg2+ и HCO3->SO42->Cl- (мг/л). Цей тип води пов'язаний з л1-толопчною характеристикою русел р1чок, 1 може бути пояснений взаемод1ею вода - порода з крейдяними карбонатними породами.
С а CATIONS
Рис. 2. Гiдрохiмiчнi характеристики поверхневих вод
Високий вмкт №+ спостер^ався у межах мiських територш та нижче за течiею, де на його частку при-падае 15 % вщ основних юшв i 50 % вiд катюнного складу. Таким чином, в цих частинах басейну, гщро-хiмiчнi типи рiчковоi води знаходяться в такому порядку: (Ка+К)+>Са2+>]\^2+ и НС03->8042->С1- (мг/л). Збагачення сульфатом (до 38 % вщ основних iонiв) спостертлося в и02, и03 i SD05, де вода може бути вщнесена до Na-SO4 типу. У нижнш частинi водного басейну (SD05), переважання у поверхневих водах №+, С1- та SO42- може бути результатом впливу як природних, так i техногенних факторiв. Звiсно, збагачення цих юшв у водi може бути результатом континентального засолення, для якого характерний набiр саме цих сольових компоненПв. У деяких мкцях вщ-бору проб вмют Na+, С1- та SO42 в основному пов'яза-ний зi скидами мкьких стiчних вод (м. Харюв - L03 i и03) i промислових стiчних вод у промислових зонах (Лисичанський содовий завод - SD05). Значне переважання сульфаПв у водах (концентрацiя зростае в 3 рази в точках L03 i и03) пiдтвердило антропогенний вплив на хiмiчний склад води. Перевищення вмiсту сульфатiв, хлоридiв i натрж свiдчить про низьку ефективнiсть мюьких очисних споруд для видалення цих сполук з побутових i промислових стiчних вод i недостатне розведення стоюв природними водами [2, 3, 5-7].
Концентрацп розчинених As, Сг, Ni i Си були, як правило, меншi нiж 0,01 мг/л. Т^ьки розчиненi РЬ i Zn були знайденi на рiвнi межi визначення в рiчцi Уди (и03, и04 i и05). Наявнiсть свинцю (до 0,013 мг/л) i Zn (до 0,015 мг/л) передбачае антропогенну складову забруднення рiчки мiськими скидами. 1нтенсивний антропогенний тиск на мкью води було обгрунтовано в попередшх дослiдженнях [1, 5-7], якими показано, що стiчнi води несуть вщповщальшсть за пiдвищений вмiст важких металiв (Сг, Zn, РЬ, Ni) i мжрозабруд-никiв (фармацевтика, алкiлфеноли та ш.) в рiчках Лопань i Уди.
5.2. Склад шдземних вод
Водневий показник Грунтових вод загалом коливався у межах вщ 5,53 до 8,64. Значения електропровщносП коливалося вщ 50 до 1820 мкСм/см. У деяких мкщях вщбору проб (LOIR, L01L, L02L, U03R, U04R i SD03R), значения показника електропровщносП були в д1апазош вщ 1020 до 1820 мкСм/см.
Х1м1я пщземних вод (рис. 3) вказуе на мшливють .гптолопчного складу водовмюних порщ i потенщйний вплив р1зномаштних ан-тропогенних джерел.
Перша група пщземних вод характеризу-еться Са - НС03 типом води, що було ви-значено в 55 % зразюв. Тут Са2+ становить понад 60 % вщ загального обсягу катюшв, а на НСОз" припадае понад 50 % вщ загального обсягу анюн1в. Переважання Са2+ може бути пов'язано з взаемод1ею м1ж пщземними водами i rincoM (CaSO^E^O) i кальцитом (СаСОз) i доломггом (CaMg(C03)2) в крейдяних карбо-натних породах. Переважання НСОз" можна також пояснити наявшстю карбонатних порщ, що пiдтверджено розрахованими шдексами насичення (1Н) (1Н=0 у мкцях вщбору проб L02R, OS02R, SD02R, SD03R, SD04R i SD05R та 1Н>0 у створах SD01R, U01L, U03R, U04R). Молярне вщно-шення НСО3-/Са2+ було близьке до 2,0, що пщтверджуе у створах L02R, U01L, U04R i SD02R наявшсть типу вод, пов'язаного з розчиненням кальциту i доломiту.
Рис. 3. Гiдрохiмiчнi характеристики пiдземних вод
Са - НСОз тип води зазвичай зустрiчався в джерелах i колодязях на правих берегах рiчок Ос-кол i Сiверський Донець, де лiтологiя однорiдна, i гiдрохiмiя пiдземних вод, в основному, залежить вщ взаемодii води з карбонатними пордами. У верхнш частинi водод^у рiчки Сiверський Донець (L02, и01 i SD01), Са - НСО3 тип пiдземних вод узгоджуеть-ся з типом рiчковоi води, i також характеризуеться домiнуванням Са2 + i НСО3-.
Друга група тдземних вод, була квaлiфiковaнa як Са - SO4 тип води, який включав 25 % зразюв. У цш вод^ Ca2+ складае бiльше 60 % вщ загального обся-гу кaтiонiв та SO42- складае бiльше 60 % вщ aнiонiв. Ca - SO4 тип води в основному виявляеться в колодя-зях на лiвому берегах piчки Уди (U03L i U04L), Оскол (OS02L) i аверський Донця (SD01L - SD04L). Тшьки в piчцi Лопань, цей тип води був знайдений на право-беpежжi (L01R). Мiнеpaлiзaцiя води цього типу в дже-релах (OS02L: 32 мг/л та SD04L: 69 мг/л) i колодязях (U03: 110 мг/л та U04L: 269 мг/л) була нижча поpiвняно iз середньозваженим значенням для Грунтових вод (680 мг/л). Винятком стала транскордонна частина piчок Лопань (L01R) i Оверський Донець (SD01L), де мiнеpaлiзaцiя становила 1570 мг/л. Повеpхневi i тдземт води в цiй облaстi можуть зазнавати бшьш iнтенсивного антропогенного навантаження вщ аль-ськогосподарсько! дiяльностi.
Наявшсть SO42- в Грунтових водах в нижнш части-нi водного басейну (SD04 - SD05) може бути пов'яза-не з розчиненням гшсу та антропогенним впливом, як це спостертеться i для piчковоï води на цих д^янках Сiвеpського Донця. Збагачення сульфатами в мюькш частиш району дослiдження (U03 i U04) може бути пов'язане iз взaемодiею забруднених поверхневих вод з Грунтовими водами, кaнaлiзaцiйними витоками i шфшьтращею стокiв у Гpунтовi води. Концентрацп SO42- у веpхнiй чaстинi басейну р. Лопань (L01R) були встановлеш на piвнi бiльше 600 мг/л, що в 5 ра-зiв вище, нiж середньозважене значення в тдземних водах (127 мг/л). Передбачаеться, що сульфати ма-ють антропогенне походження, можливо, в результат застосування добрив, що вмщають ZnSO4. У L01R, вмют цинку був 0,087 мг/л, що в два рази вище, шж вимipяне середньозважене значення для тдземних вод (0,04 мг/л) [2].
Третя група тдземних вод характеризуемся як Na - HCO3 (15 % проб), в результат чого на Na+ при-падае до 55 % катюшв та HCO3- до 75 % анюшв. Na - HCO3 тип води був виявлений в piзних частинах басейну (L02L, U01R, U05R i SD03L). Природний прояв Na+ можна пояснити проникненням прюних тдземних вод в еоценовi глини, де ввдбуваеться ка-тiонний обмiн Ca2+ води на Na+ породи i утворюеться Na - HCO3 пiдземнi води (U05L i SD03L). У межах мкьких територш (L02L), нaтpiй може мати антропогенне походження (поварена «ль у побуп i харчовш пpомисловостi, сольовi сумiшi для дорщ тощо), де спiввiдношення Na+/Cl-, наближаеться до 8.
В одному зразку (L01L) тип Грунтових вод був вден-тифжований як Na-SO4, де сульфати досягали 500 мг/л у поpiвняннi з середшм значенням 127 мг/л (ва проби пiдземних вод) е суттевим (скорш за все не природ-ним) зростанням. Це може бути результатом антропо-генних включень, таких як ZnSO4 i штрапв в добривах, що використовуються на прилеглих полях до мкця вiдбоpу (проба L01), що також тдтверджуеться тдви-щеним вмiстом Zn (0,098 мг/л) i NO3- (40,5 мг/л).
Таким чином, середш i нижш частини водного басейну Оверського Донця у межах Украши можна охарактеризувати aсиметpiею мiж типами тдземних вод на лiвому беpезi (в основному Са - SO4 з низь-кою мiнеpaлiзaцiею) i на правому беpезi (в основному Са - HCO3 з пiдвищеною мiнеpaлiзaцiею).
Висока концентpaцiя NO3- (вiд 150 до 190 мг/л) була виявлена в деяких частинах piчки Оверський Донець (U03R, SD01L i SD03R) мае невизначене походження. Як правило, вмют штрапв у водi неглибоких колодязiв був значно вищим (вщ 1,56 до 190 мг/л; середне значення 53,8 мг/л), шж у водi джерел (вiд 0,5 до 24,3 мг/л; середне значення 6,7 мг/л). Бшьшшть дpiбних коло-дязiв були pозтaшовaнi в невеликих селах, вони були старими, також був ввдсутнш достатнш сaнiтapний контроль та захист вщ забруднення (шформащя була отримана в ходi обговорення з мкцевим населенням). Нiтpaти можуть проникнути в неглибою колодязi разом зi стоками та скидами вщ худоби, з удобрюва-них упдь i септикiв. Втрата населенням традицш пе-piодичноï чистки дна i стшок колодязiв призвела до накопичення оргашчного осаду на днi i розвитку водо-ростей на стшках, що сприяе накопиченню нiтpaтiв у колодязних водах.
Серед вивчених мжроелеменив, тiльки Zn був знайдений в обумовленому piвнi в 58 % проб тдземних вод. Вмкт Zn вартеться вщ 0,01 до 0,33 мг/л. Найб^ьший вмiст Zn було знайдено в водi неглибоких свердловин SD01L (0,17 мг/л) i U04L (0,33 мг/л), можливо, в результат використання добрив на основi Zn i його накопиченню в грунтових водах. У в«х вивчених джерелах, вмют Zn був менший, шж 0,01 мг/л.
Результати по неглибоким свердловинах виявили-ся нерепрезентативними через високе накопичення додаткових забруднюючих речовин в результат слаб-кого захисту вщ забруднення i ввдсутшсть саштарного контролю.
5. 3. Динамжа штраив у поверхневих i тдземних водах
Вмют штрапв у пiдземних водах суттево вищий шж у поверхневих. Концентpaцiï штраив в джерелах у piк обстеження коливалася вщ 0,25 до 75,2 мг/л iз сеpеднiм значенням 26,7 мг/л, що показуе зростан-ня вмшту цього компоненту з 80-х роюв минулого столiття [5]. Дев'ятнадцять вщсотюв зpaзкiв показали концентpaцiï штрапв, що перевищують нaцiонaльний стандарт питноï води (ДСТУ 2010), який встановлюе таку ж граничну величину як i рекомендацп ВООЗ 2008 року (50 мг/л). Коефвдент вapiaцiï показав висок коливання нiтpaтiв (92 %), що сввдчить про pозмaïття умов '¿х надходження до пiдземних вод.
Вмют нiтpaтiв менший за 10 мг/л спостертвся в семи джерелах (U02R, U02L, L02R, 0S02L, SD03L, SD04L i SD05R). Ряд об'екпв (U02L, U02R, 0S02L i SD03L), де були б^ьш ввдновш умови (Eh, становить менше 100 мВ), мали вмют нiтpaтiв вiд 0,25 до 6,05 мг/л, що значно менше, шж середш вимipянi концентрацп (26,7 мг/л). Концентращя штрапв ввд 10 до 30 мг/л була виявлена в семи джерелах: U01R, U05L, L01R, L02L, 0S01R, 0S02R i SD02L. Найб^ьш забруднет джерела зi значенням штрапв вище 30 мг/л були вияв-ленi в точках U01L, U04R, U05R, L01L, SD01L, SD02R i SD03R, як розташоваш у зонах впливу сшьского господарства.
Вiдповiдно до PCA (рис. 4), корелящя хлоpидiв, сульфапв i нaтpiю була вiдносно висока (коефвдент кореляцп Пipсонa, r>0,9; р<0,05), але в той же час у штрапв не було шяко'1 коpеляцiï з будь-яким з цих пapaметpiв (r<0,1; р <0,05).
6,9 мг/л. Зб^ьшення концентрацш NO3- спостержалося в головному водотоку пiсля злиття з р. Уди та з р. Оскол.
У багатоводний перюд, концентрацп штрапв в поверхневих д^янках вщбору проб води (тобто L02, OS02, SD01 - SD05, Ш3 - и05) зменшилися майже вдвiчi, за винятком двох точок вщбору проб у при-кордоннiй зош Росп - Украша (L01 i и01) i на входi у мкто Харкiв (и02), де концентращя нiтратiв збiль-шилася.
5. 4. Винос штраив
Середне значення коефiцiента N0^/^ у 21 дже-релах становить 0,21. В одинадцяти джерелах, ств-вщношення було меншим, нiж середне значення. На д^янках L01R, 0S01R, SD01L i SD02R розрахунковий коефвдент був вищим, нiж 0,5 (табл. 1). Розрахова-нi виноси штрапв з джерел варiювалися вiд 0,0 до 2,9 т/км2 на рж (табл. 1).
Виноси були оцшеш як меншi за 1 т/км2 рж на дiлянках U01R, U02R, U05L, L01R, L02R, 0S01R, 0S02L, 0S02R, SD03L, SD04L та SD05R, в iнших точках, виноси штрапв перевищували 1 т/км2 рiк. Серед них, виноси штрапв на д^янках SD01L, SD02R, SD03R i и0^ становили бiльше 2 т/км2 рж.
Надходження нiтратiв було менше 10 т/км2-рж на 70 % точках i бiльше 10 т/км2•рiк на дiлянках U01L, U04R, U05R, L01L, SD01L, SD02R i SD03R (табл. 1).
5. 5. Ризики для навколишнього середовища
Екологiчна оцiнка була виконана вщповщно до украшських лiмiтiв якостi води для рибного госпо-дарства, для комунального водокористування i для питних цiлей.
Таблиця 1
КласифкаЩя природних джерел вiдповiдно до забрудненням жтратами
Точки вщбору Л^олопя водовмiсних порщ Вид землекористування Вмiст N03, мг/л N03 винос, т/ км2 рш N0s/Cl Забруднення
U01L тски/мули Сiльське господарство >30 2,67 0,46 високе
U01R пiски/сyглинки Сшьське господарство 10-30 0,61 0,16 помiрне
U02R пiски/сyглинки Примiськi дiлянки <10 0,02 0,01 низьке
U02L пiски Примюькы дшянки <10 0,24 0,09 низьке
U04R тски/суглинки Сiльське господарство/ Примiськi дiлянки >30 1,25 0,34 високе
U05L пiски Сшьське господарство 10-30 0,03 0,24 помiрне
U05R пiски/сyглинки Сiльське господарство >30 - 0,43 високе
L01L пiски/сyглинки Сiльське господарство >30 1,20 0,34 високе
L01R пiски/сyглинки Примюью дiлянки 10-30 0,93 0,56 помiрне
L02L тски/суглинки Примiськi 10-30 1,1 0,20 помiрне
L02R тски Сiльське господарство <10 0,02 0,03 низьке
0S01R мергель/крейда Сшьське господарство 10-30 0,59 0,54 помiрне
0S02L пiски Лiси <10 0,05 0,07 низьке
0S02R пiски/сyглинки Сiльське господарство 10-30 0,82 0,14 помiрне
SD01L тски/суглинки Сшьське господарство >30 2,17 0,55 високе
SD02R тсковики Лiси/сiльське господарство >30 2,90 0,79 високе
SD03L пiски Сшьське господарство <10 0,02 0,03 низьке
SD03R пiски/сyглинки Сiльське господарство >30 2,09 0,11 високе
SD04L пiски Лiси <10 0,15 0,21 низьке
SD05R тски/суглинки Сшьське господарство <10 0,01 0,00 низьке
Pra|cc1iDn а Г Ihe van ubl uü Dn Ihe facLDr-planr [ 1 я 2)
FjcBrl tï.JTç; ■ Acuvç
Рис. 4. PCA гiдрохiмiчних покaзникiв у поверхневих i шдземних водах
Серед ycix вимiряних napaMeTpiB, нiтрати показали середню корелящю тiльки з електропровiднiстю (г=0,7, р<0,05).
Пiд час багатоводного перiодy весною, концентращя N03- зростала б1льш нiж в 10 разiв у двох джерелах, розташованих на правому березi рiчки Сiверський Донець i Оскол (SD02R i OS02R). Рiвень нiтратiв в iнших джерелах ктотно не змiнився.
Концентрацiï штрат1в в поверхневих водах рiчки С1верський Донець та його притоках (р1чок Уди, Лопань i Оскол) вар1ювалися вiд 0,25 мг/л до 37,2 мг/л. Середне значення концентрацп штрат1в
У поверхневих водах, концентрацп деяких еле-менпв були виявлеш на piвнях вище рекомендованих укpaïнськими нормативами. У 90 % проб води, сульфати перевищили стандарт (100 мг/л), рекомендований для pибогосподapськоï категорп водокористування. Сума Na+K була вищою, шж гранична норма, рекомендована для pиболовлi (120 мг/л) в 35 % проб. У деюлькох piчкових дшянках, розташованих ниж-че Харкова i Луганська, мiнеpaлiзaцiя була бiльш 1000 мг/л. У мкьких районах, значення pH перевищуе 8,5, що б^ьше допустимого значення. Концентращя свинцю перевищуе лiмiт (0,01 мг/л), рекомендований для рибного господарства на дшянщ, розташованш в мши Хapкiв. Перевищення по Zn було також виявлено в точках вщбору на мкьких теpитоpiях.
6. Висновки
Пpиpоднi i антропогенш фактори впливають на склад поверхневих i Грунтових вод у водному трансграничному (Роая/Украша) бaсейнi piчки Сiвеpський Донець. Першим фактором е взаемозв'язок поверхне-вих i тдземних вод з геолопчними утвореннями, в основному з карбонатними породами i суглинками, якi пояснюють перевагу Ca2+ серед кaтiонiв та HCO3+ i SO42- серед aнiонiв. Серед шших природних фактор-iв - низьк мiнеpaлiзaцiя i жоpсткiсть пiдземних вод, яю формуються у aлювiaльних горизонтах лiвобеpеж-них piчкових терас. По-друге, суттевим фактором е випаровування, яке вщповщае за тдвищення мшера-лiзaцiï поверхневих i пiдземних вод, особливо у межах
мюьких дiлянок. Випаровування зi штучно тдтопле-них дшянок може бути причиною високоï мшераль зацп пiдземних вод в мши Хapковi. Тpетiм фактором е антропогенш точковi i pозосеpедженi скиди, яю призводять до змiн у склaдi поверхневих i пiдземних вод. Забруднення штратами було виявлено в Грунтових водах навколо невеликих населених пункпв, де населення використовуе щ забруднеш води для госпо-дарських, побутових потреб i навггь питного водопо-стачання. Серед мiкpоелементiв (Cr, As, Ni, Cu, Zn i Pb), пльки цинк i свинець були знайдеш в пiдвищених (до 1,2-1,5 paзiв вiдносно дiючих норм питноï води) кон-центpaцiях в piчцi Уди у межах мшта Харкова.
Висока мiнливiсть вмiсту штрапв у грунтових водах i ржах басейну Оверського Донця дозволяе припу-скати, що антропогенний вплив е основним фактором, що впливае на млращю i накопичення '¿х в басейш. Встановлено, що у щлому piвень забруднення штра-тами води джерел на перюд проведених дослiджень е суттево вищим, шж у 80-х роках минулого столитя i майже в 1/5 ввдбраних проб вш був вищим за межу рекомендовану ВООЗ та нащональним стандартом питноï води Укpaïни. Розрахунок виносу штрапв показав значний внесок тдземних вод у забруднення поверхневих вод i в потенцшне порушення балансу поживних речовин у водних системах.
У подальших дослщженнях автори планують про-водити бiльш детальний мошторинг нiтpaтiв з метою вивчення пдролопчного циклу, взaемодiï поверхневих i тдземних вод, i для встановлення антропогенних i природних джерел забруднення води в piчкaх басейну Оверського Донця.
Лиература
1. Шнюков, Е. Ф. Экологическая геология Украины: Справ. пособие [Текст] / Е. Ф. Шнюков, В. М. Шестопалов, Е. А. Яковлев. - К.: Наукова думка, 1993. - 407 с.
2. Примушко, С. I. Стан тдземних вод Украши, щор1чник [Текст] / С. I Примушко, Т. Д. Бшошапська, В. Ф. Величко. - Кш'в: Державна служба геологи та надр Украши, Державне науково-виробниче пщприемство «Державний шформацшний ге-олопчний фонд Украши», 2011. - 120 с.
3. Шестопалова, В. М. Водообмш в пдрогеолопчних структурах Украши. Водообмш в порушених умовах [Текст] /
B. М. Шестопалов. - Кш'в: Наукова думка, 1991. - 203 с.
4. Васенко, О. Г. Оверський Донець. Водний та еколопчний атлас [Текст] / О. Г. Васенко, А. В. Гриценко, Г. О. Карабаш, П. П. Станкевич та ш. - Х.: Райдер, 2006. - 188 с.
5. Васенко, О. Г. Комплексш експедицшш дослщження еколопчного стану водних об'ек^в басейну р. Уди [Текст] / О. Г. Васенко. - Х.:Райдер, 2006. - 174 с.
6. Яковлев, В. В. Стан Грунтових вод на приклад1 Харювсько! обласи та заходи щодо полшшення питних якостей ко-лодязних вод [Текст] / В. В. Яковлев // Вюник Харгавського нащонального ушверситету. - 2009. - Вип. 31, № 882. -
C. 216-222.
7. Загальнодержавна програма «Питна вода Украши» на 2006 - 2020 роки [Текст] / Затверджена Законом Украши вщ 3 березня 2005 року № 2455-IV.
8. Дмитренко, Т. В. Повышение экологической безопасности использования родниковых вод на примере Харьковского региона [Текст]: дис.... канд. техн.наук.: 21.06.01 / Т. В. Дмитренко. - Х., 2005. - 157 с.
9. Iqbal, M. Z. Nitrate flux from aquifer storage in excess of baseflow contribution during a rain event [Text] / M. Z. Iqbal // Water Research. - 2002. - Vol. 36. - P. 788-792. doi: 10.1016/S0043-1354(01)00246-9
10. Jahangir, M. M. R. Linking hydrogeochemistry to nitrate abundance in groundwater in agricultural settings in Ireland [Text] / M. M. R. Jahangir, P. Johnston, M. J. Khalil, K. G. Richards // Journal of Hydrology. - 2012. - Vol. 448-449. - P. 212-222. doi: 10.1016/j.jhydrol.2012.04.054
11. Vystavna, Y. Monitoring and flux determination of trace metals in rivers of the Seversky Donets basin (Ukraine) using DGT passive samplers [Text] / Y. Vystavna, F. Huneau, M. Motelica-Heino, P. Le Coustumer, Y. Vergeles, F. Stolberg // Environmental Earth Sciences. - 2012. - Vol. 65. - P. 1715-1725. doi: 10.1007/s12665-011-1151-4
12. Vystavna, Y. Monitoring of trace metals and pharmaceuticals as anthropogenic and socio-economic indicators of urban and industrial impact on surface waters [Text] / Y. Vystavna, P. Le Coustumer, F. Huneau // Environmental Monitoring and Assessment. - 2013. -Vol. 185, Issue 4. -P. 3581-3601. doi: 10.007/s10661-012-2811-x
13. Katz, B. G. Timescales for nitrate contamination of spring water northern Florida use [Text] / B. G. Katz, J. L. Bohlke, H. D. Hornsby // Chemical Geology. - 2001. - Vol. 179, Issue 14. - P. 167-186. doi: 10.1016/S0009-2541(01)00321-7
14. Katz, B. G Use of chemical and isotopic tracers to access nitrate contamination and groundwater age, Woodville karst Plain, USA [Text] / B. G. Katz, A. R. Chelette, T. R. Pratt // Journal of Hydrology. - 2004. - Vol. 289, Issue 1-4. - P. 36-61. doi: 10.1016/ j.jhydrol.2003.11.001
-□ □-
У статтi показано необхидтсть контролю рослинних олш, упакова-них в ПЕТ-пляшки, на вм^т фта-латiв та особливостi визначен-ня фталатiв в рослинних олiях. Наведено вiдомостi щодо мираци фталатiв з пакувального матерiа-лу у рослинш оли. Розроблено та впроваджено процедуру очищен-ня забруднених зразтв з викори-станням неорганчного адсорбенту флор^илу. Шдтверджено необхд-тсть мотторингу вм^ту фта-латiв в рослинних олiях
Ключовi слова: полiетиленте-рефталат, мЬращя, фталати, безпека харчових продуктiв, рос-
линн оли, методика визначення
□-□
В статье показана необходимость контроля растительных масел, упакованных в ПЭТ-бутылки, на содержание фталатов и особенности определения фта-латов в растительных маслах. Приведены сведения относительно миграции фталатов с упаковочного материала в растительные масла. Разработана и внедрена процедура очистки загрязнённых проб с использованием неорганического адсорбента флорисила. Подтверждена необходимость мониторинга содержания фталатов в растительных маслах
Ключевые слова: полиэтиленте-рефталат, миграция, фталаты, безопасность пищевых продуктов, растительные масла, методика
определения -□ □-
УДК 665.37:542/543
|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.31662|
БЕЗПЕЧН1СТЬ ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛ1ЕТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТОВО1
(ПЕТ) УПАКОВКИ У ВИРОБНИЦТВ1 РОСЛИННИХ
ОЛ1Й
I. В. Л е в ч у к
Кандидат техшчних наук, старший науковий ствроб^ник, начальник науково-методичноТ лаборатори Науково-методична лабораторiя хроматографiчних дослщжень*
E-mail: iryna.levchuk.v@gmail.com В. А. Кащенко Кандидат техшчних наук, старший науковий ствроб^ник, начальник науково-дослщного центру Науково-дослщний центр випробувань продукци* E-mail: kishchenko.vl@gmail.com М . I. Осе й ко Доктор техшчних наук, професор Кафедра технологи жирiв та парфумерно-косметичних продуклв Нацюнальний ушверситет харчових технологш вул. Володимирська, 68, м. КиТв, УкраТна, 01033
E-mail: nikios@ukr.net В. К. Тимченко Кандидат техшчних наук, професор* К. В. Куниця Викладач-стажист** E-mail: ekaterina-kunitsa@mail.ru *ДП «Укрметртестстандарт» вул. Метролопчна, 4, м. КиТв, УкраТна, 03143 **Кафедра технологи жирiв та продуклв бродшня Нацюнальний техшчний ушверситет «Хармвський пол^ехшчний шститут» вул. Фрунзе, 21, м. Хармв, УкраТна, 61002
1. Вступ
В даний час проблема безпеки полiмерних, зо-крема, полiетилентерефталатових (ПЕТ) паку-вальних матерiалiв, стала найб^ьш актуальною у зв'язку 3i вступом УкраТни до СвиовоТ оргашзацп торгiвлi (СТО) та сертифжащею систем безпеки
ISO 22000: 2005 [1] на пщприемствах олшно-жиро-boï галузь
Застосування полiетилентерефталатових упаковок значно знижуе втрати, зб^ьшуе термши при-датносН, пщвищуе яюсть харчових продукНв (за-хист вщ бактерiального та мехашчного забруднення завдяки герметичнш упаковцi). Джерелом викидiв
©
