CC BY
6
УДК 771.712 (470-25)
DOI: 10.24412/1728-323X-2023-6-75-79
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ПРУДА В УСЛОВИЯХ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
О. А. Жемухова, соискатель кафедры экологии, РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, olesja.2019@list.ru, г. Москва, Россия,
И. И. Васенев, доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой экологии, РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева, vasenev@rgau-msha.ru, г. Москва, Россия
Аннотация. В работе представлены результаты оценки качества воды пруда птицефабрики в условиях региона Кабардино-Балкарской Республики. На исследуемом водоеме весной и летом (2021 г.) по единой схеме отбора и анализа были измерены растворенный в воде кислород, температура, водородный показатель (рН), аммонийный азот и т. д. Отбор проб воды для анализа производился согласно ГОСТ 51592—2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» в пяти точках, распределенных вдоль горизонтальной и вертикальной осей пруда, на трех уровнях (на поверхности, в середине толщи воды и у дна). Определение химических показателей качества воды проводили в день отбора проб.
Исследования показали значительное пространственное варьирование по содержанию растворенного в воде кислорода, зависящий от температуры и глубиной отбора пробы воды. В летний период значение растворенного кислорода в воде выше у дна, чем на поверхности. Также изменению подвержены хлориды и аммоний, особенно проявляющиеся при смене времен года весна и лето. В среднем изменение значения хлоридов свидетельствует о значительном воздействии на качество воды реагентов, а аммония на возможное присутствие патогенных микроорганизмов.
Abstract. The paper presents the results of assessing the water quality of the poultry farm pond within the region of the Kabardino-Balkarian Republic. Oxygen dissolved in water, temperature, hydrogen index (pH), ammonium nitrogen, etc. were measured in the studied reservoir in spring and summer (2021) according to a single sampling and analysis scheme. A water sampling for the analysis was carried out according to GOST 51592—2000 "Water. General requirements for sampling" at 5 points distributed along the horizontal and vertical axes of the pond, at three levels (on the surface, in the middle of the water column and at the bottom). The determination of chemical indicators of water quality was carried out on the day of sampling.
The studies have shown a significant spatial variation in the content of oxygen dissolved in water, depending on the temperature and depth of water sampling. In summer, the value of dissolved oxygen in the water is higher at the bottom than on the surface. Chlorides and ammonium are also subject to change, especially manifested when the seasons change (spring and summer). On average, a change in the value of chlorides indicates a significant impact on the water quality of reagents, and that of ammonium on the possible presence of pathogenic microorganisms.
Ключевые слова: экология, качество воды, пруд, птицефабрика, загрязненные воды, гидрохимические показатели.
Keywords: ecology, water quality, pond, poultry farm, polluted waters, hydrochemical indicators.
Введение
Одной из глобальных экологических проблем человечества является загрязнение поверхностных водных объектов за счет попадания в них не свойственных чистому водоему химических, биологических и физических веществ [1]. Происходит это на фоне сокращения наблюдений в системе государственного мониторинга и ослабления контроля за влиянием антропогенной деятельности на водные объекты. Пруды вносят огромный вклад в глобальное биоразнообразие в неоднородные условия окружающей среды [2].
В зависимости от местоположения, размера и состояния активно используются в различных целях, но наиболее часто для резервного водоснабжения и регулирования местного уровня грунтовых вод и рекреации. Более крупные пруды используются для рыборазведения, организованной рыбной ловли и товарного производства рыбной продукции [3].
Ухудшение качества воды и экосистемы в целом приводи нерациональное использование прудов. К невосполнимым потерям могут привести любые попытки восстановления прудовых экосистем, поскольку невозможно вернуть их к исходному состоянию. Качество водных экосистем
можно оценить с использованием химических, физических и биологических параметров. Превышение значений данных параметров установленных пределов опасно для живых организмов, обитающих в экосистемах [4, 5].
Гидрохимические анализы включают определение показателей воды, характеризующих ее химический состав и свойственных ее естественному состоянию. В число таких основных показателей качества воды входят: водородный показатель (рН), растворенный в воде кислород, показатели минерализации, содержание биогенных элементов и наиболее экологически значимые тяжелые металлы, которые способны массово определяться традиционно лабораторно-аналитическими методами, при соблюдении правил отбора [6].
Концентрация катионов водорода в воде определяется интенсивностью протекания окислительно-восстановительных процессов в водоеме. От этих процессов зависят многие стороны жизнедеятельности гидробионтов. Содержание растительного кислорода в воде имеет важное значение для оценки ее экологического и санитарного состояния [7]. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он принимает
активное участие в процессах окисления органических веществ, разложения отмерших организмов и для самоочищения водоемов [8]. Так в обитаемом водоеме с гидробионтами концентрация растворенного кислорода не должна превышать 4 мг/л в любое время года, иначе произойдет гибель живых организмов [9, 10].
Исходя из вышеизложенной информации, пруд птицефабрики расположен на территории птицефабрики, из-за чего содержание нитратов и аммонийного азота относятся к важным показателям качества при мониторинге воды [11]. Разные виды смешанных добавок и фекалии птиц, проводящие свой досуг в водоеме птицефабрики, способствуют росту содержания соединений азота в пруду [12, 13].
Объекты и методы исследования
Исследования были проведены на пруду птицефабрики площадью водного зеркала 0,21 га. Пруд представляет собой искусственный водоем с небольшой площадью, без протоков, предназначенный для разведения водоплавающих птиц.
Питание пруда осуществляется преимущественно за счет поверхностных и грунтовых вод, с периодическим пополнением атмосферными осадками и поверхностного стока к прилегающей к пруду почв с периодическими снеготаяниями и выпадающими интенсивными ливневыми дождями [14—16].
Температура среднегодовая на территории согласно данным полученным за 2021 г. 11,7 °С. Самый теплый м есяц — июль (25,1 °С), самый холодный — январь (—4 °С).
На исследуемом пруду весной и летом 2021 года были измерены температура, растворенный в воде кислород, водородный показатель (рН) и содержание наиболее экологически значимых для пруда птицефабрики гидрохимических показателей (хлориды, нитраты, аммонийный азот).
Отбор проб воды для анализа проводился в соответствии с ГОСТ 51592—2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» в трех точках, на трех уровнях (на поверхности, в середине толщи воды и у дна).
Измерение температуры воды производили ртутным термометром, рН воды определялось по-тенциометрическим методом на месте с использованием электронного рН-метра.
Измерение растворенного кислорода в воде проводилось с помощью оксиметра, а физико-химические анализы качества воды проводились в лабораторных условиях.
Результаты исследований
Результаты проведенных мониторинговых исследований показали повышенную пространственно-временную изменчивость содержания в воде исследуемого пруда растворенного кислорода, значений рН и температуры (табл. 1). Одной
Таблица 1
Температура и физико-химические показатели качества воды
Пруд птицефабрики
№ точки Глубина Содержание кислорода (мг/л) рН Аммонийный азот (мг/л)
Лето Весна Лето Весна Лето Весна
1 Верхняя ч асть пруда, рядом с домиком а Ь с 9.2 8,1 6.3 10,5 10,2 10,0 9,10 9,12 8,02 9,35 9,48 8,87 0,11 0,11 0,12 0,31 0,81 0,06
2 Центральная часть пруда а Ь с 8,5 8,2 6,5 10,5 9,5 9,5 9,08 8,48 6,60 8,35 8,1 8,15 0,13 0,13 0,13 0,03 0,51 0,55
3 Центральная ч асть вблизи берега а Ь с 8.07 8,1 7.8 14,5 12,3 11,0 8,5 9,04 8,50 8,65 8,47 8,43 0,02 0,08 0,09 0,50 0,40 0,69
4 Левая сторона пруда вблизи лиственничного массива а Ь с 8.6 7,8 6,6 9,4 10,7 10,0 9,25 8,22 8,21 8,1 7,5 7,88 0,03 0,05 0,47 0,80 0,85 0,88
5 Нижняя часть пруда вблизи активного отдыха птиц а Ь с 12,2 7,8 5,0 7,5 10,8 10,0 10,50 8,22 8,12 8,1 7,73 7,77 0,10 0,10 1,3 0,20 0,43 0,25
из важных характеристик качества воды в природных объектах является содержание растворенного кислорода, которое уменьшается с повышением температуры воды.
В пруду птицефабрики значение растворенного в воде кислорода колеблется от 6,3 до 12,2 мг/л летом и от 7,5 до 14,5 мг/л весной. Замечено, что у дна содержание данного показателя меньше, чем у поверхности. Наименьшее содержание кислорода в пруду замечено летом — 5,0 мг/л (табл. 1).
Значение рН в пруду находилось в диапазоне от 6,60 до 10,50 мг/л летом и от 6,62 до 8,20 мг/л весной. В летний период в основном преобладает слабощелочная среда в придонной части водоема и щелочная на поверхности (табл. 1).
Содержание аммонийного азота превышает ПДК для прудов рыбохозяйственного водопользования по содержанию нитратов (0,5 мг/л), где летом в точке отбора проб вблизи активного места отдыха птиц зафиксировано (1,3 мг/л) аммонийного азота (табл. 1).
Содержание хлоридов и меди не превысило нормативы для водоемов, как хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (350 мг/л), так и водоемов рыбохозяйственного назначения (300 мг/л) (рис. 1, 2). В норме превышение содержания ионов хлорида в воде приводит к нарушению активности гидробионтов, что является показателем экологической загрязненности воды [17].
Высокие концентрации меди отрицательно влияют на состояние гидробионтов: концентрации более 0,2 мг/л медь вызывает гибель некото -рых видов рыб и могут стимулировать рост сине-зеленых водорослей в пруду, вызывая «цветение» водоема.
Заключение
1. Исследования, проведенные в условиях пруда птицефабрики региона Кабардино-Балкарской Республики, показали на существенные различия гидрохимических пользователей в прибрежной зоне, на фоне выраженных сезонных изменений от весеннего периода к летнему.
2. Количество, содержащегося растворенного кислорода имеет тесную связь с глубиной и температурой воды: содержанием растворенного кислорода в весенний период времени больше, чем летом. Летом содержание растворенного кислорода выше в поверхностных слоях воды и идет заметное снижение в придонной части водоема.
3. Слабощелочная реакция воды становится выше в пруду весной при остаточной нагрузке антигололедных реагентов и отличается повышенным пространственным разнообразием в летний период времени. Уровень рН среды в придонной области водоема может быть незначительно отличаться от вышележащих слоев воды в сторону нейтрального значения.
4. Уровень аммонийного азота и нитритов в воде пруда птицефабрики превышал значение
ПДК. Увеличение значения наблюдается выше в весенний период времени по сравнению с л етним.
5. Результаты, полученные в процессе исследований, показывают важность изучения качества воды в прудах с анализом основных законо-
мерностей пространственно-временной изменчивости экологических параметров, что позволит точнее установить лимитирующие факторы загрязнения водоема для его очистки и предупреждения его дальнейшего загрязнения.
Библиографический список
1. Рамадан Р., Таллер Е. Б., Васенев И. И. Экологическая оценка качества воды Среднего и Нижнего фермерских прудов на территории РГАУ-МСХА имени К. А.Тимирязева // Проблемы региональной экологии. — 2022. — № 3.
2. Георгиев А. П., Широков В. А., Черепанова Н. С., Коркин С. В. Антропогенное влияние на водные экосистемы республики // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. — 2021. — № 1. — С. 14—23.
3. Рамадан Р., Таллер Е. Б., Васенев И. И. Экологическая оценка состояния качества воды Большого Садового пруда // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. — 2022. — № 1.
4. Capon S. J., Ben S. K., Stuart E. B. Future of freshwater ecosystems in a 1.5 C warmer world // Frontiers in Environmental Science. — 2021. — № 9 — P. 59—69.
5. Вишневецкий В. Ю., Попружный В. М. Оценка влияния содержания меди в природной воде в районе водозаборов города Таганрога и Таганрогском заливе Азовского моря на здоровье человека // Инженерный вестник Дона. — 2017. — № 4. — С. 43.
6. Деревенская О. Ю. Методы оценки качества вод по гидробиологическим показателям: учебно-методическая разработка по курсу «Гидробиология». — Казань: КФУ, 2015. — 44 с.
7. Миренко Э. И. Гидрохимический режим прудов Старобешевского района // Вестник Донецкого национального уни-весритета. Серия А: Естественные науки. — 2019. — № 1. — С. 115—120.
8. Цупикова Н. А., Севостьянова Е. А. Некоторые гидролого-гидрохимические особенности и проблемы малых городских прудов на примере пруда Поплавок // Известия КГТУ. — 2021. — № 2. — С. 64.
9. Танашева М., Пономаренко О., Бейсембаева Л. Экологический мониторинг и регулирование воздействия на окружающую среду. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2021. — С. 1—40.
10. Румянцев В. А., Коронкевич Н. И., Измайлова А. В., Георгиади А. Г., Зайцева И. С., Барабанова Е. А., Корне-енкова Н. Ю. Водные ресурсы рек и водоемов России и антропогенные воздействия на них // Известия Российской академии наук. Серия. Географическая. — 2021. — № 1. — С. 120—135.
11. Опекунова М. Биоиндикация загрязнений // Вестник Тюменского государственного университета. — 2022. — № 3. — С. 3—21.
12. Мухин И. А., Лопичева О. Г. Анализ экосистемных услуг прудов разного хозяйственного назначения // Итоги научно-исследовательской деятельности Вологодского государственного университета. — Вологда, 2017. — 377 с.
13. Леонтьева Т. В. Климатические особенности формирования водных ресурсов Восточного Оренбуржья // Новые технологии и инновации Кыргызстана. — 2019. — № 4. — С. 244—247.
14. Комаров Р. С. Природный фактор как возможная причина экстремально высоких концентраций ионов меди в воде притоков реки Кубань // Современные проблемы гидрохимии и мониторинга качества поверхностных вод. — 2020. — № 2. — С. 210—214.
15. Корнилов А. Г., Колмыков С. Н., Сыромятникова С. Н. Азотное загрязнение прудов и водохранилищ Белгородской области в зимний период // Региональные геосистемы. — 2014. — № 10. — С. 150—157.
16. Шабанова А. В. Современное состояние прудов Самары. Пруд у ипподрома // Региональное развитие: электронный научно-практический журнал. — 2016. — № 2. — C. 8.
ECOLOGICAL ASSESSMENT OF POND WATER QUALITY IN THE CONDITIONS OF THE KABARDINO-BALKARIAN REPUBLIC
0. A. Zhemukhova, Doctoral Candidate of the Department of Ecology, Russian State Agrarian University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy, olesja.2019@list.ru, Moscow, Russia,
1. I. Vasenev, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Head of the Department of Ecology, Russian State Agrarian University — Timiryazev Moscow Agricultural Academy, vasenev@rgau-msha.ru, Moscow, Russia
References
1. Ramadan R., Taller E. B., Vasenev I. I. Ecolocheskaya ocenca kachestva vodi Srednego i Nizhnego Fermskich Prudov na territorii RGAU-MSXA im.Timiryazego [Ecological assessment of water quality of the Middle and Lower Farm ponds in the territory of K. A.Timiryazev Russian State Agricultural Academy]. Regional Environmental Issues. 2022. No. 3 [in Russian].
2. Georgiev A. P., Shirokov V. A., Cherepanova N. S., Korkin S. V. Antropogennoe vliyanie na vodnie resussi Respubliki [Anthropogenic impact on aquatic ecosystems of the Republic of Karelia]. Bulletin of the Astrakhan State Technical University. Series: Fisheries. 2021. No. 1. P. 14—23 [in Russian].
3. Ramadan R., Taller E. B., Vasenev I. I. Ecologicheskaya ocenka sostoyaniya kachestva vody Bolshogo Sadovogo pruda [Environmental assessment of the state of water quality in the Bolshoy Sadovoye Pond]. AgroEkoInfo: Elektronnyj nauchnoproiz vodstvennyj zhurnal. 2022. No. 1 [in Russian].
4. Capon S. J., Ben S. K., Stuart E. B. Future of freshwater ecosystems in a 1.5 C warmer world. Frontiers in Environmental Science. 2021. No. 9. P. 59-69.
5. Vishnevetsky V. Yu., Popruzhny V. M. Ocenka vliyaniya soderzhaniya medi v prirodnoi vode v raione vodosborov goroda Ta-ganroga I Taganrogskom zalive Azovskogo moray na zdorove cheloveka [Assessment of the influence of copper content in natural water in the area of water intakes of the city of Taganrog and the Taganrog Bay of the Sea of Azov on human health]. Engineering Bulletin of the Don. 2017. Vol. 47. No. 4. P. 43 [in Russian].
6. Derevenskaya O. Yu. Metody ocenki kachestva vod po gidrobiologicheskim pokazatelyam [Methods for assessing the quality of water for hydrobiological indicators]. Educational and methodological guide for the course "Gidrobiologiya". Kazan, KFU. 2015. P. 44 [in Russian].
7. Mirnenko E. I. Gidrohimicheskij rezhim prudov Starobeshevskogo rajona [Hydrochemical regime of the ponds of the Star-obyshevsky District]. Vestnik Doneckogo nacionalnogo universiteta. Seriya A: Estestvennye nauki. 2019. No. 1. P. 115—120 [in Russian].
8. Tsupikova N. A., Sevostyanova E. A. Nekotorie gidrologo-godrochimicheskie osobennosti i problemi malich gorodskich prudov na primere pruda Paplavok [Some hydrological and hydrochemical features and problems of small urban ponds in the case study of the Float pond]. Izvestiya KSTU. 2021. No. 62. P. 64 [in Russian].
9. Tanasheva M., Ponomarenko O., Beisembayeva L. Ekologicheskii monitoring i regulirovanie vozdeistviya na okruzhaushu sredu [Environmental monitoring and regulation of environmental impact]. Moscow, MGU im. M. V. Lomonosova. 2021. P. 1—40 [in Russian].
10. Rumyantsev V. A., Koronkevich N. I., Izmailova A. V., Georgiadi A. G., Zaitseva I. S., Barabanova E. A., Korneenkova N. Yu. Vodnie resursi rek i vodoemov Russia i antropogennie vozdeistvia [Water resources of the rivers and reservoirs of Russia and anthropogenic impacts on them]. The series: Geographical. 2021. No. 1. P. 120—135 [in Russian].
11. Opekunova M. Bioindikacia zagryazneni [Bioindication of pollution]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2022. No. 3. P. 3—21 [in Russian].
12. Mukhin I. A., Lopicheva O. G. Analiz ekosistemnicg uslug prudov raznogo chozyaistvennogo naznacheniya [Analysis of ecosystem services of ponds of various economic purposes/. Results of research activity of Vologda State University. 2017. 377 p. [in Russian].
13. Leontieva T. V. Klimaticheskie osobennosti formirovania vodnich resursov Vostohnogo Orenbuzhya [Climatic features of the formation of water resources of the Eastern Orenburg Region]. Science, new technologies and innovations of Kyrgyzstan. 2019. No. 4. P. 244—247 [in Russian].
14. Komarov R. S. Prirodni factor kak vozmozhnaya prichina ekstremlno visokich koncenraci ionov medi v vode pritokov reki Kuban [Natural factor as a possible cause of extremely high concentrations of copper ions in the water of tributaries of the Kuban River]. Modern problems of hydrochemistry and monitoring of surface water quality. 2020. No. 2. P. 210—214 [in Russian].
15. Kornilov A. G., Kolmykov S. N., Syromyatnikova S. N. Azotnoe zagryaznenie prudov i vodochranilich Belgorodskoi oblasti v zimnii period [Nitrogen pollution of the ponds and reservoirs of the Belgorod region in winter]. Regionalgeosystems. 2014. No. 10. P. 150—157 [in Russian].
16. Shabanova A. V. Sovremennoe sostoyanie prudov Samary [Current state of Samara ponds]. Prud u ippodroma. Regionalnoe razvitie: elektronnyj nauchno-prakticheskij zhurnal. 2016. No. 2. P. 8 [in Russian].
