CC BY
28
УДК 70.27.11
М.Н. Смирнов, С.Н. Кошелев
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ ЩУЧАНСКОГО РАЙОНА КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КУРГАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ Т.С. МАЛЬЦЕВА», КУРГАН, РОССИЯ
M.N. Smirnov, S.N. Koshelev ECOLOGICAL EVALUATION OF THE UNDERGROUND WATER BASIN ON THE SHCHUCHANSKY DISTRICT TERRITORY OF THE KURGAN REGION FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «KURGAN STATE AGRICULTURAL ACADEMY BY T.S. MALTSEV», KURGAN, RUSSIA
Смирнов Михаил Николаевич
Smirnov Mikhail Nikolaevich mihail.nikolaevich.smirnov@mail.ru
Аннотация. Загрязнением воды называют неблагоприятные изменения физических, химических и бактериологических свойств воды, которые проявляются за счет избытка неорганических веществ (твердых, жидких, газообразных), органических, радиоактивных, которые уменьшают или препятствуют использованию водных ресурсов в питьевых и хозяйственных целях. Подземные воды, как самый важный источник питьевой воды, нуждаются в постоянной экологической проверке. Эти воды в отличие от других природных ресурсов обладают уникальными характеристиками, такими как способность к восполнению при рациональной их эксплуатации, с одной стороны, и неустойчивостью качественных и количественных показателей при постоянно меняющихся природ-но-техногенных факторах, с другой стороны. Весомым фактором в развитии качества подземных вод являетсяизменение состояния поверхностных водных объектов. Реки и озера являются одними из главных источников питания подземных вод. В Щучанском районе Курганской области и на близлежащих территориях находится большое число объектов, представляющих угрозу экологической составляющей района и региона в целом. В работе представлены результаты исследований подземных вод, проводившихся в десяти точках отбора проб по всему Щучанскому району. Для анализа химического состава воды отбирались пробы изколодцев и скважин. В пробах определялись гидрохимические показатели: хлориды, сульфаты, аммиак, нитраты, нитриты и тяжелые металлы (медь, цинк, железо, марганец), растворенные в воде и находящиеся во взвешенном состоянии. Было установлено, что максимальной токсичностью обладают ионные формы металлов. При переходе металлов в устойчивые, высокомолекулярные комплексы, их токсичность резко уменьшается или исчезает полностью. Основными критериями оценки загрязнения водных источников, представленными в работе, являлись: предельно допустимая концентрация химического вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) и предельно допустимая концентрации для воды рыбохозяйственного назначения (ПДКвр). В результате проведенных испытаний было установлено, что качество подземных вод по гидрохимическим показателям не выявила превышения допустимых концентраций загрязняющих веществ. Исследования концентраций тяжелых металлов в подземных источниках показали повышенное содержание железа, на уровне 1,1-1,6ПДК.
Кошелев Сергей Николаевич
Koshelev Sergey Nikolaevich
доктор биологических наук, профессор
ksn-18@yandex.ru
Ключевые слова. Гидрохимический состав, подземные воды, предельно допустимая концентрация химического вещества.
Abstract. Water pollution refers to the adverse changes in physical, chemical and bacteriological properties of water, which are manifested due to the excess of inorganic substances (solid, liquid, gaseous), organic, radioactive, which reduce or impede the use of water resources for drinking and household purposes. Underground water basin, as the most important source of drinking water, needs constant environmental monitoring. These waters, unlike other natural resources, have unique characteristics, such as the ability to replenish when rationally exploited, on the one hand, and the instability of qualitative and quantitative indicators with constantly changing natural and tech-nogenic factors, on the other hand. A significant factor in the development of groundwater quality is the change in the state of surface water bodies. Rivers and lakes are one of the main sources of groundwater. In the Shchuchansky district of the Kurgan region and in the adjacent territories there are a large number of objects that pose a threat to the environmental component of the region and the region as a whole. The work presents groundwater studies, which were carried out at ten sampling points throughout the Schuchansky district. To analyze the chemical composition of water, samples were taken from wells and boreholes. Hydrochemical indicators were determined in the samples: chlorides, sulfates, ammonia, nitrates, nitrites and heavy metals (copper, zinc, iron, manganese) dissolved in water and in suspension. It was found that ionic forms of metals have maximum toxicity. With the transition of metals to stable, high molecular weight complexes, their toxicity sharply decreases or disappears completely. The main criteria for assessing the pollution of water sources presented in the work were the maximum permissible concentration of a chemical substance in the water of water bodies for drinking and cultural and domestic water use (MPC) and the maximum permissible concentration for fishery water (MPC). According to the test results it was found that the quality of the underground water basin by hydrochemical indicators did not reveal an excess of allowable concentration of pollutants. Studies of concentrations of heavy metals in underground sources showed an increased iron content in them, at a level of 1.1-1.6 MPC.
Keywords: hydrochemical composition, underground water basin, maximum allowable concentration of the chemical.
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2020 Сельскохотйственные науки 21
Введение. Современная экологическая ситуация в Щучанском районе Курганской области складывается под влиянием многочисленных факторов природного и техногенного происхождения. Первая группа факторов связана с фоновыми природными геохимическими аномалиями. Вторая группа факторов экологического неблагополучия связана с трансграничными техногенными загрязнениями, обусловленными близостью южно-уральской промышленной агломерации и распространением токсикантов как водным, так и аэрогенным путями [1]. Потенциальную угрозу экологии региона представляют и находящиеся на территории района объекты по хранению и уничтожению химического оружия, что вызывает у местного населения обеспокоенность за свое здоровье и вызывает значительный общественный интерес к состоянию окружающей среды и качеству производимой сельскохозяйственной продукции [2,3].
Химические вещества промышленных выбросов поступают в атмосферный воздух, смешиваются с другими веществами и в результате химических превращений трансформируются и становятся опасными для окружающей среды [4]. Загрязняющие вещества мигрируют с атмосферными осадками в гидросферу, почвенный покров, растения и перераспределяются в системах. С сельскохозяйственной продукцией и водой токсичные вещества мигрируют в организмы животных, человека и могут вызывать пищевые токсикозы, а также канцерогенный и мутагенный эффект [5] .
Целью исследования являлась оценка качества подземных вод, располагающихся на территории Щучанского района Курганской области.
Методика. Исследования проводились в сельскохозяйственных предприятиях Щучанского района Курганской области в период с 2017 по 2019 гг.
Отбор хозяйствосуществлялся с учетом отдаленности их от объекта по уничтожению химического оружия:
1. Объект по уничтожению химического оружия (ОУХО) - 0 км;
2. с. Наумовка (ООО «Зауральская нива») - 5 км;
3. п. Никитино (СПК «Николаевское») - 10,5 км;
4. с. Петровское (ТОО «Миасс») - 10,5 км;
5. ст. Пуктыш (ТОО «Спартак») - 11 км;
6. с. Советское (ООО «Муза») - 11 км;
7. п. Чумляк (СПК «им. Чкалова») - 11,5 км;
8. п. Калмаково-Миасское (СПК «Зайково») -13 км;
9. Объект хранения химического оружия (ОУХО) - 15,5 км;
10. г. Щучье (ООО «Муза») - 23 км.
ОУХО (объект уничтожения химического оружия) и ОХХО (объект хранения химического оружия) являются обязательными пунктами регулярного отбора проб для исследований.
Объектами исследований в данной работе яв-лялисьподземные воды (колодцы и скважины).В них определялось содержание загрязняющих веществ:
— 2 класса опасности - нитриты;
— 3 класса опасности - нитраты, аммиак, медь,
цинк, марганец, железо; — 4 класса опасности - хлориды, сульфаты.
Анализ исследуемых проб проводился в ФГБУ «Уральское УГМС» г. Кургана.
Для анализа химического состава воды отбирались пробы изколодцев и скважин. В пробах определялись гидрохимические показатели: хлориды, сульфаты, аммиак, нитраты, нитриты и тяжелые металлы (медь, цинк, железо, марганец), растворенные в воде и находящиеся во взвешенном состоянии, т.к. максимальной токсичностью обладают ионные формы металлов, тогда как при переходе металлов в устойчивые высокомолекулярные комплексы их токсичность резко уменьшается или исчезает полностью.
Результаты. Основными критериями оценки загрязнения водных источников являлись предельно допустимая концентрация химического вещества в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) и предельно допустимая концентрации для воды рыбохо-зяйственного назначения (ПДКвр) [6].
Результаты исследования содержания загрязняющих веществ в воде подземных источников представлены в таблицах 1 и 2.
Таким образом, проведенная оценка качества подземных вод по гидрохимическим показателям не выявила превышения допустимых концентраций загрязняющих веществ.
В большей степени загрязнению подвержены подземные воды п. Чумляк, п. Колмаково-Миасское и г. Щучье. Наименьшее содержание в колодцах и скважинах хлоридов и сульфатов установлено в п. Петровское и ст. Пуктыш, нитритов и нитратов - в п. Никитино, а азота аммонийного - в с. Наумовка. Проведенные исследования концентрации тяжелых металлов в подземных источниках показали повышенное содержание железа.
Так, в воде скважин количество данного элемента превышало ПДК в п. Никитино в 1,03 раза, в п. Петровское - в 1,2, в с. Советское - в 1,3, в п. Чумляк и г. Щучье - в 1,4, в п. Колмаково-Миасское - в 1,5 раза. Превышение допустимых концентраций железа в колодцах установлено в с. Советское и п. Колмако-во-Миасское и составило 1,1ПДК и 1,6ПДК соответственно (рисунок).
Содержание в подземных водах меди, цинка и марганца не превышало ПДК. Наибольшая концентрация меди выявлена в колодцах и скважинах п. Колмаково-Миасское, а марганца - в скважинах г. Щучье.
Микроэлементный состав вод определяется составом почв и пород, слагающих данную территорию, наличием геохимических аномалий [7,8]. Колодцы, питающиеся из почвенно-грунтовых вод и первых горизонтов, отличаются более высокой концентрацией меди по сравнению со скважинами. Большинство скважин питаются из второго водоносного горизонта, что также не могло не сказаться на увеличении концентрации в воде цинка, марганца.
Таблица 1 - Оценка качества воды подземных источников по гидрохимическим показателям в 2019 г., мг/л
Населенный пункт Место отбора проб Хлориды Сульфаты Нитриты Нитраты Азот аммонийный
ОУХО скважина 71,3±9,8 80,7±11,3 0,014±0,009 1,63±0,41 0,20±0,04
с. Наумовка скважина 66,2±7,6 75,1±9,5 0,021±0,012 1,83±0,27 0,18±0,03
колодец 85,2±12,6 91,1±10,3 0,018±0,008 1,42±0,12 0,16±0,02
п. Никитино скважина 76,5±15,4 83,7±10,2 0,014±0,006 0,78±0,09 0,26±0,02
колодец 58,4±10,8 71,6±8,5 0,016±0,008 0,88±0,11 0,30±0,03
п. Петровское скважина 45,8±8,9 38,5±8,3 0,018±0,009 1,67±0,18 0,35±0,02
колодец 40,2±7,5 41,1±5,1 0,016±0,007 1,45±0,16 0,33±0,04
ст. Пуктыш скважина 33,7±8,8 61,3±6,4 0,009±0,001 1,11±0,09 0,18±0,02
колодец 51,1±11,3 57,4±9,4 0,011±0,003 1,18±0,10 0,20±0,03
с. Советское скважина 91,2±18,5 92,7±17,4 0,022±0,010 1,88±0,07 0,21±0,04
колодец 84,3±12,8 98,6±16,2 0,020±0,011 2,22±0,08 0,27±0,02
п. Чумляк скважина 111,3±23,6 121,1±19,7 0,042±0,009 2,35±0,22 0,43±0,05
п. Колмаково-Миасское скважина 101,6±19,4 111,8±15,7 0,038±0,010 2,56±0,43 0,20±0,02
колодец 87,9±11,6 91,7±11,2 0,043±0,008 2,11±0,21 0,27±0,07
ОХХО скважина 93,3±11,1 99,7±21,6 0,018±0,006 2,07±0,18 0,21±0,02
г. Щучье скважина 115,7±15,1 120,9±17,5 0,039±0,009 1,98±0,11 0,38±0,05
пДКв 350,0 500,0 3,3 45,0 2,0
Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в воде подземных источников в 2019 г., мг/л
Населенный пункт Место отбора проб Медь Цинк Железо Марганец
ОУХО скважина 0,005±0,001 0,020±0,003 0,232±0,019 0,028±0,004
с. Наумовка скважина 0,007±0,001 0,015±0,002 0,249±0,021 0,021±0,002
колодец 0,009±0,001 0,014±0,002 0,218±0,025 0,020±0,006
п. Никитино скважина 0,006±0,001 0,024±0,004 0,309±0,041 0,028±0,005
колодец 0,008±0,001 0,022±0,002 0,180±0,012 0,024±0,006
п. Петровское скважина 0,005±0,001 0,038±0,003 0,350±0,028 0,031±0,002
колодец 0,009±0,001 0,035±0,003 0,278±0,027 0,023±0,006
ст. Пуктыш скважина 0,004±0,001 0,011±0,001 0,188±0,011 0,012±0,001
колодец 0,005±0,001 0,007±0,001 0,105±0,015 0,016±0,002
с. Советское скважина 0,007±0,001 0,022±0,001 0,396±0,037 0,033±0,007
колодец 0,008±0,001 0,019±0,002 0,318±0,023 0,027±0,004
п. Чумляк скважина 0,010±0,002 0,040±0,005 0,423±0,054 0,042±0,008
п. Колмаково-Миасское скважина 0,011±0,002 0,045±0,002 0,448±0,038 0,040±0,005
колодец 0,015±0,001 0,042±0,003 0,467±0,025 0,036±0,005
ОХХО скважина 0,005±0,001 0,028±0,004 0,221±0,017 0,028±0,004
г Щучье скважина 0,009±0,001 0,035±0,005 0,423±0,016 0,046±0,007
ПДКв 1,0 5,0 0,3 0,1
Вестник Курганской ГСХА № 1, 2020 Ссл^ио^тИстасччыс науки 23
Рисунок - Содержание железа в подземных водах Щучанского района Курганской области, мг/л
Выводы.
1. Экологическая ситуация в Щучанском районе Курганской области складывается под влиянием как трансграничного техногенного загрязнения, так и местных источников.
2. Проведенная оценка качества подземных вод по гидрохимическим показателям не выявила превышения допустимых концентраций загрязняющих веществ. Исследования концентраций тяжелых металлов в подземных источниках показали повышенное содержание в них железа, на уровне 1,1-1,6ПДК.
Список литературы
1 Искакова А.Н., Кошелев С.Н. Поведение дихлорфенилтрихлорэтана (ддт) в профиле почв Курганской области // Вестник Курганской ГСХА. 2019. № 1 (29). С. 10-12.
2 Пестициды и окружающая среда. Экологические важные свойства пестицидов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://meduniver.com/Medical/ Вю1оду/258.Мт1. - (дата обращения 20.04.2020).
3 Тикунов В.С., Черешня О.Ю. Индекс загрязнения и индекс напряжённости экологической ситуации в регионах российской федерации // Теоретическая и прикладная экология. 2017. № 3. С. 34-38.
4 Искакова А.Н., Кошелев С.Н. Ресурсосберегающие технологии в растениеводстве // Научное обеспечение инновационного развития агропромышленного комплекса регионов РФ: материалы международной научно-практической конференции. Курган. 2018. С. 532-535.
5 Охрана окружающей среды в Курганской области (1995-2002 гг.) // Статистический сборник. Курган: Курганский областной комитет государственной статистики, 2003. 132 с.
6 Природные ресурсы и охрана окружающей среды Курганской области в 2017 году: государственный доклад. Курган: Департамент природных ресурсов и охраны окружающей среды Курганской области, 2018. 244 с.
7 Капинин Б.Д. Плотников Р.И., Соколов М.А. Экологический контроль тяжелых металлов в объ-
ектах окружающей среды // Экология и промышленность России. 2000. № 5. С. 32-34.
8 Подгорная М.Е. Мониторинг остаточных количеств хлорорганических инсектицидов в садовых агроценозах // Плодоводство и виноградарство Юга России. 2014. № 29 (05). С. 1-14.
List of reference
1 Iskakova A.N., Koshelev S.N. The behavior of dichlorophenyltrichloroethane (ddt) in the soil profile of the Kurgan region // Vestnik Kurganskoy GSKhA. 2019. № 1 (29). Pp. 10-12.
2 Pesticides and the environment. Environmental important properties of pesticides [Electronic resource]. - Access mode: http://meduniver.com/Medical/Biolo-gy/258.html. - (date of circulation 20.04.2020).
3 Tikunov V.S., Chereshnya O.Y. Pollution index and environmental tension index in the regions of the Russian Federation // Theoretical and applied ecology.
2017. № 3. Pp. 34-38.
4 Iskakova A.N., Koshelev S.N. Resource-saving technologies in plant-water // Scientific support of innovative development of agro-industrial complex of regions of the Russian Federation: materials of the international scientific and practical conference. Kurgan.
2018. Pp. 532-535.
5 Environmental protection in the Kurgan region (1995-2002) // Statistical compendium. Kurgan: Kurgan regional committee of the state statistics, 2003. 132 pages.
6 Natural resources and environmental protection of Kurgan region in 2017: state report. Kurgan: Department of Natural Resources and Environmental Protection of Kurgan Region, 2018. 244 c.
7 Kapinin B.D. Plotnikov R.I., Sokolov M.A. Environmental control of heavy metals in environmental objects // Ecology and Industry of Russia. 2000. № 5. Pp. 32-34.
8 Podgornaya M.E. Monitoring of residual amounts of organochlorine insecticides in garden agrocenoses // Fruit growing and viticulture of South Russia. 2014. № 29 (05). Pp.1-14.
