Экологическое состояние реки Кур и гидрологический мониторинг малых и средних рек бассейна Днепра в пределах Курской области Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 556. 535

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РЕКИ КУР И ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ МАЛЫХ И СРЕДНИХ РЕК БАССЕЙНА ДНЕПРА В ПРЕДЕЛАХ КУРСКОЙ ОБЛАСТИ

© 2017 Е. Л. Дмитриева1, С. В. Жердева2

1канд. биол. наук, доцент кафедры общетехнических дисциплин e-mail: [email protected]

Курский государственный университет

2канд. биол. наук, доцент кафедрЫ гуманитарных, естественно-научных и юридических дисциплин e-mail: [email protected]

Курский институт кооперации (филиал) АНО ВО «Белгородский университет кооперации, экономики и права»

В статье рассматриваются экологические проблемы гибели малых рек, анализируется современное состояние поверхностных водных ресурсов Курской области и их состояние в результате негативного антропогенного воздействия. Приводятся результаты исследования образцов воды органолептическими и химическими методами, количественные и качественные характеристики. Предпринята попытка оценить степень загрязнения и угнетения водного объекта - реки Кур в пределах городской черты, в том числе по видовому разнообразию и структуре сообществ. Статья иллюстрирована авторскими фотографиями и спутниковыми картами.

Ключевые слова: загрязнение рек, поверхностные водные объекты, данные наблюдений и их регистрация, гидрологический анализ, свойства воды, содержание элементов и неорганических веществ, мониторинг малых и средних бассейнов рек.

Проблемы чистой воды и охраны поверхностных водных объектов становятся все более значимыми по мере усиления антропогенного воздействия на окружающую природную среду. Малые реки являются важным звеном ландшафтных систем, поскольку выполняют функции регулятора их водного режима, обеспечивают перераспределение влаги, определяют гидрологическую и гидрохимическую специфику средних бассейнов. В последние десятилетия, когда резко возросли масштабы хозяйственной деятельности человека и усилилось его влияние на окружающую среду, вопросы сохранения и рационального использования малых рек встали особенно остро [Абакумова 1992: 25-28]. Малые реки являются начальными звеньями крупных водных систем, и последствия отрицательного влияния хозяйственной деятельности человека на них проявляются раньше и резче. Серьёзная экологическая проблема сложилась в бассейне реки Кур, давшей название городу -административному центру Курской области.

Целью проведенного исследования было установление и оценка степени загрязнения и угнетения водного объекта реки в результате антропогенной деятельности, влияющей на экологическую обстановку в городе и ухудшающей качество воды рек бассейна Днепра. Главной задачей являлось исследование образцов воды органолептическими и химическими методами и сравнительный анализ показателей. Кроме того, были рассмотрены количественные и качественные характеристики загрязнения не только реки Кур, но и проанализированы данные

гидрологического мониторинга малых и средних рек бассейна Днепра в пределах Курской области.

Чтобы оценить значимость реки Кур необходимо представить географическое положение Курской области и особенности характеристики поверхностных и подземных вод региона. Курская область расположена в Европейской части России, в поясе лесостепи. Реки Курской области относятся к бассейнам двух рек: Днепра и Дона. В Свапском (Северо-Западном) физико-географическом районе наиболее крупная река Сейм принадлежит бассейну Днепра. Особенность речного бассейна Курской области в том, что все реки находятся верховьями, а речная сеть, с учетом малых рек (3-4 порядка) и прудов, достаточно густая. Несмотря на то, что в Курской области речная сеть довольно развита, средний объем годового стока составляет всего 3,5 км3. Причина в том, что в пределах области расположены верховья речных систем. На территории Курской области насчитывается около 700 прудов, их общая площадь около 200 км2. Площадь отдельных прудов невелика - 2 га (в среднем 0,002 км2), средняя глубина 0,8-2 м. Наполнение происходит за счет весеннего снеготаяния, примерно 30% прудов получают дополнительное питание от ключевых вод, ручьев и речек [Бугров и соавт. 1997: 188].

Река Сейм - наиболее значимая река области и Днепровского бассейна: Сейм -приток II порядка реки Днепр, приток I порядка реки Десна. Крупных озер и болот на территории области нет. В городской черте притоком Сейма является река Тускарь, в которую, в свою очередь, впадает река Кур (рис. 1).

Рис. 1. Спутниковая карта бассейна реки Сейм в районе города Курска: 1 - устье реки Кур; 2 - устье реки Тускарь

Всего в области насчитывается 902 постоянных и временных водотока, общей протяженностью 7,5 км, из которых 188 имеют длину более 10 км. У реки Кур небольшая протяженность, менее 17 км. Верхнее течение за последние десятилетия перестало существовать [Соловьева 2010: 45-48]. Река Кур брала начало у деревни

Сотниково севернее города Курска, протяженность реки составляла около 20 км, площадь бассейна была 70 км2. Позже на ней возвели дамбы, образовались три пруда: Учхозовский, Знаменский и Стезевка (реки от истоков до первого пруда уже не существует). От ул. Сосновская (пересечение с ул. Большевиков) до ул. Сонина река заключена в трубу (рис. 2)

Рис. 2. Спутниковая карта. Центральная часть города Курска: 1-2 - густо заселенные берега реки Кур (частный сектор); 2-3 - участок русла, заключенный в трубу;

4 - устье реки Кур; 5 - рекреационная зона по берегам реки Тускарь

Ширина реки при впадении в р. Тускарь 2-4 м, глубина 20-40 см, скорость течения 0,4-0,7 м/сек. [Доклад... 2016: 23]. В период половодья ширина русла более 10 м, при глубине 2-3 м (рис. 3). Для забора проб был выбран участок от пруда Стезевка до заселенной поймы (рис. 4).

Происхождение названия реки Кур, возможно, связано с народным «курья», обозначающим «речной залив, проток реки, заводь». Кур - старинное название птицы куропатки (символ города), хотя, возможно, так называли не только куропаток, но и перепелов, и те и другие до последнего времени здесь обитали. По преданию, река Кур когда-то была полноводной, судоходной рекой, как и Тускарь, в которую она впадает [Бугров и соавт. 1997: 189]. В том месте, где сейчас протекает Кур, по всей длине реки, левый берег ее представляет возвышенности - центр города. Пойменное правобережье

- Казацкая (Верхняя Луговая, Заречная). На фотографии (рис. 5) видны постройки на коренном берегу и в пойме.

Рис. 3. Устье реки Кур в половодье (фото 12 марта 2017)

Рис. 4. Исследуемый отрезок русла реки Кур: 1 - пруд Стезевка; Auditorium. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2017. № 2 (14)

2 - участок с хорошо выраженным руслом и пойменным участком; 3 - устье при слиянии с рекой Тускарь

Рис. 5. Русло реки Кур, сохранившееся в городской черте

Знаменский пруд существовал с 1969 г. по 2010 г. Треть его притока были подземные воды, которых практически нет из-за скважин водозабора СХА и скважины возле коттеджей. СМИ неоднократно писали о проблемах реки Кур и прудах на ней.

«Учхозовский пруд, принадлежащий СХА, находится выше Знаменского. Ранее там пытались проложить канализационный коллектор, в связи с чем вынуждены были произвести ремонт. Ситуация со Знаменским и Учхозовским прудами похожа. Искусственным водоемам порядка сорока лет, гидротехнические конструкции давно пришли в негодность. Из-за износа задвижек вода из Знаменского пруда ушла полностью, в Учхозовском уровень ее сильно опустился. А в полукилометре отсюда - сухое русло реки Кур. Чем это объяснить? Наполняемость водоемов складывается из следующих составляющих: 20% - дождевые, еще 20% - грунтовые, остальные 60% - талые воды. В последние годы паводков не было. Соответственно, и талых вод было мало. Прибавим к этому скудость подземных вод. В целом в окрестностях Знаменской рощи снизился уровень грунтовых вод. Так что черпать прудам воду просто неоткуда. Просуществовав 40 лет, исчез и учхозовский пруд. Реки Курской области мелеют, речная сеть сократилась вдвое. И дело не в недостаточно водоупорном грунте дна, и не в отсутствии паводков ...я1

Материалы исследования содержат данные наблюдений, которые проводились на протяжении трех лет (с мая 2014 г. по октябрь 2016 г.). Исследованные экосистемы: пойма реки Кур, участок пойменного леса, русло реки, пруд. Приоритетные исследуемые параметры: органолептические показатели, органические и неорганические примеси, их количественные и качественные показатели.

При визуальном наблюдении издалека река имеет красивый вид (рис. 5), но при приближении было установлено, что река сильно загрязнена бытовыми отходами. В пойме находится необорудованное футбольное поле и размытая грунтовая дорога. На правом берегу произрастает небольшой участок пойменного леса (замусоренного бытовыми отходами).

Для оценки качества поверхностных вод были взяты пробы воды [Булгаков 2003] и придонного ила, а также проведены визуальные наблюдения за состоянием реки (рис. 6, 6а, 7, 7а).

1 Куда уходит вода из курских прудов и рек? // Друг для друга. 2009. № 17 (759) (28 апреля); Александр ЮРОВ. Почему в Курске исчезают пруды. URL: http://kursk.bezformata.ru/listnews/pochemu-v-kurske-ischezayut-prudi/7370699/ (дата обращения: 13.03.2017).

Забор проб воды осуществлялся в нескольких пунктах, в том числе: 1) Мост на реке Кур. Координаты: 51° 44,593'северной широты (сш), 36° 10,729' восточной долготы (вд); 2) Пруд Стезевка на реке Кур. Координаты: 51° 44,618' сш, 36° 10,418' вд.

Рис. 6. Карта точек забора образцов на участке реки Кур в городской черте (стрелками обозначено русло реки и направление течения)

Рис. 6а. Карта точек забора образцов на участке реки Кур в городской черте (стрелками обозначено

русло реки и направление течения)

Результаты исследований органолептических свойств воды приведены в таблице 1. По результатам анализов можно сделать вывод, что к 2015 г. относительно 2013 и 2014 гг. идет ухудшение показателей органолептических свойств воды: характер запаха переходит с гнилостного на плесневый, интенсивность запаха - с 2 до 4, мутность - с опалесцирующей до слабо-мутной.

Таблица 1

Результаты исследования органолептических свойств воды_

Показатели органолептических свойств воды Результаты исследований

2013 г. 2014 г. 2015 г.

Интенсивность запаха 2 3 4

Характер запаха гнилостный гнилостный плесневый

Цветность слабо-желтоватая светло-желтоватая желтая

Мутность опалесцирующая опалесцирующая Слабо-мутная

Результаты химических исследований приведены в таблицах 2 и 3.

Из таблиц 2 и 3 видно, что содержание некоторых веществ (сульфат- и хлорид-ионов) в речной воде и придонном иле относительно высокое. Данный факт свидетельствует о том, что река находится в неблагоприятном экологическом состоянии, а проживающие в ней и по ее берегам живые организмы - в критическом состоянии, то есть под угрозой исчезновения. Степень загрязнения хлоридами и сульфат-ионами воды в реке Кур превышает ПДК.

Результаты исследований бассейна реки Кур показали высокую степень её деградации, которая проявляется в обмелении, зарастании русла растительностью, загрязнении биогенными элементами и пестицидами.

Берега реки поросли тростником, а в некоторых местах река Кур почти заросла полностью.

Таблица 2

Химические показатели взятых проб воды из р. Кур_

Выявляемое вещество Концентрация, мг/л Содержание

2013 г. 2014 г. 2015 г.

Сульфат-ионы 10 - 100 10 - 100 10 - 100 Высокое

Хлорид-ионы > 100 > 100 > 100 Очень высокое

Органические примеси + + + Присутствуют

Сероводород - - - Отсутствует

Таблица 3

Химические показатели взятых проб придонного ила из р. Кур

Выявляемое вещество Концентрация, мг/л Содержание

2013 г. 2014 г. 2015 г.

Сульфат-ионы 0,5 - 1 0,5 - 1 0,5 - 1 Высокое

Хлорид-ионы 5 - 10 5 - 10 5 - 10 Высокое

Нитраты 1 - 10 1 - 10 1 - 10 Среднее

Ионы кальция 0,1 - 1 0,1 - 1 0,1 - 1 Слабое

Свинец - следы следы Следы

Таким образом, река, почти 10 веков служившая людям, сейчас в отсутствие экологической культуры населения и вследствие в целом экологической недальновидности находится в угнетенном состоянии, ее пойма замусорена, в русло попадают дождевые и канализационные стоки. Состояние реки пока еще таково, что возможно сохранить ее уникальные участки для будущих поколений.

Рис. 7, 7а. Визуальные результаты исследования загрязнения русла и берегов реки Кур в городской черте

При изучении животного мира на обозначенной территории нами было установлено, что в лесу обитают более 20 видов птиц: соловей, вяхирь, дрозды, скворцы, пеночки, сороки, галки, синицы, зеленушки, кряква, славка, ласточки, воробьи и др. [Жердева 2012]. Из класса «земноводные» в реке были обнаружены озерная и гибридная лягушки. В пруду обитают рыбы: горчак, линь, золотой карась, плотва, речной рак [Жердева и соавт. 2013]. Ниже представлены фотографии некоторых представителей фауны, обитающие в водах реки Кур (рис. 8).

Рис. 8а, 8б, 8в. Некоторые представители фауны, обитающие в водах реки Кур: (утка-кряква, горчак - самка с яйцекладом, гибридные лягушки)

В связи с загрязнением реки Кур биологическое разнообразие постепенно сокращается, остаются менее уязвимые виды к тем или иным показателям загрязнения среды [Соловьева 2010: 34].

Департамент экологической безопасности и природопользования Курской области ежегодно издает доклад о состоянии окружающей среды, в том числе и качества поверхностных вод и объектов. В качестве критерия оценочного показателя используется удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) с учетом «Перечня рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение» [Доклад... 2016: 20].

Наблюдения за химическим составом поверхностных вод Курской области (бассейн реки Днепр) осуществляются комплексной лабораторией ФГБУ «ЦентральноЧерноземное УГМС» в 25 створах ежемесячно (на реках Сейм, Тускарь у г. Курска) и в основные гидрологические фазы - 4-7 раз в году на подъеме, пике и спаде половодья, в летнее-осеннюю межень (рис. 9).

Вода большинства пунктов наблюдений загрязненная (68% створов). Стабильно загрязненной по всем створам остаётся вода р. Тускарь (м. Свобода и г. Курска), р. Сейм у нижних створов у г. Курск. Створы с грязной и с очень загрязненной водой отсутствуют.

В 2015 г. характерными загрязняющими веществами водных объектов Курской области являются органические вещества по ХПК, превышение 1 ПДК отмечено в 95% проб - выше в 1,1 раза уровня 2014 г. (88%), азот нитритный 66% - ниже в 1,2 раза (80%), превышение 10 ПДК - 1 %, соединения меди 93% - выше в 1,3 раза (71%). Устойчивы загрязнения железом общим -35-37 %. Единичные случаи превышения 1 ПДК по азоту аммонийному 6%.

Рис. 9. Пункты наблюдений за гидрохимическим составом вод на территории Курской области

Величина УКИЗВ составляет стабильно за последние годы - 2,50, класс качества воды - III «а», загрязненная. Класс качества воды не соответствует установленным требованиям водного объекта рыбохозяйственной категории по содержанию (ПДК): марганца (4,05), меди (2,23), фосфатов (2,10), железа общего (1,50), нитритов (1,17), нефтепродуктов (1,14), цинка (1,10), растворенного кислорода 8,80-9,94 мг/дм3. Повышенное содержание в речной воде марганца, меди, железа и цинка -естественного происхождения, повышенное содержание нитритов, фосфатов, органических веществ - антропогенного происхождения (данные на 2014 г.). В 2016 г. загрязненность рек Курской области в целом сохранилась на уровне 2014 г. (рис. 10).

хлк БГК5 Аэот аым

Рис. 10. Соотношение повторяемостей концентраций выше ПДК (%) загрязняющих веществ поверхностных вод Курской области в 2014 и 2015 гг.

Количественной характеристикой степени загрязнения водоема является показатель ХПК (химическое потребление кислорода) - его считают одним из самых информативных показателей загрязненности вод жизнедеятельностью человека. ХПК используют повсеместно для исследования сточных вод и контроля качества природных вод (рис. 11). Суть данного метода исследования заключается в определении количества кислорода, израсходованного на окисление всех органических веществ, имеющих в своем составе углерод, то есть минеральные вещества [Методические указания... 1998: 45-48]. Окисление органических веществ происходит под действием одного из сильных окислителей - кислорода, поэтому показатель ХПК еще называют показателем химической окисляемости [Сибагатуллина, Мазуркин 2009]. При высоких показателях идет развитие микрофлоры (цветение, гниение). Переизбыток питательных веществ сначала дает развитие флоры, а потом эта флора начинает гнить и еще больше засорять воду. Жиры, поступая в водоем, создают благоприятную среду для жизнедеятельности гнилостных патогенных бактерий, грибков, простейших, подвергаются сложным биохимическим превращениям, вызывая тем самым вторичное загрязнение водоёмов, оказывают прямое отрицательное влияние на водные организмы. Трудно окисляемые вещества нарушают структуру активного ила при биологической очистке сточных вод в аэротенках на городских очистных сооружениях, затрудняют сбраживание осадка активного ила [Кичигин 2005].

Рис. 11. Диаграмма изменения качества поверхностных вод Курской области (бассейн Днепра)

Характерными загрязнителями реки на территории Курской области в целом продолжают оставаться (сравнение с уровнем 2014 г.) органические соединения по ХПК, число превышений 1 ПДК 93%, соединения меди 90% - выше в 1,2 раза (73%); азот нитритный 72% - ниже в 1,3 раза (90%). К устойчивым загрязнителям относятся нефтепродкуты 37% - в 2,1 раза ниже (78%). Неустойчивая загрязненность органическими веществами по БПК5 15% - ниже в 1,9 раз (28%), азотом аммонийным 8% - выше в 4 раза (2%).

У г. Курска по качественным показателям вода в фоновом створе (5,0 км выше г. Курска) слабозагрязненная. В контрольном створое (2,0 км ниже города) -загрязненная. Нарушения нормативов фиксировались по азоту нитритному в среднем до 4 ПДК. Максимум зарегистрирован на уровне ВЗ-11,3 ПДК 23.09.2015 из-за сбросов МУП «Водоканал» (рис. 12).

Рис. 12. Распределение по (ПДК) средних концентраций загрязняющих веществ в водных объектах Курской области в 2015 г.

Таким образом, основной объем промышленного и коммунального водопотребления в области приходится на реку Сейм с притоками. В большинстве случаев поверхностные водные объекты имеют природоохранное и рекреационное

значение. Поверхностные водные объекты для целей централизованного питьевого водоснабжения в Курской области отсутствует. Пласты воды, питающие реку Кур, забираются на жилые массивы, что, в свою очередь, нарушает экосистему в целом. Ухудшение состояния реки Кур связано не только с загрязнением, но и обмелением реки (уровень воды снизился на 10 см).

Водные объекты без изъятия стока используются также для нужд рыбного хозяйства, для подводных переходов газо- и нефтепроводов, устройства причалов, пляжей.

Река Кур, как и подавляющее большинство рек Курской области, относится к категории малых рек, они испытывают повышенную антропогенную нагрузку, поэтому нуждаются в восстановлении и экологической реабилитации.

Библиографический список

Абакумова В. А Руководство по гидробиологическому мониторингу пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 345 с.

Бугров Ю.А., Корецкая С.И., Лукашова О.П. Кур // Курск: Краеведческий словарь-справочник. Курск: ЮМЭКС, 1997. 495 с.

Булгаков Г.Н. Контроль природной среды, как совокупность методов биоиндикации, экологической диагностики и нормирования. Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация // ВИНИТИ. 2003. № 4. С. 11-13.

ГОСТ 17.1.1.02-77. Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов.

ГОСТ 17.1.3.13-86. Охрана природы. Общие требования к охране поверхностных вод от загрязнений.

Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2015 году. Курск: МЕЧТА, 2016. 160 с.

Жердева С.В. Фаунистическая характеристика животного мира Северо-западной части Центрального Черноземья России (Курская область) и его охрана // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2012. № 1 (21). URL: www.scientific-notes.ru/pdf/023-003.pdf (дата обращения: 18.04.2017).

Жердева С.В., Чернышев А.А., Дмитриева Е.Л., Ситкова О.В. Исследование малоизученных видов рыб Курской области (AlburnoidesBipunctatus (Bloch, 1782), AlburnoidesBipunctatusRossicus Berg,1924, LeuciscusDanilewskiiKessler, 1877, PungitiusPlatygaster Kessler,1859). // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2013. № 4 (28). URL: www.scientific-notes.ru/pdf/033-004.pdf (дата обращения: 18.04.2017).

Кичигин В.И. Исследование физико-химических характеристик поверхностного стока населенных пунктов // ВСТ. 2002. № 11. С. 28-32.

Кичигин В.И. Комплексная оценка качества природных вод // ВСТ. 2005. №7. С. 11-15.

Методические указания по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов (ПДК и ОБУВ) загрязняющих веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНИРО, 1998. 145 с.

Сибагатуллина А.М., Мазуркин П.М. Измерение загрязненности речной воды (на примере малой реки Малая Кокшага). М.: Академия естествознания, 2009. URL: https://monographies.ru/ru/book/view?id=55 (дата обращения: 18.04.2017).

Соловьева Ю.А. Оценка органического и биогенного загрязнения рек Курской области для гидроэкологического нормирования: дис... канд. геогр. наук. Воронеж, 2010. 180 с.