CC BY
69
УДК 504.455
ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКИХ ВОДОЕМОВ г. САМАРЫ
Р.Х. Белозерова, А.В. Шабанова
ФГБОУ ВПО Самарский государственный архитектурно-строительный университет, Российская Федерация, 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194. moineau@yandex.ru
В статье приведена эколого-аналитическая оценка состояния водоемов на примере шести прудов г. Самары по 24 показателям. На основе анализа ряда показателей авторами показана связь между типом питания прудов и свойствами воды (жесткость, минерализация, щелочность, содержание хлоридов и сульфатов). Проанализировано влияние объектов транспортной инфраструктуры за счет поверхностного стока и рассеивания выбросов на уровень загрязненности воды прудов нефтепродуктами.
Ил. 3. Табл. 3. Библиогр. 16 назв.
Ключевые слова: городской водоем, жесткость, минерализация, нефтепродукты.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время для оценки качества воды водоемов используются различные методики:
- гидрохимический индекс загрязнения воды;
- методика НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана;
- экотоксикологический критерий по Т.И. Моисеенко;
- показатель химического загрязнения воды (ПХЗ-10);
- комбинаторный индекс загрязненности;
- комплексная оценка загрязненности вод по Г.Т. Фрумину и Л.В. Баркану и др.
При оценке экологического состояния водоемов оценивают уровень загрязнения, тро-фии, а также применяют различные комплексные показатели, например, интегральный индекс экологического состояния (ИИ-ЭС) [1]:
ИИЭС =
Z B, + Z И,
N + Nh
где В - используемые биологические показатели; И - используемые гидрохимические показатели; N и N - количество показателей
П О
каждого класса, включенных в расчет.
Оценка качества воды по всем категориям гидрохимических и гидробиологических показателей выражается в баллах.
Анализ природных и антропогенных факторов, формирующий полученную картину -условия стока, тип питания водоема, имеющиеся источники загрязнения - чаще выполняют для малых рек или прудов каскадного типа, как, например, в работе [2], посвященной московским водным объектам.
Бессточные малые водоемы [3], к которым относятся пруды Самары, редко становятся объектом таких исследований. Более проработанными являются вопросы видового раз-
нообразия [4, 5], истории [6] и управления [7]. Собственно экологическому состоянию прудов Самары посвящена работа [8]. Там для решения поставленной задачи использовался комплекс гидрохимических и гидробиологических показателей, который, на наш взгляд, необходимо расширить. Поэтому целью настоящей работы является обоснование выбора комплекса гидрохимических показателей качества воды городских водных объектов, необходимых при оценке их экологического состояния и перспектив развития в условиях урбанизированных территорий.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Выбор объектов исследования. Самарские городские пруды по их местоположению можно разделить на две группы: пруды в жилой застройке (окруженные домами, автотрассами) и пруды в парках, удаленные от зданий и улиц, отдаленные от них обширной территорией с деревьями и кустарниками. Кроме этих двух групп в черте города расположены пруды дачных массивов, санаториев и баз летнего отдыха [5].
Нами были выбраны шесть прудов, различающихся по ряду показателей (табл. 1). Все пруды используются для целей рекреации, в том числе для купания, а также имеют зеленые насаждения на прилегающей территории. Морфометрические показатели взяты из [6, 9].
Расположение прудов представлено на рис. 1-3. Характеристика приведена в табл. 2.
Методы исследования. В октябре 2011 г. были проанализированы пробы воды из прудов - объектов исследования. Отбор проб производился согласно [10], определялись 24 показателя согласно стандартным методикам, которые характеризуют гидрохимические и органолептические показатели воды.
Выбор объектов исследования (матрица планирования эксперимента)
Таблица 1
Характеристика Пруд Сухой Пруд №1 в 12 микр. Пруд №2 в 12 микр. Пруд в 13 микр. Пруд в 14 микр. Пруд на Нововокзальной/ Карла Маркса
Пересыхают да нет да нет да нет
Автомагистраль ближе 100 м да да нет нет да нет
Автомагистраль находится выше пруда нет да да нет нет да
Рядом с прудом, выше по рельефу, есть автостоянка или гаражи да нет да да нет да
Показатель открытости 0,75 1,9 1,5 0,45 0,3 нет данных
Пруд расположен в многоэтажной застройке да да да да нет нет
Рис. 1. Местоположение прудов 12, 13 и 14 микрорайона г. Самары
Рис. 2. Местоположение пруда Сухого г. Самары
Рис. 3. Местоположение пруда на Нооо -Вокзальной г. Самара
Характеристика объектов исследования
Таблица 2
Показатель Пруд Сухой [9] Пруд №1 в 12 микр. [6] Пруд №2 в 12 микр. [6] Пруд в 13 микр. [6] Пруд в 14 микр. [6] Пруд на Нововокзальной/ Карла Маркса
Адрес расположения Антонова-Овсеенко, 26 Старо-Загора, 239 Старо-Загора, 251 пр. Кирова, 231 Старо-Загора, 202ж Мирная, 20
Максимальная длина, м 60,0 54,0 70,0 55,0 37,0 64,0
Максимальная ширина, м 25,0 33,0 54,0 25,0 22,0 45,0
Максимальная глубина, м 2,0 0,7 0,8 0,2 1,2 нет данных
Наличие охранного статуса Памятник природы нет нет нет нет нет
Форма водоема удлиненно-овальная овальная удлиненно-овальная неправильный полукруг удлиненно-овальная овальная
Функциональное значение декоративное, эстетическое значение, рекреационное рекреационное рекреационное рекреационное эстетическое рекреационное
Зеленые насаждения клен ясене-листный, ива белая дуб черешчатый, вяз мелколистный, липа мелколистная ива белая ясень, липа мелколистная, ива белая тополь, клен ясене-листный, ива белая клен ясенелистный, вяз мелколистный
Характеристика прилегающей территории заасфальтированная дорожка вокруг пруда, спортплощадка заасфальтированная дорожка вокруг пруда, детская площадка дорожка вокруг пруда неасфаль-тированная, засорена бытовым мусором дорожка вокруг пруда неасфаль-тированная, спортпло-щад ки, засорена бытовым мусором дорожка вокруг пруда неасфальти- рованная, церковь Трех святителей дорожка вокруг пруда неасфальтиро- ванная, засорена бытовым мусором
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Органолептические показатели. Ранее [8, 9] при оценке качества воды и экологи-
ческого состояния органолептические показатели не определялись вообще или на качественном уровне («вода прозрачная желтова-
тая»). Из группы органолептических показателей в настоящей работе определялись мутность, цветность и запах по [11-13]. Для большинства объектов интенсивность запаха не превышала одного балла, исключение составляет пруд Сухой. Цветность варьируется в широких пределах: от 11 град. (пруд в 14 микрорайоне) до 150,57 град. (пруд № 2 в 12 микрорайоне). Мы проанализировали связь между цветностью воды объектов и содержанием железа общего. Коэффициент корреляции был рассчитан средствами Ма№Са<< и составил 0,041, что позволяет говорить о незначительном вкладе концентрации ионов железа в величину цветности.
Для прудов в 12 микрорайоне и пруда в 14 микрорайоне на основании данных [8] был найден индекс Б.А. Скопинцева [14]. Он составил 25,2% для пруда № 1 в 12 микрорайоне, 31% для пруда № 2 в 12 микрорайоне и 33,5% - для пруда в 14 микрорайоне, что свидетельствует о повышенном содержании гуминовых веществ как основной причине высокой цветности воды.
Мутность воды изменялась в следующем ряду: пруд № 1 в 12 микрорайоне (0,734 мг/л) < пруд № 2 в 12 микрорайоне (1,835 мг/л) < пруд на Ново-вокзальная / К.Маркса (3,827 мг/л) < пруд в 14 микрорайоне (3,932 мг/л) < пруд в 13 микрорайоне (5,87 мг/л) < пруд Сухой (9,071 мг/л).
Мы предполагаем, что существует определенная связь между морфометрическими показателями пруда (например, показателем открытости) и комплексом процессов седиментации, окисления, сорбции и др., формирующими мутность. Однако этот вопрос требует дополнительного исследования.
Гидрохимические показатели. Для ряда самарских водоемов ранее [8] были определены те характеристики, которые необходимы, согласно [14], по трофосапробным показателям и в результате все объекты исследований были отнесены к группе эвтрофных. Для тех же прудов были определены индексы интегрального экологического состояния (ИИ-ЭС) [15]. Они составили от 2,5 до 2,9, что соответствует зоне экологического кризиса. Также было показано [16] преобладание в грунтах прудов Самары восстановительных процессов
согласно признакам классификации [14].
Для характеристики качества воды мы включили в программу наблюдений также показатели [14], характеризующие жесткость и соленость воды (табл. 3), а также загрязненности. Поскольку объекты исследования являются городскими водоемами, к приоритетным загрязнителям нами были отнесены нефтепродукты.
Измеренные показатели (табл . 3) образуют две группы. Первая, в которую вошли пруды в 13, 14 микрорайонах и Сухой, характеризуются умеренными значениями жесткости и минерализации. Вторая (пруды в 12 микрорайоне и на Ново-вокзальной) имеют в несколько раз большие показатели по сравнению с прудами первой группы. На наш взгляд, различия в свойствах воды из прудов первой и второй группы объясняется характером их питания. Пруды в 14 микрорайоне и Сухой, входящие в первую группу, пересыхают почти ежегодно, потому что питаются исключительно поверхностным стоком, что объясняет невысокую минерализацию и жесткость. Исключение в этой группе составляет пруд в 13 микрорайоне, который не пересох даже в аномально жаркое лето 2010 г. Здесь можно предположить наличие еще одного источника питания - утечки из коммуникаций, проходящих выше пруда, снабжающих его относительно мало минерализованной водой. Пруды, входящие во вторую группу, имеют грунтовое питание жесткой водой вообще характерной для Самары.
В зависимости от содержания нефтепродуктов в воде был получен следующий ряд: пруд № 1 в 12 микрорайоне (0,016 мг/л) < пруд № 2 в 12 микрорайоне (0,036 мг/л) < пруд на Ново-вокзальной (0,039 мг/л) < пруд в 13 микрорайоне (0,100 мг/л) < пруд Сухой (0,14 мг/л) < пруд в 14 микрорайоне (0,15 мг/л).
Все объекты исследования расположены вне зоны влияния промышленных предприятий, поэтому из возможных источников загрязнения наиболее вероятным представляются объекты транспортной инфраструктуры (магистрали, стоянки, гаражи), а в качестве путей распространения нефтепродуктов были рассмотрены поверхностный сток и поступление из воздушной среды.
Таблица 3
Значения некоторых гидрохимических показателей_
1 группа 2 группа
Показатели Пруд Пруд Пруд Пруд № 2 Пруд № 1 Пруд на Ново-
в 13 микр. Сухой в 14 микр. в 12 микр. в 12 микр. вокзальной
Жесткость, мг.экв/л:
общая 2,50 2,50 2,80 7,24 7,92 8,78
карбонатная 0,00 0,16 0,66 6,20 4,96 5,60
постоянная 2,50 2,80 2,84 1,04 2,96 3,18
Хлориды, мг/л 9,93 3,55 12,77 44,82 86,38 47,80
Сульфаты, мг/л 4,96 8,26 60,32 75,19 175,17 142,95
Минерализация, мг/л 248,77 239,93 305,84 660,32 764,36 704,47
Щелочность, мг.экв/л 2,8 2,96 3,16 7,24 4,96 5,60
Первый случай - смыв с территории реализуется для объектов в 13 микрорайоне (выше пруда находится автостоянка, сток с которой организованно отводится в пруд) и 12 микрорайоне, где имеет место смыв нефтепродуктов с дорожного полотна в ниже расположенный пруд (пруд № 1) или от гаражного массива (пруд № 2). Однако, в тех случаях, где отмеченные концентрации нефтепродуктов особенно высоки (пруд в 14 микрорайоне и Сухой) такой путь исключается в силу того, что пруды располагаются выше по рельефу, чем дороги или стоянки. Здесь распространение нефтепродуктов от оживленного перекрестка (пруд в 14 микрорайоне) или крупной автостоянки возможно только благодаря рассеиванию выбросов. Причем в условиях малого количества осадков, что характерно для климата Самары, вклад выбросов в величину концентрации нефтепродуктов особенно велик.
ВЫВОДЫ
Для шести прудов, находящихся в жилой застройке Самары, был определен комплекс гидрохимических и органолептических показателей. Показана связь между типом питания
1. Гусакова Н.В., Жукевич О.В. Формирование интегральной численной оценки экологического состояния природных вод // Экологические системы и приборы. 2006. № 3. С. 13-15.
2. Эксплуатация, реконструкция и охрана водных объектов в городе / Бойкова И.Г. [и др.] // М. : Изд-во АСВ, 2008. 256 с.
3. ГОСТ 17.1.1.01-77* Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения.
4. Герасимов Ю.Л. Зоопланктон как компонент гидробиоценозов городских прудов // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2007. № 8. С. 39-49.
5. Герасимов Ю.Л. Коловратки прудов урбанизированных территорий (г. Самара) // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. 2009. № 1. С. 171--176.
6. Исследование путей трансформации водоемов в условиях городской среды / Бальзанников М.И. [и др.] // Самара, ХХХХ1 вв. Экологические системы и приборы. 2011. № 7.
7. Бальзанников М.И., Родионов М.В., А.В. Шабанова А.В. Совершенствование системы управления городским водным объектом, учитывающей его рекреационное, экологическое, средообразующее и эстетическое значение на примере парка «Воронежские озера» // Экологические системы и приборы. 2010. № 6. С. 13-17.
8. Синицкий А.В., Захаров Е.В., Герасимов Ю.Л. Современное экологическое состояние некоторых
прудов и свойствами воды (жесткость, минерализация, щелочность, содержание хлоридов и сульфатов). Проанализировано влияние объектов транспортной инфраструктуры за счет поверхностного стока и рассеивания выбросов на уровень загрязненности воды прудов нефтепродуктами. По народнохозяйственной значимости и характеру водопользования различают две категории водоемов: 1) водоемы питьевого и культурного назначения и 2) водоемы рыбохозяйственного назначения. Качество воды оценивается по многочисленным параметрам, величины которых зависят от ее назначения. Они устанавливаются требованиями СанПиНов, ГОСТов, ОСТов, Постановлениями Правительства, решениями администраций субъектов РФ. Так как исследуемые нами объекты нельзя однозначно отнести к какой-то из данных категорий - остается неизменным основное требование к воде, которое должно быть обеспечено соблюдением стандартов: безопасность воды в эпидемиологическом отношении, безвредность по химическому составу и благоприятность по органолептиче-ским свойствам.
КИЙ СПИСОК
прудов г. Самары // Вестник СамГУ, Естественнонаучная серия : второй спец. выпуск. 2003 г. С. 192-208.
9. Голубая книга Самарской области : редкие и охраняемые гидробиоценозы / под редакцией чл.-корр. РАН Г.С. Розенберга и д-ра биол. наук С.В. Саксонова. Самара : СамНЦ РАН, 2007.
10. ГОСТ 17.1.5.05-85 Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных воздухов.
11. РД 52.08.104-2002 Мутность воды. Методика выполнения измерений.
12. РД 52.24.497-2005 Цветность поверхностных вод суши. Методика выполнения измерений фотометрическим и визуальным методами.
13. РД 52.24.496-2005 Температура, прозрачность и запах поверхностных вод суши. Методика выполнения измерений.
14. ГОСТ 17.1.204-77 Охрана природы. Гидросфера. Показатели состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов.
15. Шабанова А.В. О выборе стратегии управления городским водным объектом /Международная конференция «Окружающая среда и менеджмент природных ресурсов». Тюмень, 2010. С. 307-309.
16. Шабанова А.В. Биотестирование донных отложений в комплексном экологическим мониторинге городских водных объектов /Мониторинг природных экосистем: Сборник статей IV Всероссийской научно-практической конференции. Пенза, 2010. С. 130-133.
