CC BY
41
-Ф-
УДК 632.153
DOI: 10.24411/1728-323X-2018-13062
ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕХНОГЕННО ИЗМЕНЕННОГО ПРИТОКА НА КАЧЕСТВО ВОДЫ В РЕКЕ ДОН ВБЛИЗИ ГОРОДА ВОРОНЕЖА
Ю. С. Калашников, врач-эпидемиолог ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области», [email protected],
О. В. Клепиков, д. б. н, профессор, заведующий отделением информтехнологий ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области», [email protected],
Т. В. Хорпякова, к. г. н, доцент 210 кафедры управления повседневной деятельностью подразделений Военного учебно-научного центра военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия им. профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина», [email protected]
Целью работы являлась эколого-гигиеническая оценка влияния техногенно измененного притока на качество воды в реке Дон вблизи города Воронежа и совершенствование системы мониторинга. Отбор проб воды проводился в 2016—2017 годах (весна, лето, осень). В каждой контрольной точке (всего 7 точек) отобрано по 54 пробы. Оценивалось 12 санитарно-хи-мических показателей качества воды. Наиболее значимое техногенное влияние ручья «Голубой Дунай» в смеси со стоком условно-чистых вод с Правобережных очистных сооружений выявлено по аммоний-иону, превышение норматива содержания которого отмечено в месте смешения в 9,75 раз, ниже впадения на расстоянии в 200 м (в 6,80 раз) и в 500 м (в 4,85 раз); фосфат-иону — превышение норматива в месте смешения в 1,47 раза, а также показателям биохимического потребления кислорода — в 1,68—2,58 раза и химического потребления кислорода — в 1,07 раза. На расстоянии двух километров от места смешения индекс загрязнения воды в реке не достигает фонового значения (0,95 > 0,66).
The aim of the work was an ecological and hygienic assessment of the impact of the polluted inflow on the quality of the water in the Don River near the city of Voronezh and the improvement of the monitoring system. Sampling the water was conducted in 2016—2017 (spring, summer, autumn). At each control point (7 points), 54 samples were selected. Twelve sanitary and chemical indicators of water quality were evaluated. The most significant tech-nogenic effect of the brook "the Blue Danube" mixed with the wastewater from the urban water treatment facilities was identified on ammonium ion, the excess of the content standard of which was noted at the confluence site (9.75 times), below the confluence at a distance of 200 m (6.80 times) and 500 m (4.85 times); on phosphate ion the standard was exceeded 1.47 times at the mixing point, as well as the indicators of biochemical oxygen consumption of 1.68—2.58 times and the chemical consumption of oxygen of 1.07 times. At the distance of 2 kilometers from the mixing point, the water pollution index in the river does not reach the background value (0.95 > 0.66).
Ключевые слова: река Дон, загрязнение, мониторинг качества воды.
Keywords: the Don River, pollution, water quality monitoring.
Актуальность работы. Региональными исследованиями установлено, что уровень загрязнения воды в бассейне Верхнего Дона в последнее время увеличивается, что связывается с возрастающим влиянием на него и его притоки техногенных факторов [1, 2, 5]. Все это сказывается на ухудшении экологической обстановки, что подтверждается изменением видового разнообразия рыб и его структуры [3].
Река Дон — наиболее значимая водная артерия Воронежской области. Через Воронежскую область протекает южная часть Верхнего Дона. В недалеком прошлом русло Дона не входило в черту городского округа город Воронеж, но с развитием города, ростом численности населения территория областного центра увеличивалась и к настоящему времени участок реки протяженностью около 6 км входит в черту города, техногенные факторы которого оказывают существенное влияние на изменение характеристик качества воды [7]. В этой связи отмечается необходимость совершенствования мониторинга качества воды, в том числе и в межрегиональном масштабе [4].
Проект правобережных очистных сооружений для города Воронежа (ПОС) разрабатывался институтом «Воронеж -гражданпроект» в 60-е годы XX века и учитывал все передовые разработки того времени. Первая очередь, рассчитанная на очистку 260 тысяч кубических метров хозяйственно-бытовых сточных вод в сутки, была введена в эксплуатацию в 1972 году. Запуск в эксплуатацию второй очереди довел мощность очистных сооружений до 400 тысяч кубических метров в сутки, но из-за отсутствия в те годы необходимого финансирования от строительства блоков доочистки, обезвоживания и обеззараживания отказались. В настоящее время технология очистки на ПОС ООО «Росводоканал-Воронеж» включает следующие сооружения: 1) механическая очистка — песколовки, радиальные и вертикальные отстойники; 2) биологическая очистка — аэротенки-смесители; 3) вторичные отстойники. Очищенная сточная вода сбрасывается в ручей «Голубой Дунай» (географическое и кадастровое название — малая река Песчаный Лог, который считается ле-
-Ф-
-Ф-
вым притоком Дона), а по его руслу — в реку Дон. «Голубым Дунаем» ручей стали называть в народе из-за грязной воды. Он целиком протекает по территории города Воронежа. Длина его составляет около 12 км. В верхнем течении ручей в настоящее время заключен в коллектор, в нижнем течении открыт. Последние инициативные исследования влияния этого техногенно измененного притока Дона проводились 17 лет назад [6].
В этой связи решение задачи по оценке роли техногенных факторов, формирующих качество воды в реке Дон на территории потенциального неблагоприятного влияния промышленно -развитого мегаполиса — города Воронежа, является актуальным.
Целью работы являлась эколого-гигиеничес-кая оценка влияния техногенно измененного притока на качество воды в реке Дон вблизи города Воронежа и совершенствование системы мониторинга.
Материалы, методы объем исследований. Учитывая, что ручей «Голубой Дунай» является практически техногенным стоком, неблагоприятно влияющим на качество воды в реке Дон на изучаемом участке, нами проведено эколого-гигие-ническое обследование его русла, организован отбор и исследование проб воды. Отбор проб воды проводился в 2016—2017 годах (весна, лето, осень). В каждой контрольной точке (всего 7 точек) отобрано по 54 пробы. При отборе проб учитывались требования Р.5224.353—2012 «Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод» и РД 52.24.309—2016 «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши».
Все исследования воды проведены в аккредитованном Испытательном лабораторном центре ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Воронежской области». Определялось 12 санитарно-химических показателей: аммоний-ион (КИ4+), нефтепродукты, нитраты (по КО3-), нитриты (по КО2-), взвешенные вещества, хлориды, сульфаты, фосфат-ион, жесткость, сухой остаток, БПК, ХПК, водородный показатель.
При анализе данных об уровне загрязнения поверхностных водных объектов использованы ГН 2.1.5.1315—03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», СанПиН 2.1.5.980—00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод», а также рассчитывался индекс загрязнения воды (ИЗВ), в который включены показатели содержания аммоний-иона, нефте-
продуктов, нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, фосфат-иона.
Результаты исследований и их обсуждение.
При визуальном обследовании ручья «Голубой Дунай», после выхода из коллектора нами было отмечено скопление в русле плавающих и затонувших твердых бытовых отходов, в основном это полиэтиленовые упаковки, пластиковые бутылки, которые задерживаются упавшими в русло ветками деревьев. Еще выше сброса условно-чистых вод с Правобережных очистных сооружений вода имеет неприятный запах, оцениваемый в 3 балла. Это, по всей видимости, связано с техногенными стоками, попадающими в городской коллектор ручья «Голубой Дунай», проходящий по правобережной части города.
Ниже сброса условно-чистых вод с Правобережных очистных сооружений вода имеет коричневый цвет, местами практически черный. Отмечается выраженный запах, оцениваемый в 4 балла. В углублениях дна скапливается иловый осадок темно-коричневого и черного цвета. Вода в ручье очень мутная, с взвешенными веществами, видимыми невооруженным глазом, на поверхности местами отмечается пленка и пена, что свидетельствует о наличии поверхностно-активных веществ.
Загрязнение воды реки Дон после места впадения ручья «Голубой Дунай» визуально прослеживается на расстоянии около 1 км.
При визуальном обследовании были определены места отбора проб воды: 1) в ручье «Голубой Дунай» (Песчаный Лог) до сброса условно-чистых сточных вод с Правобережных очистных сооружений; 2) в ручье «Голубой Дунай» (Песчаный Лог) ниже сброса вод условно-чистых сточных вод с Правобережных очистных сооружений; 3) в реке Дон выше впадения в него ручья «Голубой Дунай» на расстоянии в 2,8 км, которая была принята за фоновую точку мониторинга; 4) в реке Дон в месте смешения, т. е. впадения ручья «Голубой Дунай»; 5) ниже точки впадения на расстоянии 200 м; 6) ниже точки впадения на расстоянии в 500 м; 7) ниже точки впадения на расстоянии в 2 км.
Пробы воды в реке Дон (мониторинговые точки № 3 и 7) регулярно отбираются специалистами Центра г игиены и эпидемиологии в Воронежской области, поскольку эти точки входят в региональную систему мониторинга как места рекреации (пляжи). Отбор проб в точках № 1 и № 2 ручья «Голубой Дунай», а также в контрольных точках № 4 (место впадения ручья), № 5, 6 (дополнительные контрольные точки мониторинга ниже по течению) был нами организован
-Ф-
11,89
8,27
6,13
0,66 1 1 0,95 1 1
До сброса Место Ниже Ниже Ниже
(к/т № 3) смешения смешения смешения смешения
(к/т №4) (200 м) (500 м) (2 км)
(к/т № 5) (к/т № 6) (к/т № 7)
Рис. 1. Индекс загрязнения воды (безразмерная величина) на обследуемом участке реки Дон
в одни и те же дни с отбором проб в точках № 3 и 7.
Анализ полученных данных свидетельствует о значительном техногенном влиянии ручья «Голубой Дунай», смешенного со стоком с Правобережных очистных сооружений, на качество воды в реке Дон практически по всем санитарно-хи-мическим показателям (табл. 1).
Наиболее значимое техногенное влияние ручья «Голубой Дунай» в смеси со стоком условно-чистых вод с Правобережных очистных сооружений выявлено по аммоний-иону, превышения ПДК которого отмечены в м есте смешения в 9,75 раз, ниже впадения на расстоянии в 200 м (в 6,80 раз) и 500 м (в 4,85 раз); фосфат-иону — превышение ПДК в месте смешения в 1,47 раза, а также по показателям БПК в 1,68—2,58 раза и ХПК в 1,07 раза (табл. 2).
Проведенные выборочные исследования воды на микробиологические показатели (4 пробы) в месте смешения вод в летний период (к/т № 4) свидетельствуют о крайне небезопасном в эпидемиологическом отношении качества воды: общие колиформные бактерии — более 2,4-106 К0Е/100, термотолерантные колиформные бактерии — до 230 К0Е/100 мл при нормативе не более 100 К0Е/100 мл, из возбудителей кишечных инфекций обнаружена Salmonella Thompson.
Обобщая материалы мониторинга качества воды в реке Дон на исследуемом участке, можно говорить об ухудшении ее качества по сравнению с контрольной точкой начала обследуемого участка, показатели которой приняты за фоновые (рис. 1).
Таблица 1
Оценка влияния стока с Правобережных очистных сооружений и ручья «Голубой Дунай» на качество воды в реке Дон (санитарно-химические показатели)
Показатель ПДК или норма*) тив ' Ручей «Голубой Дунай» Река Дон
До стока с ПОС (к/т № 1) После стока с ПОС (к/т № 2) До сброса (к/т № 3) Место смешения (к/т № 4) Ниже смешения (200 м) (к/т № 5) Ниже смешения (500 м) (к/т № 6) Ниже смешения (2 км) (к/т № 7)
Аммоний-ион 1,5 12,21 ± 0,8 18,34 ± 0,9 0,35 ± 0,12 14,62 ± 3,07 10,20 ± 2,14 7,27 ± 1,53 0,47 ± 0,23
(МН+), мг/дм3
Нефтепродукты, 0,3 0,02 ± 0,001 0,03 ± 0,002 0,03 ± 0,001 0,03 ± 0,001 0,02 ± 0,001 0,02 ± 0,001 0,02 ± 0,001
мг/дм3
Нитраты (по МО-), 45 10,23 ± 0,58 18,23 ± 1,12 6,10 ± 0,37 7,83 ± 0,47 7,19 ± 0,43 6,65 ± 0,40 3,22 ± 0,38
мг/дм3
Нитриты (по МО-), 3,3 1,31 ± 0,09 1,92 ± 0,22 0,0440 ± 0,004 1,63 ± 0,11 1,30 ± 0,09 0,76 ± 0,05 0,73 ± 0,06
мг/дм3
Взвешенные вещест- 0,75 38,8 ± 3,4 82,3 ± 4,5 18,8 ± 2,4 77,2 ± 7,9 65,3 ± 3,9 32,8 ± 2,8 23,7 ± 2,3
ва, мг/дм3 к фону
Хлориды, мг/дм3 350 42,3 ± 1,9 110,9 ± 5,4 18,6 ± 3,0 101,0 ± 9,1 75,7 ± 6,8 53,3 ± 4,8 26,8 ± 3,3
Сульфаты, мг/дм3 500 50,8 ± 3,3 64,3 ± 5,7 37,8 ± 2,6 54,8 ± 8,2 50,3 ± 7,5 41,4 ± 8,3 40,9 ± 5,5
Фосфат-ион, мг/дм3 3,5 6,33 ± 0,35 7,88 ± 0,63 0,22 ± 0,03 5,14 ± 0,41 3,21 ± 0,33 2,90 ± 0,32 1,92 ± 0,16
Жесткость, 7,0*) 6,2 ± 0,9 6,7 ± 0,8 5,0 ± 0,8 5,8 ± 0,8 5,4 ± 0,8 5,2 ± 0,7 5,1 ± 0,7
мг-экв./дм3
Сухой остаток 1000 517,3 ± 20,2 529,1 ± 28,8 373,7 ± 16,8 496,9 ± 22,4 470,0 ± 21,5 422,1 ± 19,0 395,1 ± 18,3
БПК, мг/дм3 4 8,7 ± 0,9 11,2 ± 1,2 3,55 ± 0,5 10,3 ± 1,2 9,2 ± 1,1 8,3 ± 1,4 6,7 ± 1,1
ХПК, мг/дм3 30 20,9 ± 1,8 35,8 ± 3,7 16,5 ± 2,2 32,3 ± 3,2 29,5 ± 2,8 22,3 ± 3,3 18,7 ± 3,1
Водородный 6,5-8,5*} 7,89 ± 0,31 8,22 ± 0,52 7,72 ± 0,41 8,29 ± 0,15 7,95 ± 0,13 7,83 ± 0,12 7,82 ± 0,11
показатель, рН, ед.
-ф-
-Ф-
-Ф-
-Ф-
Таблица 2
Кратность превышения гигиенических нормативов по санитарно-химическим показателям в мониторинге оценки влияния стока с Правобережный очистных сооружений и ручья «Голубой Дунай» на качество воды в реке Дон
Ручей «Голубой Дунай» Река Дон
Показатель До стока с ПОС (к/т № 1) После стока с ПОС (к/т № 2) До сброса (к/т № 3) Место смешения (к/т № 4) Ниже смешения (200 м) (к/т № 5) Ниже смешения (500 м) (к/т № 6) Ниже смешения (2 км) (к/т № 7)
Аммоний-ион (№Н+) 8,14 12,23 0,23 9,75 6,80 4,85 0,31
Нефтепродукты 0,07 0,10 0,10 0,10 0,07 0,07 0,07
Нитраты (по N03) 0,23 0,41 0,14 0,17 0,16 0,15 0,07
Нитриты (по N02) 0,40 0,58 0,01 0,49 0,39 0,23 0,22
Хлориды 0,12 0,32 0,05 0,29 0,22 0,15 0,08
Сульфаты 0,10 0,13 0,08 0,11 0,10 0,08 0,08
Фосфат-ион (полифосфаты) 1,81 2,25 0,06 1,47 0,92 0,83 0,34
Жесткость 0,89 0,96 0,71 0,83 0,77 0,74 0,73
Сухой остаток 0,52 0,53 0,37 0,50 0,47 0,42 0,40
БПК 2,18 2,80 0,89 2,58 1,55 2,08 1,68
ХПК 0,70 1,19 0,55 1,07 0,98 0,74 0,62
Водородный показатель, рН Не выходил за пределы диапазона природных вод Воронежской области (6,5 -8,5 ед.)
Установлено, что приток ручья «Голубой Дунай», в который сбрасываются условно-чистые воды с Правобережных очистных сооружений города Воронежа, оказывает существенное неблагоприятное влияние на качество воды в реке Дон на обследуемом участке. Набольшее значение ИЗВ (аммоний-ион + нефтепродукты + нитраты + нитриты + хлориды + сульфаты + фосфат-ион) имеет в месте смешения (11,89). На расстоянии 2 км от места смешения ИЗВ не достигает фонового значения (0,95 > 0,66).
Таким образом, результаты эколого-гигиени-ческой и эпидемиологической оценки роли техногенных факторов, формирующих качество воды в реке Дон на территории потенциального неблагоприятного влияния промышленно -развитого мегаполиса — города Воронежа, объективно свидетельствуют о существенном ухудшении по-
казателей качества воды оцениваемого водного объекта.
Поскольку нами определены значительные превышения нормативов в воде ручья «Голубой Дунай», необходимо разработать проект коллектора по отведению воды из ручья «Голубой Дунай» на очистные сооружения и в дальнейшем его реализовать. Это предложение сформулировано в проект областной целевой программы. В ближайшей перспективе также необходимы увеличение мощности и продолжение реконструкции Правобережных очистных сооружений ООО «Росводоканал-Воронеж», которая проводится в настоящее время.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Русского географического общества в рамках научного проекта № 17-05-41072.
Библиографический список
1. Аничкина Н. В., Беляева Л. Н., Повх Т. В., Щетинкин А. Г. Реки верхнего течения бассейна реки Дон в пределах Липецкой области // Успехи современного естествознания. 2017. — № 4. — С. 60—65.
2. Занина И. А., Берестова Е. Г. Проблемы малых рек бассейна реки Дон // В сборнике: Научная весна — 2016 / Материалы: Научное электронное издание. — 2016. — С. 209—214.
3. Иванчев В. П., Иванчева Е. Ю., Сарычев В. С. Изменения структуры рыбного населения малых рек Верхнего Дона под воздействием антропогенных факторов // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. — 2013. — Т. 22, № 3. — С. 66—71.
4. Ильченко И. А. Проблемы мониторинга и охраны водных объектов межрегионального пользования (на примере реки Дон) // В сборнике: Кадастр недвижимости и мониторинг природных ресурсов / 5-я Всероссийская научно-техническая интернет-конференция. — 2015. — С. 113—118.
-Ф-
-Ф-
-Ф-
5. Молоканова Л. В., Хицова Л. Н., Дорошева Ю. В. Мониторинг качества поверхностных вод, находящихся в зоне воздействия предприятий, добывающих и перерабатывающих огнеупорные глины и песок (на примере малой реки Девицы бассейна Верхнего Дона) // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Физико-химические проблемы и высокие технологии строительного материаловедения. — 2014. № 1 (8). — С. 157—161.
6. Никольская А. Н., Черных О. А. Проблемы охраны и использования водных ресурсов р. Дон в границах города Воронеж [электронный ресурс] // Вестник ВГУ, серия география и геоэкология. — 2000. — № 1. — С. 162—163. https://www.webcitation.org/616QymuB0 (дата обращения 24.04.2018 г.)
7. Чувычкин А. Л., Яблонских Л. А., Девятова Т. А. Изменение характеристик качества поверхностных вод реки Дон в пределах Воронежского городского округа и ближнего Подворонежья // Вода: химия и экология. 2016. — № 6. — С. 3—8.
ECOLOGICAL AND HYGIENIC ASSESSMENT OF THE IMPACT
OF THE POLLUTED ALTERED INFLOW ON THE WATER QUALITY IN THE DON RIVER
IN THE VICINITY THE CITY OF VORONEZH
Yu. S. Kalashnikov, epidemiologist, Center for Hygiene and Epidemiology in the Voronezh Region, [email protected], O. V. Klepikov, Ph. D. (Biology), Dr. Habil., Professor, Head of the Information Technologies Department, Center for Hygiene and Epidemiology in the Voronezh Region, [email protected],
T. V. Khorkhyakova, Ph. D. (Geography), Associate Professor, Department 210 of day-to-day operations of the Military Training and Research Center of the Air Force "The Air Force Academy named after Professor N. Ye. Zhukovsky and Yu. A. Gagarin", [email protected]
References
1. Anichkina N. V., Belyaeva L. N., Povkh T. V., Shchetinkin A. G. The rivers of the upper course of the Don River basin within the Lipetsk Region. Progresses of modern natural science. 2017. No. 4. P. 60—65 [in Russian]
2. Zanina I. A., Berestova E. G. Problems of the small rivers of the Don River basin. In the collection: Scientific Spring — 2016. Proceedings: Scientific electronic publication. 2016. P. 209—214 [in Russian]
3. Ivanchev V. P., Ivancheva E. Yu., Sarychev V. S. Changes in the structure of the fish population of the small rivers of the Upper Don under the influence of anthropogenic factors. Scientific Bulletins of the Belgorod State University. Series: Natural Sciences. 2013. Vol. 22. No. 3. P. 66—71 [in Russian]
4. Ilchenko I. A. Problems of monitoring and protection of water objects of interregional use (a case study of the Don River). In the collection: Real Estate Cadastre and monitoring of natural resources; 5th All-Russian Scientific and Technical Internet Conference. 2015. P. 113—118 [in Russian]
5. Molokanova L. V., Khitsova L. N., Dorosheva Yu.V. Monitoring the quality of surface waters located in the zone of the impact of enterprises extracting and processing refractory clays and sand (a case study of the small river Devitsy of the Upper Don basin). Scientific herald of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Series: Physicochemical problems and high technologies of building materials science. 2014. No. 1 (8). P. 157—161 [in Russian]
6. Nikolskaya A. N., Chernykh O. A. Problems of protection and use of water resources of the Don River in Voronezh [electronic resource]. Vestnik VSU, Geography and Geoecology series. No. 1. 2000. P. 162—163. Available at: https://www.webcitation.org/ 616QymuB0 (circulation date April 24, 2013) [in Russian]
7. Chuvychkin A. L., Yablonskikh L. A., Devyatova T. A. Changes in the quality characteristics of the surface waters of the Don River within Voronezh and the vicinity. Water: chemistry and ecology. 2016. No. 6. P. 3—8 [in Russian]
