CC BY
5
» КОЛЛЕКТИВ ЛИТОГО!!, 1994 УДК 614.777-074
Т.К.Пархомчук, Ю.В.Новиков, Л.Л.Валеев, В.В.Морозов, Р.М.Шигапов, Ф.Х.Корягина, Р.М./'сшиакбарова, Ю.Н.Почкик, М.М.Климовицкан
ГИГИЕНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОХРАНЫ НИЖНЕКАМСКОГО И КУЙБЫШЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ В УСЛОВИЯХ ОСВОЕНИЯ ОБВОДНЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Московский НИИ гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана; Центр Госсанэпиднадзора Республики Татарстан, Казань; ГИДУВ, Казань
В последние годы в зоне русла и затопленной поймы р.Камы в пределах Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ речными портами городов Казань, Набережные Челны, Чистополь и других ведется интенсивная добыча песка и гравия. Поскольку проводимые работы связаны со вскрытием придонных грунтов, не исключена возможность миграции загрязнений в поверхностные горизонты воды и ухудшения условий водопользования населения.
В настоящее время отсутствуют соответствующие гигиенические рекомендации по проведению предупредительного и текущего санитарного контроля за осуществлением данного вида хозяйственной деятельности, что явилось основанием для выполнения специальных научных исследований.
Натурные наблюдения по изучению и оценке изменений качества воды водохранилищ проводили с 1990 г. на участках освоения Красноярского, Сокольско-11-Смыловского и Черепашинского месторождений песчано-гравийных смесей (ПГС), расположенных в границах 2-го пояса зон санитарной охраны Тураевского, Белоусовского, Чистопольского и пос. Камские Поляны водозаборов хозяйственно-питьевого назначения в весенний и летний гидрологические сезоны.
Следует отметить, что район Красноярского месторождения ПГС, находящийся на участке р.Камы, характеризуется преимущественно водо-хранилищным режимом; Куйбышевское водохранилище в зоне залегания Черепашинского и Сокольско-11-Смыловского месторождений в основном русловое.
Данные гидрологических характеристик за 1990-1992 гг. свидетельствуют о том, что уровни воды в период разработок (с апреля по сентябрь) поддерживаются в основном в пределах НПГ: 62 м для Нижнекамского и 53 м для Куйбышевского водохранилищ.
Максимальные расходы воды наблюдались весной; режим стока определяется попусками с вышележащих Камского, Боткинского и Нижнекамского гидроузлов, а также боковой приточно-стыо за счет стока рек Белой, Вятки, Шешмы и др. При этом наибольшие расходы отмечались в районе Черепашинского месторождения, где р.Кама находится практически в русловом режиме. Здесь же имели место и более высокие скорости течения воды, чем в наблюдаемом участке Нижнекамского водохранилища. Так, в районе пос.Красный Бор (средняя часть Нижнекамского водохранилища) скорость течения воды весной составила 0,90-0,42 м/с, за счет большого притока талых вод с верховьев р.Камы, а также за счет весеннего снеготаяния на р.Белой и других притоках. В нижней части водохранилища (у водозабора с.Бс-
лоус) скорость течения воды снижалась за счет значительного увеличения ширины водоема и составила 0,47-0,32 м/с. В летнюю межень скорость течения снизилась более чем в 2 раза и составила в районе пос.Красный Бор 0,45-0,10 м/с, водозабора с.Белоус — 0,32-0,11 м/с.
Скорость течения воды Куйбышевского водохранилища в районе Сокольско-11-Смыловского месторождения составила 0,52-0,16 м/с в меженный период, в районе Черепашинского месторождения
— 0,86-0,56 м/с в период половодья, у водозабора г.Чистополь она снижалась до 0,32-0,28 м/с.
Отбор проб осуществляли с поверхностного и придонного слоев воды в 300—800 м от правого и левого берегов в створах: 500 м выше по течению реки от работающего земснаряда, (фоновый створ), 500 м, 3 и 5 км ниже от земснаряда, 1 км выше и 1 км ниже места водозаборов хозяйственно-питьевых водопроводов. Изучали запах, цветность, мутность, взвешенные вещества, температуру, общую жесткость, рН, хлориды, сульфаты, железо, аммиак, нитриты, нитраты, окисляемость перманганатную БКП5, БПК20, ХПК, растворенный кислород, ПАВ, нефтепродукты, ядохимикаты, фенолы, свинец, кадмий, никель, хром, марганец, цинк, медь, коли-индекс (ЛКП), ОМЧ, коли-фаги.
Результаты гидрохимических исследований показали, что разработки нерудных строительных материалов осуществляются на водоемах, уже подверженных интенсивной антропогенной нагрузке. Современное качество воды ни на одном из контролируемых участков Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ не отвечает гигиеническим требованиям. Ранжирование водоемов по степени антропогенной нагрузки выявило максимальное неблагополучие в створе, расположенном в 500 м выше месторождений и у водозаборов сел Тураево и Белоус, пос. Камские Поляны, г.Чистополь, где регистрировалось «высокое» и «чрезвычайно высокое» загрязнение. При этом наиболее информативными оценочными показателями являются ХПК, БПК20, содержание фенолов, металлов
— кадмия, никеля, марганца. Установлено, что менее загрязнены участки в зоне ниже разрабатываемых карьеров, где качество воды соответствовало умеренной степени неблагополучия, а в районе Красноярского месторождения уровень загрязнения в период летней межени 1990 г. снижался до допустимого.
Донные отложения на исследованных участках Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ представляли собой песчано-илистые в районе месторождений ПГС и преимущественно илистые субстраты у водозаборов с большим содержанием органики. Результаты санитарно-химических ис-
следований их состава указывают на возможное вторичное загрязнение воды водохранилищ за счет осажденных фенолов, нефтепродуктов, СПАВ и других соединений. При этом более высокой загрязненностью отличались грунты у водозаборов, где величины изученных показателей были в десятки раз выше, чем в районе месторождений песчано-гравийных материалов.
Сравнение уровня загрязнения водоемов в сезонном аспекте выявило существенное сходство его пространственной динамики по продольной оси водохранилищ в различные гидрологические режимы. Несмотря на достоверные различия между отдельными показателями в летнюю межень и паводок, выделяются одни и тс же зоны загрязнения, связанные с влиянием объектов ведущих отраслей промышленности и крупных промышленных центров.
Технологический процесс добычи песка и гравия в изученных районах Нижнскамского и Куйбышевского водохранилищ сопровождается изменением условий формирования качества воды данных водных объектов. При проведении добычи основным фактором, отрицательно влияющим на санитарное состояние водоемов, является изъятие вскрышных пород, представленных преимущественно придонными загрязненными грунтами.
Приоритетными показателями загрязнения водоемов при освоении месторождений являются мутность и содержание взвешенных веществ, уровни которых в потоке воды на участках ниже разрабатываемых карьеров существенно увеличивались. Так, прирост их содержания по отношению к фону в районе Красноярского и Сокольско-11-Смылов-ского месторождений наблюдался уже в створе, расположенном в 500 м ниже земснаряда, был более выраженным по показателю взвешенных веществ. Если содержание взвешенных веществ на фоновом участке составляло в среднем 24,25 мг/л в половодье и 10,68 мг/л в летний сезон, то в указанном створе их уровень возрастал соответственно до 26,56 и 13,93 мг/л, т.е. максимально в 1,3 раза.
Технологический процесс разработки данных месторождений ПГС, сопровождаясь увеличением мутности и содержания взвешенных веществ, при любых исходных уровнях загрязнения воды и гидрологических режимах водоемов оказывал влияние на качество воды Нижнскамского и Куйбышевского водохранилищ. В створе, расположенном в 500 м ниже разрабатываемых карьеров, отмечалось постоянное возрастание количественного содержания органических веществ по БПКго и ХПК, нефтепродуктов, никеля и кадмия. Степень этого нарастания находилась в прямой зависимости от превышения мутности и количества взвешенных веществ. По мере удаления от места разработок наблюдалось снижение этих показателей в воде за счет развития процессов седиментации. При этом максимальная зона повышенных значений мутности и содержания взвешенных веществ и изменения показателей качества воды располагалась не более чем в 3 км ниже места проведения добычи и не достигала створов водозаборов хозяйственно-питьевого назначения. Процесс нормализации (по отношению к фону) имел место в основном на 5-м километре ниже земснаряда. Существенной разницы в уровнях бактериального загрязнения
воды по коли-индексу и ОМЧ, а также значимых сезонных различи!! практически не отмечалось. Во всех случаях наблюдалось снижение микробного загрязнения в процессе разработок по отношению к фону, хотя уровень ЛКП на данных участках водоемов значительно превышал по кали-индсксу допустимый гигиенический норматив.
Санитарные последствия влияния разработок нерудных строительных материалов находились в прямой зависимости от скорости течения воды. Превышение по отношению к фону скорости течения приводило к увеличению мутности и содержания взвешенных веществ и возрастанию уровней оценочных показателей качества воды. При этом более выраженное влияние имело место в весенний гидрологический сезон, когда наблюдались повышенные скорости течения и менее интенсивные процессы самоочищения воды.
Ведущим условием, определяющим степень влияния гидромеханизированных работ на санитарное состояние водоема, является исходный (фоновый) уровень загрязнения воды. Соответствие величины изученных показателей загрязнения водных объектов гигиенически допустимым (ПДК) обеспечивало нормативное качество воды водохранилищ на участках ниже разрабатываемого карьера. При превышении уровня загрязнения воды в фоновом створе допустимых параметров (6,46 мг Ог/л по БПК20 и 37,15 мг О2/Л по ХПК) разработка ПГС сопровождалась значительным возрастанием содержания органических веществ в воде—до 7,45 мг Ог/л по БПК20 и до 44,6 мг Ог/л по ХПК.
Освоение Чсрепашинского месторождения ПГС не оказывало выраженного влияния на качество воды Куйбышевского водохранилища. Это обусловлено тем, что в наблюдаемый период (весна 1990 г.) заканчивались разработки месторождения и изучение качества воды проводилось фактически на уже выработанном пространстве, т.е. на участке, где практически отсутствовали вскрышные грунты и вероятность вторичного загрязнения воды за счет донных отложений была минимальной, а непосредственная разработка полезной толщи (песка и гравия), залегающей ниже вскрышных грунтов (донных отложений), не сопровождалась существенным ухудшением качества воды. Тем не менее даже в этих условиях прослеживались тенденции и закономерности, характерные выявленным при анализе последствий влияния разработок выше отмеченных месторождений. Так, показатели мутности и содержания взвешенных веществ как основных факторов последствий разработок соответствовали степени изменения скорости течения; в соответствии с падением скорости течения в створе, расположенном в 500 м ниже земснаряда, в среднем на 10-25% наблюдалось снижение мутности (на 11,9-17,0%) и содержания взвешенных веществ (на 8,7-24,4%). Коэффициент корреляции между этими показателями составил соответственно 0,97 и 0,86.
Динамика изменений санитарно-химических и бактериологических параметров загрязнения воды коррелировала со степенью снижения мутности и содержания взвешенных веществ: уровень органического загрязнения по БПК20 уменьшался по отношению к фону на 15,2%, бактериального — по коли-индексу — на 22,3%, по ОМЧ—на 16,4%. Концентрация нефтепродуктов снижалась
в среднем на 19,6%, марганца, никеля, кадмия — на 17,7, 37,4 и 70,6% соответственно.
Снижение уровня загрязнения воды на данном участке водохранилища продолжалось на протяжении до 5 км ниже земснаряда, т.е. вплоть до створа водозабора г.Чистополя (примыкающего к месторождению), за исключением нефтепроуктов, содержание которых начало возрастать уже в 3 км ниже карьера, достигая у водозабора 5,6 ПДК. Характерным для данного района является высокое содержание фенолов в воде. Динамика этого показателя по створам наблюдения свидетельствует также об отстутствии влияния разработок на качество воды водоема, так как ниже разрабатываемого карьера их уровень снижался по отношению к фону и достигал на удалении до 3 км нормативных величин (0,001 мг/л).
В условиях ограниченной зоны (до 3 км) изменения качества воды, современного санитарного состояния и существующих гидрологических режимов Нижнекамского и Куйбышевского водохранилищ влияния работ по добыче песчано-гра-вийных материалов на качество воды у водозаборов сел Турасво и Белоус, пос. Камские Поляны и г.Чистополь, расположенных в 6-20 км ниже мест разработок по течению реки, практически не предполагается.
Принимая во внимание существующее санитарное состояние водных объектов, обеспечение безвредного и безопасного водопользования населения в районах освоения месторождений пссчано-гра-вийных материалов возможно только при осуществлении комплекса водоохранных мероприятий, обоснованного особенностями природных условий и технологией добычи песка и гравия. В качестве необходимых гигиенических требований при разработке обводненных месторождений рекомендуется следующее:
1. В связи с тем что максимальное загрязнение воды имеет место в процессе изъятия вскрышных грунтов, следует разрабатывать и внедрять экологически безопасные технологические решения, предусматривающие автоматически закрытую (методом засасывания) схему первого этапа работ по поднятию донных отложений и отвода их в места, согласованные с органами санэпиднадзора.
2. Разработка гигиенических обоснований оптимального размещения намечаемых к эксплуатации карьеров по отношению к водозаборам хозяйствсн-но-питьевого назначения и зонам рекреации с обеспечением разрыва между ними не менее 10 км с учетом скорости течения воды, гидрологических режимов и фонового качества воды.
3. Обоснование санитарных условий ведения добычных работ „(обоснование параметров карьера, типа и производительности добывающего оборудования, сроков проведения работ и т.д.), предотвращающих снижение надежности водопользования населения при добыче пссчано-гравийных материалов.
4. Разработка расчетного прогноза ожидаемых санитарных последствий освоения месторождений при составлении проекта соответствующих карьеров. При обосновании прогноза изменений санитарного состояния водоемов должны учитываться такие факторы, как скорость течения, фоновые параметры качества воды и ожидаемые приоритетные показатели ее загрязнения для изучаемого участка водного объекта, исходя из особенностей санитарной ситуации района освоения месторождения.
5. Организация лабораторного контроля за качеством воды в створах выше и ниже разрабатываемых карьеров и мест водопользования населения при проведении добычных работ с обязательным использованием таких информативных оценочных показателей, как мутность и содержание взвешенных веществ. Регламентация указанных показателей в увязке с исходным уровнем загрязнения водоемов является первоочередным требованием при проведении как предупредительного, так и текущего санитарного надзора в процессе освоения обводненных месторождений.
6. Определение объема и перечня контролируемых санитарно-химических и бактериологических показателей качества воды должно основываться на оценке исходного (фонового) состояния водоема, а также выявленных уровней превышения мутности и содержания взвешенных веществ. Увеличение последних допускается в местах хозяйственно-питьевого водопользования не более чем на 0,25 мг/л, в зонах рекреации — на 0,75 мг/л, при этих значениях не наблюдается ухудшения других показателей качества воды.
7. Определение необходимого комплекса и реализация эффективных природоохранных мероприятий, направленных на оздоровление водоемов и снижение исходного (фонового) уровня загрязнения воды.
Поступила 1S.06.94
S u ш m а г у. Effects of sand and gravel extraction on water quality of two reservoirs were assessed. Water quality was found to depend on flow velocity. Hygienic requirements to safe water use by population in places of such work were substantiated.
г
7
