Научная статья на тему 'Характеристика и оценка пригодности природных вод для целей орошения (на примере реки Урала)'

Характеристика и оценка пригодности природных вод для целей орошения (на примере реки Урала) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
356
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РЕКА УРАЛ / ГОРОДСКИЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ / КЛАСС КАЧЕСТВА ВОДЫ / ИНДЕКС ВУДИВИССА / ЗООБЕНТОС / RIVER URAL / MUNICIPAL PURIFICATION FACILITIES / WATER QUALITY GRADE / VUDIVISS INDEX / ZOO-BENTHOS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Шайхутдинова Анастасия Анатольевна, Куксанов Виталий Фёдорович, Кадыргулова Анжела Фанилевна, Трубникова Анастасия Сергеевна

Изучено качество природных вод, отобранных в реке Урале, используемых при орошении сельскохозяйственных угодий и объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. Установлено, что в результате очистки на городских очистных сооружениях концентрация фосфатов снижается в 3 раза при эффективности очистки 66,5%, но полученная концентрация данного загрязняющего вещества на выходе из очистных сооружений в 4,85 раза превышает ПДК. Концентрация ионов аммония в результате очистки снижается в 19,3 раза при эффективности очистки 94,8%, но концентрация перед выпуском в реку Урал превышает значение ПДК для воды водного объекта в 3,9 раза. Концентрация нитрит-ионов на выходе из очистных сооружений увеличивается в 3,9 раза. На выпуске наблюдается превышение ПДК в 6,6 раза, значение которого составляет 0,08 мг/дм3. Используемая в настоящее время технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод не позволяет обеспечивать достижение значений предельно допустимых концентраций. Необходимо снизить антропогенное влияние через изменение стоковых характеристик водных объектов и проводить мероприятия дефосфотации сточных вод.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Шайхутдинова Анастасия Анатольевна, Куксанов Виталий Фёдорович, Кадыргулова Анжела Фанилевна, Трубникова Анастасия Сергеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

NATURAL WATER QUALITY AND ASSESSMENT OF ITS SUITABILITY FOR IRRIGATION PURPOSES (ON THE PATTERN OF THE RIVER URAL)

The quality of natural water of the river Ural, which is used for irrigation of farm lands and fish-husbandry facilities, has been studied. It is found that the phosphates load has been three times reduced, with purification efficiency being 66.5%, as result of water purification at municipal treatment plants, though the waste load of the pollutant at the outlet from the construction exceeded the MAC by 4.85 times. The concentration of ammonium ions was 19.3 times reduced as result of purification, its effectiveness being 94.8%, though their concentration prior to the outlet into the river Ural was 3.9 times exceeding the maximum allowable concentration (MAC). The concentration of nitrite-ions at the water outlet from the treatment plants was 3.9 times increased. It has been observed that at the outlet the MAC was increased by 6.6 times, its value being 0.08 mg/dm3. The technology of domestic waste water purification used today is not capable to obtain the MAC values. It is necessary to reduce the anthropogenic effect by means of changing the outflow characteristics of water facilities and to take measures of waste waters dephosphotation

Текст научной работы на тему «Характеристика и оценка пригодности природных вод для целей орошения (на примере реки Урала)»

ется наиболее эффективным способом полива, чем бороздковый полив.

Литература

1. Садридинов С. Пути расширения эффективной системы сельского хозяйства Таджикистана // Экономика Таджикистана: стратегия развития. 2009. № 4. С. 56—70.

2. Абдулазизов М.Н., Бояркин И.В. Комплексное микробиологическое удобрение // Научно-производственное объединение НПО «Восток». Иркутск, 2008. С. 1—7.

3. Набиев Т.Н. Агротехнические особенности получения двух урожаев зерна в год в условиях Таджикистана: дисс. ... докт. с.-х. наук. М., 1995. 359 с.

4. Сардоров М.Н. Продуктивность и фотосинтетическая деятельность совмещённых посевов люцерны со злаковыми культурами в условиях Центрального Таджикистана: автореф. дисс. ... докт. с.-х. наук. Душанбе, 1997. 43 с.

5. Партоев К., Ясинов Ш.М., Сайдалиев Н.Х.Значение топинамбура в обеспечении продовольствием и горючего в Таджикистане (Ахамияти топинамбур дар таъмини озукавори ва сузишвори дар Точикистон). Душанбе, 2016. 167 с.

6. Партоев К., Ахмедов Х.М. О совмещённом посеве трёх культур в условиях Таджикистана // Совмещённые посевы полевых культур в севообороте агроландшафта: междунар. науч. экологич. конф. / Под ред. И.С. Белюченко. Краснодар, 2016. С. 18-21.

7. Партоев К. Интенсификация кормопроизводства путём совмещённого посева культур в условиях Таджикистана // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 88. С. 98-103.

8. Пулатов Я.Э. Водный режим кукурузы в Таджикистане. Душанбе: Ирфон, 1995. 330 с.

9. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1985. 334 с.

10. Партоев К., Сайдалиев Н.Изучение топинамбура в условиях Таджикистана // Проблемы развития АПК региона. 2016. Т. 1. № 1-1 (25). С. 62-65.

11. Ахмедов Х.М., Партоев К., Ташбаев Г.А.Топинамбур (ИгНаМш ТиЪггоът Ь.) — перспективная культура для производства биотоплива в Таджикистане // Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук. 2014. № 4 (157). С. 105—112.

Характеристика и оценка пригодности природных вод для целей орошения (на примере реки Урала)

А.А. Шайхутдинова, к.т.н., В.Ф. Куксанов, д.м.н., А.Ф. Ка-дыргулова, магистрант, А. С. Трубникова, магистрант, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

В водоснабжении населения, объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения Южного Урала особая роль отводится реке Уралу.

Народнохозяйственное значение Урала усиливается ещё и тем, что он протекает по территориям засушливых районов, где сельскохозяйственные угодья нуждаются в регулярном орошении и поливе. Поэтому рациональному использованию и охране вод бассейна реки Урала год от года уделяется всё большее внимание.

В бассейне р. Урала для аграрных целей используется 75% земельного фонда, из которых около 60% приходится на пашню. Почти по всей территории Оренбургской области устойчивая сельскохозяйственная деятельность возможна только на базе орошения с использованием воды из реки Урала.

Вместе с тем сельское хозяйство — один из основных поставщиков биогенных элементов (азота и фосфора) в водные объекты, в том числе в Урал [1]. Кроме того, данные вещества могут поступать в реку с городских и сельских очистных сооружений. В пределах г. Оренбурга в реку Урал осуществляется сброс стоков городских очистных сооружений выше впадения реки Сакмары [2].

Материал и методы исследования. Наблюдения за качеством поверхностных вод р. Урала в районе г. Оренбурга осуществляли на расстоянии 0,5 и 5 км ниже городских очистных сооружений.

В 2017 г. было проведено исследование с целью определения концентрации нитрит-, нитрат-, фосфат-ионов и ионов аммония на входе и выходе городских очистных сооружений.

Дополнительное исследование качества воды р. Урала было проведено по состоянию сообществ зообентоса.

Отбор и обработку образцов донных отложений реки Урала в контрольных створах производили в летний период 2017 г. Сбор количественных образцов бентоса производили дночерпателем Экмана—Берджи на тросе с площадью захвата 1/100 м2. Качественные образцы отбирали гидробиологическим скребком с длиной ножа 16 см.

Грунт промывали через сито (капроновый газ № 23) с размером ячеи 300 мкм. Образцы макро-зообентоса фиксировали 4-процентным раствором формальдегида. Бентос изучали в фиксированном состоянии с использованием световых микроскопов марки МБС-2 и $1апёа1!-25 (Саг^е1$8). Выбранные из проб организмы определяли по возможности до вида или более крупных таксономических рангов, просчитывали и взвешивали на аналитических весах.

Результаты исследования. Качественная характеристика поступающих и очищенных сточных вод приведена в таблице 1.

Нормативы ПДК различных веществ, утверждённые приказом Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбо-хозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» и СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод», также приведены в таблице 1 [3, 4].

По итогам проведённого исследования видно, что в результате очистки на городских очистных сооружениях концентрация фосфатов снижается в 3 раза (от 2,89 до 0,97 мг/дм3) при эффективности очистки 66,5%, но полученная концентрация

1. Качественная характеристика поступающих и очищенных сточных вод [2]

Показатель Концентрация загрязняющих веществ на входе ОСК, мг/дм3 Концентрация загрязняющих веществ на выходе ОСК, мг/дм3 Эффект очистки, % ПДК для воды рыбохозяйственных водоёмов, мг/дм3

Фосфат-ионы по фосфору 2,89 0,97 66,5 0,2

Аммоний-ион 37,56 1,95 94,8 0,5

Нитрит-ионы 0,14 0,53 - 0,08

Нитрат-ионы 0,28 39,16 - 40,0

данного загрязняющего вещества на выходе из очистных сооружений в 4,85 раза превышает ПДК, значение которого составляет 0,2 мг/дм3.

Концентрация ионов аммония в результате очистки снижается в 19,3 раза (с 37,56 до 1,95 мг/дм3) при эффективности очистки 94,8%, но концентрация перед выпуском в реку Урал превышает значение ПДК для воды рыбохозяйственного водного объекта в 3,9 раза, значение которого составляет 0,5 мг/дм3.

Концентрация нитрит-ионов на выходе из очистных сооружений увеличивается в 3,9 раза (с 0,14 до 0,53 мг/дм3). Очистка от данного загрязняющего вещества на городских очистных сооружениях не предусмотрена. На выпуске наблюдается превышение ПДК в 6,6 раза, значение которого составляет 0,08 мг/дм3.

Таким образом, используемая в настоящее время технология очистки хозяйственно-бытовых сточных вод не позволяет обеспечивать достижение значений предельно допустимых концентраций для воды водоёмов рыбохозяйственного назначения.

Азот и фосфор относятся к числу биогенных веществ. Накопление соединений азота и фосфора в поверхностных водных объектах приводит к развитию процессов эвтрофикации. В результате эвтрофикации условия обитания гидробионтов значительно ухудшаются.

Фосфор усиливает процесс усвоения растениями азота. Значительный рост водорослей приводит к эвтрофикации поверхностных водных объектов. В результате процесса эвтрофикации наблюдается повышенное развитие фитопланктона, зарослей в прибрежной зоне, водорослей, цветение воды и др. При содержании фосфора в водоёме в количестве 0,09—1,8 мг/л и нитрит-иона в количестве 0,9—3,5 мг/л наблюдается наибольший рост гидробионтов. 100 кг фитопланктона формируется за счёт 1 кг фосфора, поступающего в водоём [5].

Повышенное содержание биогенных веществ в поверхностных водных объектах приводит к угнетению и гибели рыбы. Деятельность человека приводит к наступлению антропогенной эвтрофикации природных вод. Биогенные элементы, в основном азот и фосфор, поступают в водоёмы с промышленными и бытовыми стоками, со сточными водами с сельскохозяйственных угодий и т. д. Это приводит к чрезмерному развитию альгофлоры, дефициту кислорода [6].

Дополнительно была проведена оценка состояния сообществ зообентоса в контрольном створе

г. Оренбурга на расстоянии 5 км ниже городских очистных сооружений. Полученные результаты представлены в таблице 2.

В исследуемых биотопах доминирующими организмами по численности являются Lestes sponsa (индекс доминирования равен 21%), Sigara striata (индекс доминирования равен 13,5%), Viviparus viviparus (индекс доминирования равен 13,5%).

2. Представители макрозообентоса бассейна реки Урала в пределах г. Оренбурга

Наименование Количество, шт. Вес, г

Gomphus vulgatissimus 1 0,0656

Lestes sponsa 31 0,1800

Tabanidaesp. 3 0,0463

Culex pipiens 2 0,0086

Tubifex tubifex 11 0,0655

Dytiscus latissimus L. 18 0,1626

Sigara striata 20 0,3476

Aphelocheirus aestivalis 1 0,1340

Nepacinerea L. 1 0,1148

Anodonta cygnea L. 1 0,0740

Physa sp. 4 0,5113

Viviparus viviparus 20 2,0894

Bithynia sp. 13 0,5817

Unio sp. 4 3,0819

Pisidium amnicum 9 0,3715

Sphaerium corneum 5 1,2831

Lymnaea palustris 15 2,7570

Всего 148 11,8749

3. Стандартная разборка бентосных проб

Организмы Достаточный предел определения

Губки отряд

Кишечнополостные отряд

Круглые черви класс

Плоские черви класс

Малощетинковые черви класс

Пиявки вид

Моллюски вид

Мшанки отряд

Высшие раки вид

Пауки вид

Клещи отряд

Стрекозы вид

Подёнки вид

Веснянки вид

Клопы вид

Жуки вид

Сетчатокрылые вид

Вислокрылки вид

Ручейники семейство

Комариные род

Звонцы вид

4. Рабочая шкала для определения биотического индекса

Группа организмов Присутствие или отсутствие вида Биотический индекс при общем количестве присутствующих групп

0-1 2-5 6-10 11-15 >15

Личинки веснянок >1 вида 1 вид 7 6 8 7 9 8 10 9

Личинки подёнок >1 вида 1 вид 6 5 7 6 8 7 9 8

Личинки ручейников >1 вида 1 вид 4 5 4 6 5 7 6 8 7

Бокоплав все вышеназванные виды отсутствуют 3 4 5 6 7

Водяной ослик все вышеназванные виды отсутствуют 2 3 4 5 6

Тубифициды и/или красные личинки хирономид все вышеназванные виды отсутствуют 1 2 3 4

Виды, не требовательные к кислороду все вышеназванные виды отсутствуют 0 1 2

5. Классификация качества воды

Класса качества воды Степень загрязнённости воды Биотический индекс

I очень чистая 10

II чистая 7-9

III умеренно загрязнённая 5-6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

IV загрязнённая 4

V грязная 2-3

VI очень грязная 0-1

По биомассе в биоценозе доминируют представители моллюсков: Viviparus viviparus, Unio sp., Sphaerium corneum, Lymnaea palustris, биомасса которых составляет 2,0894; 1,2831 и 2,7570 г соответственно.

Для оценки состояния донных биоценозов использовался индекс Вудивисса. Стандартная разборка бентосных организмов согласно данному методу представлена в таблице 3.

Общее число групп для отобранных проб варьировалось в пределах от 6 до 10.

В таблице 4 представлены виды-индикаторы, которые последовательно исчезают из воды при её загрязнении.

Согласно рабочей шкале для определения биотического индекса в р. Урале ниже сброса стоков представлены красные личинки хирономид, следовательно, биотический индекс равен 5.

В таблице 5 приведены результаты определения качества воды.

Исходя из таблицы 5 вода в исследуемом водоёме относится к III классу качества и характеризуется как умеренно загрязнённая.

Выводы. Вода в реку Урал в пределах городской территории Оренбурга из очистных сооружений поступает с загрязняющими веществами с превышением ПДК для водоёмов рыбохозяйственного значения в 3,9—6,6 раза по фосфору, аммонийному азоту и нитрит-ионам. В пределах значений ПДК находится содержание нефтепродуктов и ионов меди, что свидетельствует о необходимости снижения антропогенного влияния через изменение стоковых характеристик водных объектов и проведения мероприятий дефосфотации сточных вод.

Литература

1. Гидробиология реки Урала / Под общ. ред. Б.С. Драбкина. Челябинск: Южно-Уральское книжное издательство, 1971. 103 с.

2. Система менеджмента качества. Технологический регламент очистных сооружений канализации г. Оренбурга ТР 054.012014. Оренбург, 2014. 135 с.

3. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20.

4. СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод». М., 2000.

5. Шайхутдинова АА., Куксанов В.Ф., Князева А.Н. Исследование эффективности очистки хозяйственно-бытовых сточных вод города Оренбурга // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 4 (66). С. 240—243.

6. О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2015 году. Государственный доклад. М.: Минприроды России; НИА-Природа, 2016. 639 с.

Влияние культур овощекормового севооборота на запасы влаги в среднемощной торфяной почве Северного Зауралья

А.С. Моторин, д.с.-х.н, профессор, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Плодородие торфяных почв в значительной степени определяется её влажностью, с которой тесно связаны тепловой и питательный режимы,

а также урожайность всех выращиваемых культур [1, 2]. Вода в зависимости от её содержания в почве обладает различной подвижностью и разной степенью доступности растениям [3]. В связи с этим очень важно установить диапазон влажности, в пределах которого влага почвы легко доступна и

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.