CC BY
46
УДК 911.3
Д.А. Волков1
КАЧЕСТВО ВОД КЛЯЗЬМИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
В целях оценки современного состояния водоема в апреле и августе 2010 г. проведен отбор и последующий анализ проб воды. По результатам исследования установлено, что за время функционирования водохранилища концентрация хлоридов и минерального азота в воде увеличилась в несколько раз, однако для большинства анализируемых веществ предельно допустимые концентрации не достигнуты.
Ключевые слова: водохранилище, антропогенная деятельность, качество вод.
Введение. В начале XX в. в связи с развитием Москвы очень остро встала проблема снабжения питьевой водой, решение которой требовало привлечения нового источника, обеспечивающего не только подачу питьевой воды, но и нормальное санитарное состояние р. Москва. Таким источником воды стала р. Волга. Строительство канала, соединившего эти реки, комплексно разрешило водохозяйственную проблему города на длительный срок. Пятидесятилетнее развитие города и опыт эксплуатации канала полностью подтвердили правильность выбранного решения.
Канал имени Москвы был построен в 1937 г. и объединил 5 водохранилищ: Икшинское, Пестовское, Учинское, Клязьминское, Химкинское.
При создании канала имени Москвы и входящих в его систему водохранилищ наравне с задачей водоснабжения города и обводнения р. Москва необходимо было предусмотреть и другие функции системы канала, к которым относится и рекреация.
Рекреационная ценность водохранилищ объясняется следующими главными причинами [1]: водохранилища повышают рекреационную ценность и емкость ландшафтов, большинство водохранилищ находится в достаточно близкой доступности, природные условия и положение большинства водохранилищ благоприятны для рекреации.
Постановка проблемы и задачи исследования. Близость к мегаполису и естественная рекреационная привлекательность обусловили активное развитие рекреации в акваториях водохранилищ водораздельного бьефа канала имени Москвы.
Одним из крупных центров рекреации стало Клязьминское водохранилище. К его основным функциям относятся: водоснабжение, судоходство и энергетика [3], однако в последние годы все большее значение приобрела рекреационная функция.
Число населения, отдыхающего как на берегах Клязьминского водохранилища, так и на других водоемах росло быстрым темпом, о чем свидетельствуют следующие данные посещаемости акваторий водных объектов Подмосковья: 1961 г. — 687 тыс., 1965 г. — 1009 тыс., 1969 г. — 1500 тыс., 1970 г. — 9600 тыс. [8]. В 2000 г. только на Клязьминском водохранилище их
число варьировало от 10 200 до 15 100 тыс. [5]. На берегах водоема представлена неорганизованная и организованная рекреация: дома отдыха, территории яхт-клубов и т.д. В настоящее время на Клязьминском водохранилище насчитывается 67 мест рекреации. Кроме того, с начала 90-х гг. XX в. в связи с изменением экономической ситуации в стране началось активное развитие селитебных территорий за счет строительства дач и коттеджных поселков, в том числе в водоохраной зоне.
Цель работы — оценка современного состояния и качества вод Клязьминского водохранилища, служащего источником питьевого водоснабжения г. Москва. Проблема актуальна в связи с возросшей антропогенной нагрузкой на акваторию и прилегающие к водохранилищу территории.
Это определило постановку и решение следующих задач: 1) выявление факторов, определяющих качество вод водохранилища; 2) оценка качества вод водохранилища; 3) анализ распределения веществ в водохранилище.
Материалы и методы. Для определения качества вод водохранилища и последующего анализа распределения веществ автором в апреле и августе 2010 г. проведен отбор проб воды. Анализ проб, отобранных в апреле, позволяет определить концентрацию веществ в период их обильного вноса в половодье, а также установить их содержание до начала сезона рекреации. Период второго отбора проб отражает концентрацию веществ после окончания активной фазы сезона рекреации.
Пробы отбирались на 10 постах, отличающихся положением относительно основных источников поступления веществ и антропогенной нагрузкой (рис. 1).
Основной упор при выборе пунктов отбора проб воды был сделан на восточную часть водоема, как наиболее подверженную антропогенному воздействию вследствие большего скопления источников негативного воздействия и замедленного разбавления вод, что обусловлено отдаленностью от устья р. Клязьма и основной трассы канала имени Москвы — источника поступления более чистой воды.
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет, кафедра рационального природопользования, аспирант; e-mail: dmitriyavk@rambler.ru
Рис. 1. Схема расположения пунктов отбора проб
Анализировали в отобранных пробах основные вещества, которые могут быть использованы в качестве индикаторных показателей, отражающих ухудшение санитарного состояния водного объекта, т.е. хлориды, аммонийный и нитратный азот, нефтепродукты. Кроме того, проанализировано содержание марганца — элемента, содержащегося в количестве, превышающем ПДК, в воде водохранилища на протяжении всего его существования. Анализ выполнен в лаборатории Государственного учреждения «Московский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды региональными функциями» по стандартным методикам на следующее показатели: хлориды (РД52.24.407—2006), нитратный азот (РД52.24.380-2006), аммонийный азот (РД.52.24.383-2005), марганец (РД.52.24.377—95), нефтепродукты (ПНДФ 14.1:2:4.128-98).
Обсуждение результатов. Установлено, что концентрация веществ в апреле оказалась выше, чем в
августе (таблица). Обильный внос веществ в апреле связан в первую очередь с половодьем. Талый сток с водосборной территории, составляющей около 454 км2, выносит с полей, городских, сельских и промышленных территорий большой объем веществ, накопленных в первую очередь в снежном покрове. Повышенная концентрация веществ в районе западного и центрального плесов указывает в качестве основного источника поступления загрязненных вод в период половодья р. Клязьма. Сток с прилегающих к водохранилищу территорий влияет локально.
Значительно снижается концентрация анализируемых веществ в водохранилище в период с апреля по август в первую очередь в результате поступления более чистой волжской воды по каналу имени Москвы и во вторую очередь вследствие самоочищающей способности водоема. При этом в Клязьминском водохранилище происходит доочищение поступившей волжской воды. Отмечено, что по таким
Концентрация веществ в воде Клязьминского водохранилища в 2010 г., мг/л
Показатель рН Хлориды Нитратный азот Аммонийный азот Марганец Нефтепродукты
Время отбора апрель август апрель август апрель август апрель август апрель август апрель август
Пункт 10 8,06 7,69 19,9 5,0 1,64 0,54 1,0 0,5 0,253 0,094 0,03 0,02
Пункт 1 8,05 7,61 19,9 5,0 1,62 0,46 1,3 0,5 0,213 0,027 0,06 0,02
Пункт 2 8,02 7,61 18,3 3,3 1,6 0,42 1,4 0,5 0,212 0,029 0,06 0,02
Пункт 3 7,99 7,63 18,3 5,0 1,36 0,52 1,2 0,5 0,247 0,034 0,04 0,02
Пункт 4 7,93 7,54 16,6 5,0 1,42 0,5 1,0 0,6 0,236 0,037 0,04 0,02
Пункт 5 7,88 7,58 18,3 6,6 0,8 0,48 1,0 0,5 0,22 0,033 0,06 0,02
Пункт 6 7,75 7,61 16,6 10 1,36 0,54 0,9 0,4 0,267 0,027 0,02 0,02
Пункт 7 7,84 7,67 16,6 8,3 1,34 0,47 1,0 0,4 0,253 0,029 0,05 0,02
Пункт 8 7,88 7,63 11,6 8,3 0,78 0,3 0,8 0,5 0,267 0,024 0,03 0,02
Пункт 9 7,95 7,78 13,3 11,6 1,12 0,18 0,6 0,3 0,251 0,023 0,03 0,02
Среднее 7,94 7,64 16,9 6,81 1,30 0,44 1,02 0,47 0,24 0,04 0,04 0,02
ПДК, по [7] 6,5-8,5 300 9,0 0,39 0,01 0,05
25 ВМУ, география, № 4
показателям, как цветность, перманганатная окисляе-мость, содержание аммонийного азота, количество фитопланктона, качество воды в Клязьминском водохранилище улучшается по сравнению с другими водохранилищами, расположенными выше по каналу имени Москвы. Главная роль канала имени Москвы в очищении водоема определяется также объемом поступающей воды. Так, при максимальной подаче воды по каналу имени Москвы (с учетом установки 5 агрегатов большей производительности), составляющей 79—80 м3/с [3], общий объем воды, поступившей в летний период (июнь-сентябрь), составит около 832,7 млн м3, тогда как общий сток с водосборной территории р. Клязьма выше Пироговской плотины в период лето-осень —32,4 млн м3 [6]. Детальнее рассмотрим данные по отдельным веществам.
Хлориды. Среднее содержание хлоридов в апреле составляло 16,94 мг/л, что значительно ниже, чем ПДК для водоемов рыбохозяйственного значения. Максимальная концентрация — 19,9 мг/л, минимальная — 11,6 мг/л. К августу среднее содержание хлоридов снизилось в 2,5 раза и составило 6,8 мг/л. Максимальная концентрация в августе составила 11,6 мг/л, минимальная — 3,3 мг/л (рис. 2).
В распределении хлоридов по акватории водохранилища отмечены противоположные тенденции в период половодья и межени (рис. 2).
Во время половодья в восточной части водохранилища отмечается более низкое содержание хлоридов, чем в центральной и западной частях, что обусловлено их удаленностью от основного источника поступления веществ в данный период, т.е. от р. Клязьма. Влияние вод Клязьмы на водохранилище изучали еще в первые годы его эксплуатации путем определения величины щелочности в разных его частях. Отмечено, что воды водохранилища у деревни Ново-Александрово разбавлены паводочными водами р. Клязьма на 75%, у д. Чиверево на 50%, у д. Осташково на 20%, у д. Пирогово на 12% [4]. Таким образом, влияние р. Клязьма невелико в восточной части водохранилища, где большее значение приобретает местный сток.
В период межени наиболее высокая концентрация хлоридов выявлена в восточной части водохранилища, что обусловлено антропогенным влиянием и замедленным разбавлением вод восточного плеса, находящегося в стороне от основной трассы канала
Рис. 2. Содержание хлоридов в воде Клязьминского водохранилища,
100 мг/л
имени Москвы. Антропогенный пресс представлен в первую очередь коттеджной застройкой, а также организованной и неорганизованной рекреацией, причем неорганизованная рекреация имеет большое распространение и как следствие оказывает большее негативное влияние. В центральной и западной частях водохранилища содержание хлоридов ниже.
Ретроспективный анализ содержания хлоридов показал, что за срок более 70 лет эксплуатации водохранилища концентрация хлоридов возросла в несколько раз. Так, во второй половине 40-х гг. XX в. их содержание колебалось в пределах 1,0—5,0 мг/л [4], в 60-х гг. отмечено увеличение их содержания более чем в 2 раза [2], в настоящее время их максимальная концентрация возросла практически до 20 мг/л, а минимальная составляет уже более 1 мг/л. Это следствие увеличение общего загрязнения водохранилища и его притоков в результате усиления антропогенного воздействия на водосборной площади водоема, в том числе за счет рекреации.
Концентрация хлоридов в августе в местах рекреации оказалась, как и предполагалось, выше средних значений для этой части водохранилища, тогда как в тех же местах в апреле она была ниже. В 10 м от береговой линии зоны отдыха «Бухта радости» концентрация хлоридов была в 1,2 раза выше, чем в 250 м от берега. В зоне отдыха «Лодочная станция» (вершина Второго залива) их концентрация достигла 8,3 мг/л. Учитывая снижение концентрации хлоридов за счет разбавления и относительно низкую рекреационную нагрузку в день отбора проб, можно предположить, что локальные значения концентрации хлоридов окажутся выше в дни более высокой антропогенной нагрузки, т.е. в выходные и праздничные дни.
Азотные формы. Содержание аммонийного азота в местах рекреации также были примерно в 1,2 раза выше, чем его средние значения для восточной части водохранилища. В августе наблюдалось равномерное распределение концентрации аммонийного азота по акватории, что отмечалось и во второй половине 40-х г. XX в.
В период половодья, как и в случае с хлоридами, более низкое содержание аммонийного азота приходилось на восточную часть водохранилища, а более высокое выявлено в центральной части водохранилища, у входа канала имени Москвы, где была зафиксирована максимальная концентрация — 1,4 мг/л. Повышенная концентрация в этом районе связана как с влиянием стока р. Клязьма, так и с особенностями прибрежной территории — это бывшие сельскохозяйственные поля, которые в настоящее время застраиваются. Таким образом, с незащищенных лесной растительностью территорий происходит активный вынос веществ, в том числе накопленных в почве остатков азотных удобрений.
Концентрация нитратного азота также выше в центральной части водохранилища, его
максимальное содержание обнаружено в западной части (напротив д. Семкино) — 1,64 мг/л. В период половодья отмечается резкое снижение концентрации от Центрального плеса к Восточному на узком участке, где установлен их минимум (0,8 мг/л).
Примерно в том же районе в августе наблюдается повышенная концентрация нитратного азота, это обусловлено обилием мест рекреации (дома отдыха, яхт-клубы, пляжи и др.). В прибрежных частях рекреационных мест содержание нитратного азота было еще выше. Так, в 10 м от берега зоны отдыха «Бухта радости» его содержание в 1,2 раза выше, чем в 250 м от берега. Минимальная летняя концентрация отмечена в районе Пироговской плотины (восточная часть), где составляла 0,18 мг/л.
Низкая концентрация минерального азота летом наряду с другими причинами обусловлена их расходом в процессе фотосинтеза.
Концентрация аммонийного азота во второй половине 40-х г. XX в. варьировала от 0,02 до 0,06 мг/л в летний период, нитратного азота — достигала 0,11 мг/л в зимний период. В период половодья максимальные значения аммонийной и нитратной форм азота достигали 0,22 и 0,25 мг/л соответственно [4]. В настоящее время в летний период минимальная концентрация аммонийного азота составляет 0,3 мг/л, нитратного азота — 0,2 мг/л. Таким образом, минимальное содержание азотных форм на сегодняшний день сопоставимо с их наибольшим содержанием во второй половине 40-х гг. XX в.
Нефтепродукты. Содержание нефтепродуктов — один из важных показателей степени антропогенного пресса и качества воды в водоеме. Несмотря на активную рекреационную деятельность на воде (моторные лодки, яхты и т.д.) в летний период, содержание нефтепродуктов практически не обнаружено (<0,02 мг/л). В апреле же отмечены случаи незначительного превышения концентрации над ПДК напротив с. Троицкое — 0,06 мг/л.
Марганец. Высокая концентрация марганца отмечена на протяжении всего времени существования водохранилища. Так, в начале 60-х гг. XX в. его содержание варьировало от 0,22 до 0,68 мг/л в весенний период [2]. В настоящее время концентрация марганца в апреле изменяется от 0,21 до 0,27 мг/л. Минимальная концентрация отмечена в августе на уровне 0,023 мг/л (2,3 ПДК) в районе Пироговской плотины.
Таким образом, концентрация анализируемых веществ в Клязьминском водохранилище возросла по сравнению с первыми годами его существования. Так, в среднем концентрация хлоридов увеличилась в 3-4 раза, аммонийного азота более чем в 5 раз, нитратного азота в 2 раза. Очевидно, что причина этого кроется в увеличении антропогенного пресса
Рис. 3. Значения индекса комплексного загрязнения вод Клязьминского водохранилища в 2010 г.
как в прибрежной зоне водохранилища, так и на территории его водосборной площади.
Для анализа степени комплексного загрязнения вод применен следующий индекс (К):
"СГ
-N07
-нефт
к =
ПДКС1- ПДКШ- ПДКцн; ПДКнефт
где С — концентрация соответствующего вещества. При анализе значений индекса видно, что наибольшая разница в качестве воды водохранилища в апреле и в августе отмечается в Центральном плесе, тогда как в Восточном плесе эта разница не столь высока (рис. 3). Этот факт подчеркивает значимость Клязьмы в период половодья в качестве основного источника поступления веществ в водохранилище, а также роль местного стока как основного источника поступления веществ в летний период. Небольшая разница в содержании анализированных веществ в восточной части водоема в разное время года напрямую отражает замедленный процесс разбавления в ней воды, что обусловлено удалением от основной трассы канала имени Москвы и устья р. Клязьма.
В результате анализа концентрации веществ за 2 года (2009-2010) выявлено, что, несмотря на незначительные различия, их распределение по акватории водохранилища остается в целом постоянным. Таким образом, содержание веществ в водохранилище от года к году может незначительно изменяться, что обусловлено такими факторами, как степень рекреационной нагрузки, погодные условия, однако тенденция распределения концентраций веществ по водохранилищу остается постоянной.
Выводы. 1. За время существования водохранилища концентрация хлоридов и минерального азота в воде увеличилась в несколько раз, что связано с возросшей антропогенной нагрузкой на его водосборной территории.
2. Содержание большинства анализируемых веществ еще не достигло ПДК. Исключение составляют марганец (до 27 ПДК) и аммонийный азот (до 3,6 ПДК) в период половодья.
3. В течение года наибольшая концентрация веществ отмечена в период половодья. Наиболее загрязненные участки водохранилища — Западный и Центральный плесы, в первую очередь за счет влияния стока р. Клязьма.
4. За летний период концентрация веществ во всех пунктах наблюдения за состоянием вод водохранилища снижается. При этом наиболее загрязнен Восточный плес за счет замедленного процесса разбавления вод и более сильной антропогенной нагрузки.
5. Как показали наши исследования, в настоящее время водохранилище способно к очищению как за
счет процессов, происходящих внутри самого водохранилища, так и за счет обильного притока волжской воды. Антропогенная деятельность, в том числе рекреационная, на водосборной территории не наносит серьезного ущерба качеству воды водохранилища, однако очевидно, что ее влияние возросло по сравнению с первыми годами его функционирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авакян А.Б., Салтанкин В.П., Шарапов В.А. Водохранилища. М.: Мысль, 1987.
2. Авдиевич Н.М., Борзакова А.А., Вельмина Е.С. Клязьминское водохранилище — источник водоснабжения // Городское хозяйство Москвы. 1962. № 8. С. 25—26.
3. Государственный доклад «О состоянии и использовании водных ресурсов по Московской области в 2009 году». М., 2010.
4. Изъюрова А.И. Гидрохимия Клязьминского водохранилища в 1946 году // Загрязнение и самоочищение водоемов / Тр. экспедиции по изучению водохранилищ питьевого назначения. Вып. I. Клязьминское водохранилище. М., 1948. С. 48-69.
5. Ланцова И.В. Геоэкологическая оценка и рациональное использование рекреационного потенциала береговых зон водохранилищ: Автореф. докт. дисс. М., 2009.
6. Могилевский Я.А. Санитарный очерк Клязьминского водохранилища и его бассейн // Загрязнение и самоочищение водоемов / Тр. экспедиции по изучению водохранилищ питьевого назначения. Вып. I. Клязьминское водохранилище. М., 1948. С. 21-31.
7. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНИРО, 1999.
8. Шарабура Т.Д. Физико-географические условия и вопросы использования водохранилищ Подмосковья: Автореф. дисс. ... канд. геогр. наук. М., 1974.
Поступила в редакцию 30.11.2010
D.A. Volkov
WATER QUALITY IN THE KLYAZMA WATER RESERVOIR
At the beginning of the 20th century the rapid growth of the Moscow city put the urgent problem of its water supply. It became necessary to find a new source of water for both drinking water supply and providing good sanitary conditions of the city. A canal was built to connect the Volga River with the Moskva River and the water resource problem has been solved for several decades.
Due to their natural recreation potential and the closeness to the agglomeration water reservoirs of the Moscow canal, and the Klyazma water reservoir among them, were intensively used for recreation purposes. The growing recreational pressure makes it necessary to evaluate the present-day state of the water body and the quality of its water. Samples of water were taken at 10 gauges during April and August 2010.
The results of analysis show that during the period of the reservoir functioning concentrations of water pollutants increased several times because of the growing anthropogenic pressure. For the majority of analyzed compounds they are still below the maximum permissible concentrations. The highest values are characteristic of the spring high water period, while in summer they fall down all over the reservoir.
Key words: water reservoir, anthropogenic activities, recreation pollutants.
