CC BY
27
ЭКОЛОГИЯ
УДК 551.48+556 (470.325)
МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТРАНСГРАНИЧНЫХ РЕК БЕЛГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2012 г М.А. Петина
Белгородский государственный университет, ул. Победы, 85, г. Белгород, 308015, info@bsu. edu.ru
Belgorod State University, Pobeda St., 85, Belgorod, 308015, info@bsu. edu.ru
Рассмотрена межгодовая изменчивость характеристик загрязнения трансграничных рек Белгородской области на примере р. Ворск-ла. Выявлены и описаны основные факторы, определяющие качество ее вод и экологическое состояние речных экосистем. Установлено, что в верховье р. Ворсклы значимым фактором, определяющим загрязненность вод, являются сточные воды Яковлевского рудника, негативное воздействие которых прослеживается на расстоянии 68 км от места их сброса.
Ключевые слова: водный режим, источники загрязнения, орнодобывающий комплекс, предприятия пищевой промышленности, коммунально-бытовые стоки.
The article discusses the characteristics of interannual variability of pollution of transboundary rivers of the Belgorod region in case the river Vorskla. Identified and described the main factors determining the quality of its waters and the ecological status of river ecosystems. Found that in the upper river Vorskla significant factor in determining water pollution are sewage Yakovlev mine, and the impact of which can be traced at a distance of 68 km from their place of discharge .
Keywords: water regime, sources of pollution, mining complex, food industry, municipal sewage.
Самая крупная река в западной части Белгородской области Ворскла - левобережный приток р. Днепр. Истоки ее находятся в юго-восточной части Ивнянского района, недалеко от села Рождественское. Общая длина
реки 464 км, площадь водосбора - 14 700 км , в том числе в пределах региона ее протяженность - 114 км, а пло-плошадь водосбора - 2001 км2. Далее река протекает по Сумской области Украины (рис. 1).
Рис. 1. Картосхема размещения основных источников антропогенной нагрузки: 11 - Филиал Яковлевский рудник ООО «Металл-групп»; 12 - ЗАО «Томаровский мясокомбинат»; 13 - МУП «Борисов-каводоканал»; 14 - ОГУЗ Санаторий «Красиво»; 15 - ЗАО «Сахарный комбинат Большевик»
Отличительная особенность - значительная крутизна правых склонов долины и пологость левых. Долина р. Ворсклы имеет широко развитую пойму и
надпойменные террасы. Ширина речной долины постепенно возрастает от истока к устью от 3 до 11 км. Склоны долины асимметричны: левые склоны поло-
гие, с четкими террасами почти на всем протяжении, правые - крутые, террасированы слабее. Левобережные надпойменные террасы значительно шире правобережных.
Ширина реки - 20-40 м, глубина редко превышает 2-2,5 м. Средняя скорость течения невелика - 0,10,2 м/с. В целом река маловодная: средний годовой расход у г. Грайворон - около 5,4 м/с. Дно песчаное, на отдельных участках илистое. С каждым годом русло реки все более и более мелеет.
Водный режим характеризуется весенним половодьем, которое обычно начинается со второй половины марта, иногда в апреле и длится 1,0-1,5 мес. Подъем воды увеличивается в этот период на 1-3 м. Межень устанавливается в начале мая. Наиболее низкие уровни приходятся на август, сентябрь. В осенний период наблюдается небольшой подъем уровня воды. Замерзает река в 1-й декаде декабря и вскрывается во 2-й половине марта. В отдельные теплые зимы происходит вскрытие. Толщина льда достигает 20-50 см, а в суровые зимы - 70-80 см [1].
Основные антропогенные источники загрязнения для данного водного объекта - это предприятие по добыче железной руды - Яковлевский рудник (ООО «Металл-групп»), далее по течению предприятия пищевой промышленности ЗАО Томмясокомбинат, большой вклад в загрязнение реки вносит коммунальное хозяйство и, в частности, ОГУЗ Санаторий «Красиво».
Динамика поступления основных поллютантов в водный объект в течение последних лет в условных единицах представлена на рис. 2-4.
Год
-объём сброса
нефть -сульфаты
БПК -сух.ост -нитраты
взр.в-ва -хлориды - нитриты
Рис. 2. Сброс загрязняющих веществ филиала Яковлевский рудник ООО «Металл-групп», пгт. Яковлево
-1 -V- , , 1 1
1—I -
Год
—объём сброса ■ БПК взр.в-ва __ нефть
сух.ост > хлориды 1 сульфаты ■ нитраты
ХПК ф азот аммонистый —■-СПАВ фосфор
Жиры,масла
Яковлевский рудник является одним из крупнейших предприятий, которые непосредственно оказывают влияние на экологическое состояние р. Ворскла.
Год
- Объем сброса (тыс и3)
- БПК (тн) Взв. в-ва (тн) Нефть (тн)
-Сук. ост.(тн) -Хлориды (тн)
- Сульфаты (тн)
- ХПК(кимическое потребление кислорода) (тн) Азот аммонийный (кг)
Нитраты (кг) Нитриты (кг) С П А В (кг) Фосфор общий (кг) Железо (к[) Азот общии (кг) Жиры, масла (кг)
Рис. 3. Сброс загрязняющих веществ ЗАО «Томаровский мясокомбинат», пгт. Томаровка
Рис. 4. Сброс загрязняющих веществ ОГУЗ Санаторий «Красиво», Борисовский район
Горнодобывающий комплекс Яковлевского рудника базируется на богатых железных рудах Яковлев-ского месторождения, являющегося одним из крупнейших железорудных месторождений бассейна Курской магнитной аномалии. Откачиваемые шахтные воды Яковлевского рудника через два пруда попадают в р. Ворскла, которая является рекой рыбохозяйст-венного назначения.
По оценкам геоэкологов БелГУ, сбрасываемые шахтные воды рудника хлоридного натриевого состава с минерализацией 3,3-3,9 г/л, со слабощелочной средой, повышенной жесткостью (8,0-9,3 мг-экв/л). Например, для периода межени содержание всех загрязняющих веществ (кроме нитратов) после попадания шахтных вод в р. Ворскла увеличивается. Концентрация же нитратов, напротив, снижается. Это связано с тем, что их содержание в сточных водах всего 0,22 мг/л, в то время как в р. Ворскла выше сброса сточных вод эта величина составляет 2,85 мг/л [2, 3].
Можно сказать, что сточные воды Яковлевского рудника, разбавляя воды Ворсклы, снижают содержание нитратов, но затем вниз по течению концентрация нитратов снова увеличивается. На примере разбавления нитратов можно предположить положительную роль шахтных вод Яковлевского рудника как разбавляющего агента по группе загрязняющих веществ сельскохозяйственного происхождения.
Наибольшее влияние сточные воды Яковлевского рудника оказывают на содержание хлоридов, натрия, брома, бора, фтора в р. Ворскла.
Содержание хлоридов после сброса увеличивается в 8,9 раз по сравнению с тем значением, которое было до сброса, и составляет 1,6 ПДК. Через 33 км после сброса у с. Кустовое содержание хлоридов не превышает ПДК, а вниз по течению их концентрация снижается и у с. Козинка составляет 0,36 ПДК.
Содержание натрия после сброса сточных вод увеличивается в 9,89 раз и составляет 1,9 ПДК. Через
о
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
68 км после сброса у с. Хотмыжск концентрация натрия не превышает ПДК.
Содержание брома (1,18 ПДК) наблюдается только ниже сброса сточных вод: бром отсутствует и выше сброса, и у с. Кустовое.
Концентрация бора после сброса сточных вод увеличивается в 4,9 раза и составляет 1,25 ПДК. У с. Кустовое через 33 км ниже сброса содержание бора не превышает ПДК и у с. Козинка составляет 0,46 ПДК.
Концентрация фтора после сброса увеличивается в 3,6 раза и составляет 48,4 ПДК. Необходимо отметить, что и выше сброса сточных вод рудника содержание фтора высокое - 13,6 ПДК. У с. Козинка концентрация фтора достигает того значения, которое было до сброса сточных вод [4, 5].
Вышеприведенные данные показывают, что р. Ворск-ла в целом справляется с нагрузкой, которую оказывает Яковлевский рудник: концентрация загрязняющих веществ не превышает ПДК р.х. либо у с. Кустовое (33 км после сброса), либо у с. Хотмыжск (68 км после сброса).
Предприятия пищевой промышленности ЗАО Томмясокомбинат сбрасывают стоки с высокими концентрациями загрязнений. Сточные воды мясоперерабатывающих предприятий являются высококонцентрированными, с высоким содержанием жиров, соединений азота и фосфора, они не стабильны по качеству и количеству, в них концентрация превышает норму по показателям биохимических кислородо-содержащих веществ и взвешенных частиц.
Коммунально-бытовые стоки, например, сточные воды ОГУЗ Санатория «Красиво», являются причиной бактериального и органического загрязнения; возрастают минерализация воды, концентрация соединений азота, фосфора, хлоридов, сульфатов.
По результатам наблюдений за загрязненностью реки за период 1995-2009 гг. Старооскольской комплексной лабораторией ГУ «Белгородский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» Центрально-Черноземного межрегионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды количество отобранных и проанализированных проб воды на р. Вор-скла составило 80 [6].
В пункте наблюдений с. Козинка наиболее загрязненным является период с 1995 по 1999 г., когда вода р. Вор-скла оценивалась 4-м классом разряда А, грязная (таблица). Критическим показателем являлись взвешенные вещества. Характерными загрязнителями реки с повторяемостью концентраций выше ПДК более 50 % признаны фенолы (84 %), нефтепродукты (76 %), органические вещества по БПК5 и соединения меди (68 %), азот аммонийный (64 %), железо общее (56 %). Устойчива загрязненность фосфатами (32 %). Значение УКИЗВ составило 4,73. По значению коэффициента комплексности загрязненности воды (35,9 %) река относится ко II категории, когда загрязненность характеризуется по нескольким ингредиентам и показателям качества воды.
Результаты комплексной оценки р. Ворскла, у с. Козинка
Показатель Период наблюдений
1995-1999 2000-2004 2005-2009
Количество учитываемых ингредиентов 17 17 17
Количество загрязняющих ингредиентов 12 10 11
Количество критических показателей загрязненности воды (КПЗ) 1 1 1
Класс, разряд 4 А, грязная 3 Б, очень загрязненная 4, А грязная
Перечень КПЗ: ВВ ВВ ВВ
Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) 4,73 3,31 3,76
Коэффициент комплексности загрязненности воды Кк 35,9 19,8 26,7
Коэффициент комплексности высокого уровня загрязненности воды, Кк 3,1 0,5 1,4
В 2000-2004 гг. качество реки несколько улучшается и оценивается уже как очень загрязненная, 3 -й класс разряда Б. Критическими показателями по-прежнему являются взвешенные вещества. Характерными загрязнителями остаются нефтепродукты (56 %), до устойчивой снижается загрязненность азотом аммонийным (44 %), до неустойчивой - фенолами и железом общим (28 %), по БПК5 (24 %), соединениями меди и фосфатами (16 %). Значение УКИЗВ снизилось и составило 3,31, коэффициент комплексности - 19,8 %. Вода реки остается II категории, когда загрязненность реки характеризуется несколькими ингредиентами и показателями качества воды. В данный период отмечается относительное увеличение водности рек региона [6].
В 2005-2009 гг. вода реки вновь переходит в 4-й класс - грязная, разряд А. Критическим показателем остаются взвешенные вещества. Характерными загрязнителями остаются нефтепродукты (60 %), к ним присоединяются органические вещества по БПК5 (93 %); сохраняется устойчивой загрязненность азотом аммо-
нийным (47 %); до устойчивой возрастает загрязненность азотом нитритным (43 %). По-прежнему неустойчивым сохраняется уровень загрязненности железом общим и соединениями меди (27 %), фосфатами (20 %) и фенолами (17 %).
Значение УКИЗВ выросло до 3,76; коэффициент комплексности - до 26,7 %, вода сохраняет II категорию.
Количество загрязняющих ингредиентов и показателей качества вод в целом по р. Ворскла из 17, учитываемых в комплексной оценке, меняется от 12 в 19951999 гг. до 10 в 2000-2004 гг. Средние концентрации основных загрязняющих веществ за весь период наблюдений изменяются от 0,8 ПДК по фосфатам до 2,0 ПДК по нефтепродуктам; максимальные концентрации достигали 19 ПДК по железу общему и соединениям меди, 15 ПДК - по азоту нитритному, 8,0 ПДК - по нефтепродуктам и азоту аммонийному, 7,8 ПДК - по фосфатам, 5,0 ПДК - по фенолам, 4,0 ПДК - по БПК5.
За весь исследуемый период река характеризуется повышенным содержанием взвешенных веществ,
наибольшие концентрации достигали 85,4 (период 1995-1999 гг.), 53,2 мг/л (2000-2004 гг.).
Содержание взвешенных веществ меняется в течение года, несколько возрастая в период дождей и достигая наибольших значений в период паводков.
Содержание растворенного кислорода в пределах допустимых норм. Органическими веществами по ХПК и БПК5 река наиболее загрязнена в период половодья и летне-осенней межени, наибольшие значения отмечались в период 2005-2009 гг. В период летне-осенней межени 1995-1999 гг. фиксировались наибольшие концентрации аммонийного азота, зимней межени 2005-2009 гг. - нитритного и 1995-1999 гг.-нитратного азотов. В период летне-осенней межени в воде реки повышено содержание фосфатов, фенолов. Наибольшие концентрации железа общего фиксировались в зимнюю межень. Отсутствует существенная сезонная зависимость в загрязненности реки соединениями меди, цинка и нефтепродуктами.
Вышеприведенные данные показывают, что р. Вор-скла в целом справляется с нагрузкой, которую оказывают крупные источники антропогенного загрязнения, даже такой как Яковлевский рудник: по всем представленным компонентам (за исключением нитратов), которые прослеживаются на расстояние до 68 км после сброса сточных вод. Помимо антропогенного фактора, динамика изменения водного режима, связанная с колебаниями климата, вносит свои коррективы в уровень загрязнения водного объекта. Данные пограничного створа в с. Козинка (102 км после сброса) могут слу-
Поступила в редакцию_
жить надежным индикатором качества воды в трансграничной реке.
Работа выполнена при поддержке Госконтракта № П 1101 Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 - 2013 год».
Литература
1. Состояние окружающей среды и использование природ-
ных ресурсов Белгородской области в 2008 году: справочное пособие // П.М. Авраменко [и др.] / под ред. С.В. Лукина. Белгород, 2009. 248 с.
2. Аспекты конфликтности природопользования на приме-
ре Яковлевского рудника Белгородской области / А.Г. Корнилов [и др.] // Экологические системы и приборы. 2006. № 12. С. 30-38.
3. Корнилов А.Г., Петин А.Н., Копмыков С.Н. Оценка эко-
логического ущерба водным объектам (на примере деятельности предприятий горнодобывающего комплекса КМА) // Изменения состояния окружающей среды в странах содружества в условиях текущего изменения климата / отв. ред. В.М. Котляков. М., 2008. С. 213-219.
4. Сравнительная характеристика воздействия горнодобы-
вающих предприятий КМА на экологическую ситуацию рек Белгородской области / А.Г. Корнилов [и др.] // Горный информ.-анал. бюл. (науч.-техн. журн.). 2010. № 6. С. 134-139.
5. Руководство по химическому анализу поверхностных
вод суши. Ч. 1 / под ред. Л.В. Боевой. Ростов н/Д, 2009. С. 1044.
6. Фондовые материалы Центрально-Черноземного межре-
гионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
29 июня 2011 г
