CC BY
52
1 2 © Саликова Н.С. , Уралбаева А.А.
12
Ст. преподаватель, к.х.н.; магистрант, кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности
и защиты окружающей среды, Кокшетауский университет им. А. Мырзахметова
МОНИТОРИНГ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ АКМОЛИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Аннотация
Исследуется гидрохимический состав воды р. Есиль в пределах Акмолинской области. Изучено содержание главных ионов, биогенных и неорганических ионов, тяжелых металлов в сезонной и годичной динамике. Установлены природные и антропогенные факторы, определяющие содержание макро- и микроионов, рассчитан комплексный индекс загрязнения воды.
Ключевые слова: р. Есиль, Акмолинская область, качество поверхностных вод, ионный состав, комплексный индекс загрязнения.
Keywords: r. Yesil, Akmola region, the quality of surface water, ionic composition, complex pollution index.
Введение. Мониторинг качества поверхностных вод, используемых в целях питьевого водоснабжения, рекреации, рыболовства имеет важное значение для сохранения здоровья человека. Системный мониторинг поверхностных вод позволяет своевременно выявить имеющиеся отклонения качества от установленных нормативов, обнаружить источники негативного воздействия. Государство, гарантируя народу право на благоприятную обстановку и качество окружающей среды [1], осуществляет мониторинг качества окружающей среды, в том числе и качества поверхностных водоемов. Пункты наблюдения за загрязнением поверхностных вод совмещены с гидрологическими станциями и постами. При этом обязательным является определение не только гидрохимических, но и гидрологических характеристик (расходов и уровней воды, средней скорости потока и т.д.) [2].
Имеется значительное число публикаций, посвященных изучению гидрохимического состава поверхностных вод Северного Казахстана [3-5]. Однако, комплексная оценка загрязненности поверхностных вод Акмолинской области по гидрохимическим показателям в работах ученых в последние годы не встречается. В месте с тем, с повышением численности населения в городах, расположенных ниже по течению реки Ишим от г. Астаны до границ Акмолинской области и с ежегодным увеличением техногенной нагрузки на поверхностные водоемы, оценка качества поверхностных водоемов Акмолинской области по комплексному индексу загрязнения является актуальной. Не менее актуальным является оценка пригодности поверхностных водоемов Акмолинской области для питьевого и рыбохозяйственного водопользования.
Материалы и методы. В статье использованы результаты, полученные в системе мониторинга поверхностных вод РГП «Казгидромет» по Акмолинской области с авторским участием за период 2013-2015 гг. В результате научного исследования проанализированы данные мониторинга гидрохимических показателей (более 40 физико-химических показателей) за 2013-2015 гг. в сезонной и годичной динамике.
Отбор проб и анализ органолептических, физико-химических показателей осуществлен стандартными методами, включенных в государственный реестр методов измерений Республики Казахстан -фотометрический, гравиметрический, йодометрический, титриметрический, потенциометрический, органолептический.
Оценка соответствия природных вод санитарно-гигиеническим нормативам
© Саликова Н.С., Уралбаева А.А., 2016 г.
осуществлялась на сравнении с ПДКп.в. (предельно-допустимая концентрация поверхностных водоемов), когда содержание иона или вещества сравнивается с ПДКв (ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения) и ПДКвр (ПДК водных объектов рыбохозяйственного назначения) [6, 7], в качестве ПДКп.в. устанавливаются более жесткие нормативы из существующих.
В качестве объектов исследования выбраны - р. Есиль (Ишим). В статье дана комплексная оценка состояния и загрязнения воды реки Есиль в пределах Акмолинской области.
Результаты и их обсуждение. Характерными особенностями формирования стока р. Ишим (р. Есиль) в пределах Казахского мелкосопочника, являются большие уклоны исследуемой территории и геологическое строение. Гранитные интрузии, образующие возвышенные массивы и отличающиеся трещиноватостью горных пород, способствуют формированию горизонтов пресных подземных вод. Эти воды играют определенную роль в питании поверхностных водотоков, в том числе и р. Есиль, даже в летнее время.
Вместе с тем, районы пролювиально-делювиальных и древнеаллювиальных отложений широких долинообразных понижений и замкнутых впадин зачастую оказываются чрезмерно глинистыми и формируют соленые подземные воды, повышающих содержание солей в поверхностных водоемах [8, 9].
Совокупность природных факторов и антропогенных воздействий формируют геохимический состав р. Есиль в пределах Акмолинской области.
По органолептическим и обобщенным показателям вода р. Есиль соответствует требованиям, предъявляемым к поверхностным водам: величина водородного показателя находится в пределах нормы (в среднем рН = 8,15), насыщение кислородом - не менее 82% с закономерным понижением до 52% в зимнюю межень; средние показатели цветности - 24 градуса, прозрачности - 25 см, запаха - 0 баллов.
Одной из геохимических особенностей р. Есиль на исследуемом участке является повышенная минерализация (таблица 1).
Таблица 1
Содержание главных ионов в воде р. Есиль в пределах Акмолинской области, мг/дм
Год Минерализация НСО3 сг 50^"
2013 486- 1802 123-411 71-408 60 - 363
1195 233 1240 176
2014 561-1765 146-426 42-330 Б6-352
1220 286 1&5 7П4
2015 353- 1856 144-496 57-420 60-410
1240 333 266 251
Примечание: числитель - пределы колебаний показателей от минимального до максимального в течение года; знаменатель - среднее из значений показателя за 12 месяцев
Установлено, что р. Есиль на исследуемом участке относится к солоноватым водам с минерализацией, превышающей этот показатель в р. Есиль ниже по течению - на севере Северо-Казахстанской области, в районе г. Петропавловска, средняя величина общей минерализации за последние 5 лет не превышала значения 820 мг/дм [10].
Анализ сезонной динамики (в частности, за 2015 год) показал, что в период ледостава, за счет питания р. Есиль подземными водами, минерализация воды повышается до 1856 мг/м3, понижаясь в весенне-летний период до 353 г/м3. Аналогичная сезонная динамика отмечена и для остальных главных ионов. Например, содержание гидрокарбонат-иона, с таянием ледового покрова и повышением температуры окружающей среды, в воде р. Есиль
33
понижается с 496 мг/м в январе до 144 мг/м в мае, что связано с понижением растворимости углекислого газа в теплые периоды.
По содержанию главных ионов, вода р. Есиль относится к гидрокарбонатно классу с высоким содержанием ионов кальция (диапазон варьирования за 3 года - 75-84 мг/м3) и
натрия (сумма ионов натрия и калия варьирует за 3 года в интервале 166-188 мг/м ). Содержание сульфат ионов превышает допустимые нормы в среднем в 2 раза, его концентрация за последние 3 года увеличилась с 1,75 ПДКп.в. (2013 г.) до 2,51 ПДКп.в. (2015 г.), что может быть объяснено увеличением антропогенных нагрузок в столичной области.
Поскольку водосбор исследуемой реки является зоной активного земледелия, зоной интенсивного сельскохозяйственного производства, содержание биогенных ионов, и в первую очередь, соединений азота и фосфора, в воде р. Есиль будет отмечаться во все сезоны (рисунок 1).
Рис. 1 - Сезонные изменения биогенных и неорганических ионов в воде р. Есиль в пределах Акмолинской области, мг/дм3
Наибольшие значения биогенных элементов наблюдаются в период половодья, в марте месяце (для соединений азота), а также в летне-осенний период, когда происходит распад органических веществ растений водоемов (фосфат ионы). Содержание ионов железа проходит через максимум в июне (2,82 ПДК), по среднегодовому значению не превышая 0,9 ПДКп.в.
Повышенные концентрации ионов железа, а также меди, цинка и марганца (таблица 2) обусловлены как антропогенным влиянием столицы, интенсивное промышленное развитие которой наблюдается в последние годы, так и природными процессами. Водосборная площадь реки расположена в зонах рудопроявлений сульфидных и других руд, приуроченных к интрузивным породам различного состава, участвующих в формировании химического состава поверхностных вод. Поступление микроэлементов в воды возможно и при выветривании, в результате чего высвобождаются и поступают в поверхностные воды катионы свинца, меди, железа, кобальта, марганца и др. [11; 12]. Содержание тяжелых и редкоземельных металлов - свинца, бериллия, кобальта, алюминия и никеля - не превышают нормативов.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в воде р Есиль в пределах Акмолинской области,
кратность ПДКп.в.
Год Медь Цинк Марганец
2013 3,2 - 7,7 4,3 0,5-3,3 1,78 1,2-8,1 3,3
2014 0,7- 5,4 0,5 - 2,6 2,8-32,9
3,1 1,6 17,9
2015 2,3 - 9,3 1,54- 2,96 6,3 33,9
4,4 1,46 9,69
Расчет индекса загрязнения воды [13] по загрязняющим веществам - тяжелым металлам (ИЗВт.м. = 5,1) и главным ионам (ИЗВг.и. = 2,51) характеризует воды р. Есиль в пределах Акмолинской области как воды «высокого уровня загрязнения» (КИЗВ = 3,84). По обобщенным показателям и содержанию биогенных веществ вода р. Есиль является «нормативно чистой».
Таким образом, гидрохимический состав поверхностных вод р. Есиль в пределах Акмолинской области определяется сложным сочетанием геолого-геоморфологической обстановки и природных гидроклиматических процессов, происходящих на водосборе реки. Современная антропогенная нагрузка и усиливающиеся техногенные процессы изменяют гидрохимические параметры воды в сторону ухудшения их качества. В гидрохимическом режиме исследуемой реки отчетливо проявляются сезонные закономерности.
Литература
1. Конституция Республики Казахстан от 30 августа 1995 г. (с изменениями и дополнениями на 02.02.2012).
2. www.kazhydromet.kz. - официальный сайт РГП «Казгидромет».
3. Puzanov A.V., Baboshkina S.V., Likhodumova I.N. The peculiarities of macro- and microelemental composition of drinking water in the North Kazakhstan Oblast' as an environmental factor affecting human health // The regional workshop. Strengthening the Collaboration between the AASA Clean Water Programme and the IAP Water Programme. - Barnaul, 2009. - P. 71-75.
4. Доскаев К.К., Рахматкулова Д.Р. Состояние мониторинга поверхностных вод в бассейне р. Есиль (Ишим) //Вестник казНУ им. Аль-Фараби. - Сер. Экология. - 2007. - № 1 (20). - С. 13-20.
5. Казбеков А.К., Кабиев Е.К. Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования в Северном Казахстане. - Кокшетау: Полиграфия, 1997. - 253 с.
6. Приказ Министра национальной экономики Республики Казахстан от 16 марта 2015 года № 209. «Об утверждении Санитарных правил «Санитарно-эпидемиологические требования к водоисточникам, местам водозабора для хозяйственно-питьевых целей, хозяйственно-питьевому водоснабжению и местам культурно-бытового водопользования и безопасности водных объектов»».
7. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. - М.: Министерство рыбного хозяйства СССР, 1990. - 54 с.
8. Беркалиев З.Т. Гидрологический режим рек Центрального, Северного и Западного Казахстана. -А-А.: АН КазССР, 1959. - 277 с.
9. Каймирасов М.Г Физико-географические условия и их влияние на режим вод Кокчетавской области. - А-А.: Каз. гос. университет им. С.М. Кирова, 1975. - 21 с.
10. Лиходумова И.Н., Саликова Н.С. Влияние природных и антропогенных факторов на качество поверхностных вод Северо-Казахстанской области // Вода: химия и экология. - 2015. - №5. - С. 9-14.
11. Абдулкабирова М.А. Сводово-глыбовые структуры и эндогенные месторождения Северного Казахстана. - Алма-Ата: Наука, 1975. - 239 с.
12. Кобетаева Н. К. Мониторинг гидроэкосистемы на примере реки Ишим Республики Казахстан: автореф. дис.... канд. биол. наук. Красноярск, 2012. 18 с.
13. Протокольное решение №17 Научно-технического совета МООС РК от 29 ноября 2011 г., утвержденное Вице- министром охраны окружающей среды РК М. Турмагамбетовым от 12 января 2012 г. «Методические рекомендации по комплексной оценке качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям» (КИЗВ). - Астана, 2012. - 26 с.
