CC BY
15Экология и системы жизнеобеспечения
УДК 504.4.054
Hazan N. Askhabova, Zara S. Ilkhayeva, Gelani D. Soltamuradov
MONITORING OF CHEMICAL TOXICOLOGICAL INDICATORS OF MAJOR RIVERS OF THE CHECHEN REPUBLIC
Chechen state University, A Sheripova st., 32, Grozhny, 364024, Chechen Republic, Russia gelani.soltamuradov@yandex.ru
Environmental monitoring of two major rivers of the Chechen Repubiic, such as the Terek and the Sunzha, from 2013 to 2017 revealed that the hydrochemical composition of river water meets the requirements of hygiene standards. Water analysis was performed according to the following parameters: permanganate oxidability, dissolved oxygen, dry residue, biological oxygen demand (BOD5). The content of chloride, nitrate and sulfate ions also met the hygiene standards.
Keyword: the Chechen Republic, the Terek, the Sunzha, pollutants, concentration, environmental monitoring.
001: 10.36807/1998-9849-2021-56-82-61-64
Введение
Основными критериями для оценки экологического состояния водных объектов являются содержание загрязняющих веществ таких, как хлорид-, нитрат-, сульфат-ионы, а также запах, мутность, биологическое потребление кислорода (БПК5), перманга-натная окисляемость (химическое потребление кислорода (ХПК)), содержание нефтепродуктов, тяжелых металлов. Экологический мониторинг проводят с целью контроля, прогноза и охраны водных объектов, установления степени загрязнения речной воды и принятия мер для ликвидации причин загрязнения.
Несмотря на самоочищение, загрязненность воды рек Терека и Сунжи вредными веществами превышала в несколько раз [1-3]. С целью ликвидации последствий военных событий на территории Чеченской республики провели широкомасштабные мероприятия по очистке территории от загрязнений нефтепродуктами и токсичными химическими веществами. Территория республики была очищена от стихийных свалок бытовых и промышленных отходов, содержащих канцерогенные вещества и тяжелые металлы. Последствия экологической катастрофы (1994 -2001 гг.) ликвидировали с 2011 по 2012 гг. В результате принятых мер содержание вредных веществ значительно уменьшилось в почве, воздушном бассейне и
Асхабова Х.Н., Ильхаева З.С., Солтамурадов Г.Д.
МОНИТОРИНГ ХИМИКО-ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРУПНЫХ РЕК ЧЕЧЕНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
Чеченский государственный университет, ул. А. Шери-пова, 32, г. Грозный, 364024, Чеченская республика, Россия. gelani.soltamuradov@yandex.ru
Экологический мониторинг двух крупных рек Чеченской республики, таких как Терек и Сунжа с 2013 по 2017 годы/ вы/явил, что гидрохимический состав речной воды! соответствует требованиям гигиенических нормативов. Анализ воды! проводили по следующим показателям: окисляемость перманганатная, растворенный кислород, сухой остаток, биологическое потребление кислорода (БПК5). Содержание анионов хлора, нитрат- и сульфат-ионов также соответствовало гигиеническим нормативам.
Ключевые слова: Чеченская республика, Терек, Сунжа, загрязняющие вещества, концентрация, экологический мониторинг.
Дата поступления - 7 октября 2020 года
водных объектах, состояние окружающей среды значительно улучшилось [4-6].
Цель исследования
Изучение изменений качества воды рек Терека и Сунжи за пять лет (с 2013 по 2017 гг). Исследование загрязняющих веществ (хлорид-, нитрат-, сульфат-ионов, тяжелых металлов и др.) в воде Терека и Сунжи и определение концентрации этих веществ, а также, БПК5 (биохимическое потребление кислорода) и сухой остаток.
Методы исследования
Исследование экологического состояния рек Терека и Сунжи проводили в «Лаборатории экологического контроля» Министерства охраны окружающей среды, используя стандартные МВИ [7, 8]. Анионы хлора, сульфат- и нитрат-ионы определяли спектрофо-тометрически. Титрометрическим методом определяли перманганатную окисляемость, вольтамперметриче-ским методом - содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов - ИК-спектроскопией, сухой остаток -гравиметрически. БПК5 определяли амперометриче-ским методом. Погрешности в определяемых показателях приведены в таблице.
Погрешности показателей
Определяемые показатели Нитраты Хлориды Сульфаты Растворенный кислород Перманганатная окисляемость Сухой остаток
Погрешность, % ±2,1 ±11,4 ±14,3 ±1,1 ±0,2 ±23,5
Основная часть. Результаты исследования и их обсуждение
В работе приведены результаты мониторинга экологического состояния рек Терек и Сунжа за период 2013 - 2017 гг. Пробы воды реки Терек для исследования отбирали на территориях 12 населенных пунктов, Сунжи - 5 населенных пунктов. Было исследовано экологическое состояние рек по 16 показателям. Результаты гидрохимического анализа по 7 показателям приведены на рис. (1-7).
Перманганатная окисляемость и содержание хлоридов служат показателями загрязнения водных объектов стоками хозяйственно-бытового назначения. Общую концентрацию легкоокисляющихся органических и минеральных загрязняющих веществ в воде характеризует перманганатная окисляемость. Этот показатель зависит от концентрации загрязняющих веществ, как антропогенного происхождения, так и сложных органических соединений растений и гумино-вых кислот почвы. Концентрация хлоридов указывает на степень загрязненности речной воды стоками бытового происхождения.
Показатель перманганатная окисляемость практически не менялся в воде Терека и Сунжи с 2013 по 2015 годы и при нормативе не более 5,0 мг/дм3 не выходил за пределы 1,3-1,5 мг/дм3 за весь период (рис.1).
1.8
Е 0,8
0,6 0,4 0,2
2013 2014 2015 2016 2017
-♦-Терек 1.3 1,3 1,3 1,6 1,6
-■-Сунжа 1.5 1,5 1.5 1,5 1.4
Рис. 1. Изменение перманганатной окисляемости воды рек Терек и Сунжа Fig. 1. The kinetics of hermanganate oxidation in the Terek, Sunzha rivers
Содержание хлоридов варьировалось с 2013 по 2016 годы в пределах 34,8-73,5 мг/дм3 при их предельно допустимой концентрации 350 мг/дм3. Синхронное увеличение показателя перманганатная окис-ляемость(ХПК) и концентрации хлоридов в воде реки Терек с 2016 года служит критерием оценки влияния бытовых стоков на степень загрязненности водного объекта (рис.1 и рис. 2).
и 2013 2014 2015 2016 2017
-«-Терек 34,8 38,5 52,5 60 69,6
-•-Сунжа 70 73,5 65 63,5 68,5
Рис. 2. Кинетика изменения содержания хлоридов в воде рек Терек, Сунжа
Fig.2 The kinetics of chloride content change in the Terek, Sunzha rivers
Суммарное содержание загрязняющих органических веществ в пробах воды рек характеризует показатель БПК5. В воде Терека и Сунжи биохимическое потребление кислорода менялось в пределах 1,1-1,7 мгО2/дм3 (норматив не более 4,0 мгО2/дм3) в период с 2013 по 2017 годы (рис.3).
1,8 1.6
<о 1.4 1 1.2 ^ 1
О 0,8 É 0,6 0,4 0,2 0
2013 2014 2015 2016 2017
-«-Терек 1,2 1.1 1.6 1,7 1,6
-■-Сунжа 1,4 1,6 1,4 1,4 1,3
Рис. 3. Кинетика изменения БПК5 в воде рек Терек, Сунжа Fig.3 The kinetics of BOD5 change in the Terek, Sunzha rivers
Кроме влияния загрязняющих веществ, концентрация растворенного кислорода в речной воде также зависит от температуры и парциального давления. Наименьшая концентрация растворенного кислорода в воде Терека и Сунжи отмечалась в 2013 году. На рис. 4 показано изменение концентрации растворенного кислорода (норматив не менее 4,0 мг/дм3) за период с 2013 по 2017 годы. Содержание растворенного кислорода синхронно возрастало с 2014 года и достигало максимального значения в воде Терека в 2016 г., а Сунжи - 2017 году. Содержание растворенного кислорода зависит от ряда факторов, но в целом по кислородному режиму вода обеих рек относится к 1-му классу.
Е 3
2 1
2013 2014 2015 2016 2017
-^-Терек 4,8 5,3 5,9 6,0 5,8
Сунжа 5,0 6,0 6,0 5,8 6,3
Рис. 4. Кинетика изменения содержания растворенного
кислорода в воде рек Терек и Сунжа Fig.4. The kinetics ofdissoVved oxygen content change in the Terek, Sunzha rivers
Известно, что нитраты оказывают негативное влияние на санитарный режим речной воды, пагубно влияющее на живые организмы, вызывая кислородное голодание различных органов и тканей [9].
Мониторинг присутствия нитрат-ионов за период с 2013 по 2017 годы описывается сложным, не-симбатным характером изменения их содержания в речной воде обеих рек. Было отмечено, что максимальные концентрации содержания нитрат-ионов зафиксированы в 2014 году и составляли 25,2 мг/дм3 и 27,5 мг/дм3, минимальные - 13,5 -15,8 мг/дм3 в 2015 году в воде Терека и Сунжи соответственно. Вместе с тем, необходимо отметить, что содержание нитрат-ионов в реках не превышало ПДК 45мг/дм3 (рис. 5).
30 25 20 15 5 10 5 0
V--
2013 2014 2015 2016 2017
-^■Терек 23,1 25,2 13,5 14,2 19,6
-•-Сунжа 23,6 27,5 15,8 23,2 17,5
Рис. 5. Кинетика изменения содержания нитрат-ионов в воде
рек Терек и Сунжа Fig .5. The kinetics ofnitrate ions content change in the Terek, Sunzha rivers
Сульфаты попадают в водные объекты со сточными водами промышленных предприятий, ливневыми стоками с сельскохозяйственных угодий и хозяйственно-бытовыми стоками. В 2014 году наблюдался максимальный уровень содержания сульфат-ионов в реках Терек и Сунжа - 280 мг/дм3 и 265 мг/дм3, соответственно (ПДК менее 500 мг/дм3). Таким образом, концентрация сульфат-ионов соответствовала гигиеническим нормативам в воде обеих рек за весь период с 2013 по 2017 годы (рис. 6).
100 50
и 2013 2014 2015 2016 2017
—♦—Терек 198 280 250 242,8 237,8
-■-Сунжа 207 265 255 239 231
Рис .6. Кинетика изменения содержания сульфат-ионов в воде рек Терек, Сунжа Fig.6. The kinetics of sulfate ions content change in th the Terek, Sunzha rivers
Кинетика изменения содержания сухого остатка в водах Терека и Сунжи показана на рис. 7 Минерализация речной воды незначительно менялась с 2013 по 2017 годы и сохранялась в пределах 296-410 мг/дм3, что составляет 0,30-0,4 ПДК (ПДК, менее 1000 мг/дм3) и соответствовала гигиеническим нормативам в течение всего изучаемого периода.
450
-j? 250 5 200 150 100 50
0 2013 2014 2015 2016 2017
-♦-Терек 370 410 326 379 371
-■-Сунжа 350 380 296 354 344
Рис. 7. Кинетика изменения содержания сухого остатка в
реках Терек и Сунжа Fig. 7. The kinetics ofdry residue content change in the Terek, Sunzha rivers
Непременными компонентами природных водных объектов являются тяжелые металлы. Они широко используются в производстве, накапливаются в окружающей среде и попадают в организм человека с водой, продуктами питания и при вдыхании воздуха, что приводит к общему ухудшению здоровья человека. Высокой токсичностью обладают такие элементы как свинец, ртуть, никель, медь, кадмий, цинк, марганец, мышьяк, железо. Наши исследования показали, что концентрации ртути, свинца, кадмия и цинка наблюдались в ничтожно малых количествах. Представляющая наибольшую токсическую опасность ртуть обнаруживалась в виде следов в Тереке и Сунже с 2013 по 2017 гг.
Водородный показатель рН менялся незначительно в пределах 7,4-7,6 за период 2013-2017 годы, что соответствует гигиеническим нормативам. Содержание нефтепродуктов в реках колебалось несущественно - 0,03-0,06 мг/дм3 при действующих величинах ПДК, менее 0,1 мг/дм3.
Необходимо отметить, что органолептические показатели (запах и мутность) также соответствовали гигиеническим нормативам в течение всего изученного периода. Органолептические показатели поверхностных водных объектов (запах, мутность) воспринимаются обонянием и зрением. Необходимо отметить, что речная вода Терека и Сунжи не имела запаха, но была мутная в весенний период, во время таяния снежного покрова и при выпадении осадков.
Выводы
Анализ качественных характеристик воды рек Терека и Сунжи за 2013-2017 годы выявил, что по уровню загрязнения водные ресурсы удовлетворяют требованиям гигиенических нормативов. Качество водных объектов соответствовало гигиеническим нормам за период 2013-2017 гг. по содержанию загрязняющих веществ (нефтепродуктов, нитрат-, сульфат-, хлорид-ионов), БПК5, водородному показателю и наличию растворенного кислорода. Однако, с увеличением антропогенной нагрузки, роста численности населения необходим мониторинг гидрохимического состава речной воды обеих рек для того, чтобы выявить источники попадания загрязняющих веществ в среду обитания.
Литература
1. Асхабова Х.Н,Саидова М.Ш. Исследование уровня загрязненности реки Терек и реки Сунжа // Республиканская научно-практическая конференция молодых учёных, аспирантов и студентов «Наука и молодёжь» г. Грозный, 3-4 июня 2011. Г. Грозный: Чеченский государственный университет, 2011. С.199-2001.
2. Бутаев А.М., Кабыш Н.Ф., Гуруев МА, Оси-пова Н.Ф.Оценка изменения ионного состава реки Терек // Сб. матер. 5-го международного конгресса «Экватек-2002. Вода; экология и технология», Москва, 2002. С. 120-121.
3. Саидова М.Ш., Асхабова Х.Н., Оздыханов М.С., Шуаипов К.А. Мониторинг экологического состояния рек Чеченской Республики // Юг России: экология, развитие. 2012. № 4. С. 113-115.
4. Асхабова Х.Н.,Ильхаева З. С,Оздыханов М.С.Мониторинг экологического состояния водных
объектов Чеченской Республики. // Вестник КрасГАУ. 2016.№ 8. С. 71-76.
5. Асхабова Х.Н., Солтамурадов Г.Д., Хесмико-ва М.Х.Эколого-гидрохимический мониторинг реки Сунжа на территории Чеченской республики // Естественные и технические науки. 2020. №3 (141). С. 6367.
6. Асхабова Х.Н., Солтамурадов Г.Д., Юсупова Л. С.-Х. Эколого - гидрохимический мониторинг реки Терек на территории Чеченской республики // Естественные и технические науки. 2020. № 3(141). С. 6872.
7. Государственный контроль качества воды. М. ИПК: Изд-во стандартов, 2001. С. 698.
8. РД 52.24.643-2002 Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. Применяется с 01.01.2004.
9. Толстой М.Ю., Шишелова Т.И., Шестов Р.А. Исследования растворимости кислорода // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2015. №1(12). С. 86-90.
References
1. Askhabova Kh.N, Saidova M.Sh. Study of the Pollution Level of the Terek River and the Sunzha River. Annual Republican scientific-practical conference of young scientists, graduate students and students "Science and Youth" in Grozny. 3-4.06. 2011. Grozhny: Chechen state University, 2011, Р. 199- 2001.
2. Butaev A.M., Kabysh N.F., Guruev M.A., Osi-pova N.F. Assessment of changes in the ionic composition of the Terek River // Proceedings of the 5th International Congress "Ekvatek-2002. Water; ecology and technology ", Moscow, 2002. P. 120-121.
3. Saidova M.Sh., Askhabova Kh.N., Ozdykhanov M.S., Shuaipov K.A.-VMonitoring of the ecological state of the rivers of the Chechen Republic // South of Russia: ecology, development. 2012. № 4. P. 113-115.
4. Askhabova Kh.N., Ikhaeva Z.S., Ozdykhanov M.S. Monitoring of the ecological state of water bodies in the Chechen Republic. // Bulletin of KrasGAU. 2016 N 8. P. 71-76.
5. Askhabova Kh.N., Sottamuradov G.D., Khesmikova M.Kh.Ecologo-hydrochemical monitoring of the Sunzha River on the territory of the Chechen Republic // Natural and technical sciences. 2020. № 3(141). P. 6367.
6. Askhabova Kh.N., Sottamuradov G.D., Yusupova L.S.-Kh. Ecological-hydrochemical monitoring of the Terek River on the territory of the Chechen Republic. Natural and technical sciences. 2020. № 3(141). P. 68-72.
7. State control of water quality. M. IPK: Publishing house of standards. 2001. P. 698.
8. RD 52.24.643-2002 Methodical instructions. Method for a comprehensive assessment of the degree of pollution of surface waters by hydrochemical indicators. Applied from 01.01.2004.
9. Tolstoy M.Yu, Shishelova T.I, Shestov R.A. Oxygen solubility studies // Proceedings of universities. Applied chemistry and biotechnology. 2015. № 1(12). P. 86-90.
Сведения об авторах
Асхабова Хазан Нажмутдиновна, канд. хим. наук, доцент кафедры «Химия» биолого-химического факультета; Hazan N. Askhabova, Ph.D. (Chem.), Associate Professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology and Chemistry h.askhabova47@mail/ru
Ильхаева Зара Султановна, старший преподаватель кафедры>/ «Химия» биолого-химического факультета; Zara S. Ilkha-yeva, Senior lecturer of the Department of Chemistry Faculty of Biology and Chemistry, zara.ilkhayeva@mail.ru
Солтамурадов Гелани Дикалуевич канд. хим. наук, доцент кафедры/ «Химия» биолого-химического факультета; Gelani D. Soltamuradov, Ph.D. (Chem.), Associate Professor, Department of Chemistry, Faculty of Biology and Chemistry,
gelani.soltamuradov@yandex.ru
