CC BY
36
МОНИТОРИНГ ПОВЕРХНОСТНЫХ И РОДНИКОВЫХ вод ГОРОДСКИХ ОВРАГОВ
И.М.Сенющенкова
МГСУ
Приведены результаты мониторинга поверхностных и родниковых вод городских оврагов. Произведен анализ по основным загрязняющим веществам. Разработаны практические рекомендации, позволяющие экологически безопасно использовать данные территории.
Results of monitoring of water urban ravines. The analysis of the major pollutants. Practical recommendations to allow environmentally safe to use these territories.
Одним из самых необходимых факторов создания безопасных условий для проживания населения является обеспечение его доброкачественной питьевой водой [1 - 4]. Вода, потребляемая населением, должна отвечать трем основным критериям:
1. Быть безопасной в эпидемиологическом отношении.
2. Быть безопасной по химическому составу.
3. Иметь благоприятные вкусовые качества.
Исходя из этих критериев, проблема водоснабжения для крупных городов является довольно актуальной. Основная часть городского населения потребляет воду из централизованных систем водоснабжения, либо из подземных источников, либо из поверхностного водоисточника. Часть населения частного сектора потребляет воду из децентрализованных источников, которыми являются шахтные колодцы и родники.
Учитывая, что качество воды в централизованных системах водоснабжения не всегда отвечает требованиям по химическим показателям (повышенное содержание железа, неблагоприятные вкусовые качества), население активно использует в качестве источников водоснабжения родники [7]. Вода родников относится к подземным грунтовым водам, которые располагаются в первом от поверхности водоносном горизонте. В пониженных частях рельефа водоносный горизонт выходит на поверхность земли и образуется естественный выход подземных вод, называемый родником. В связи с тем, что грунтовые воды не перекрыты водонепроницаемым слоем, качество воды их полностью зависит от состояния окружающей среды, наличия источников загрязнения, времени года и погодных условий. Это является причиной того, что вода родников очень нестабильна по своим показателям и в большинстве случаев в городах не пригодна для питьевых целей. Множество родников, а также ручьи, протекающие по дну оврагов, играют очень важную экологическую, эстетическую, микроклиматическую и хозяйственно - бытовую роль. Водотоки в пониженных формах рельефах создают особый микроклимат. Одной из задач исследований было рассмотрение состояния поверхностных и родниковых вод как одного из важнейших показателей загрязнения окружающей среды. Методика определения качества вод.
Исследование качества родниковых вод проводилось в период с 1999 по 2010 годы, поверхностных - с 2003 по 2010 годы. В связи с необходимостью получения зна-
чения качества вод, основанных на минимальном количестве проб (для снижения материальных затрат и возможности объективной оценки загрязнения гидросферы с помощью различных методов анализа) в работе было предложено использовать экспрессный метод определения токсичности воды с помощью люминесцентного бактериального теста "Эколюм".
Токсичность в качестве основного контролируемого параметра выбрана не случайно, т.к. подразумевает степень проявления ядовитого действия разнообразных химических соединений и их смесей. Биолюминесценция - это интенсивное свечение в видимой области спектра, отражающее специфическую ферментативную функцию и общую метаболическую активность организмов. Метод основан на определении изменения интенсивности люминесценции генно-инженерных бактерий при воздействии токсических веществ, присутствующих в анализируемой пробе по сравнению с контролем. Люминесцентные бактерии оптимальным образом сочетают в себе различные типы чувствительных структур, ответственных за генерацию биоповреждений (клеточная мембрана, цепи метаболического обмена) с экспрессностью, объективным и количественным характером отклика целостной системы на интегральное воздействие токсикантов. Это обеспечивается тем, что люминесцентные бактерии содержат фермент люцеферазу, осуществляющую эффективную трансформацию энергии химических связей жизненно важных метаболитов в световой сигнал на уровне, доступном для экспрессных и количественных измерений. Критерием токсического действия является изменение интенсивности биолюминесценции тест - объекта в исследуемой пробе по сравнению с таковой для пробы с раствором, не содержащей токсических веществ. Уменьшение интенсивности биолюминесценции пропорционально токсическому эффекту. Острое токсическое действие исследуемой воды на бактерии определяется по ингибирова-нию их биолюминесценции за пятиминутный период экспозиции. Количественная оценка параметра тест - реакции выражается в виде безразмерной величины индекса токсичности Т, равной отношению:
Т = 100(10 -1)I0, (1)
где 10, I - интенсивность свечения контроля и опыта при фиксированном времени экспозиции исследуемого раствора с тест - объектом и чистым раствором.
Методика допускает три пороговых уровня индекса токсичности.
1. Допустимая степень токсичности Т<20.
2. Образец токсичен 20<Т<50.
3. Образец сильно токсичен Т>50.
Погрешность результатов измерений 5%. Анализ воды осуществлялся в день отбора. Консервирование проб методикой не допускается, срок хранения не более 12 часов. Такие органолептические показатели как запах, привкус, цветность, мутность определялись на месте взятия проб. Результаты мониторинга вод.
Для оценки качества родниковых и поверхностных вод, протекающих в пределах оврагов г.Брянска, пробы подвергались химическому, бактериологическому и токсикологическому анализу [5. 6].
Описание точек отбора проб представлено в таблице 1.
Таблица 1 - Описание точек отбора проб воды
№ точки Описание места отбора пробы воды Органолептические показатели (при 1 воды 20°С) Показатель токсичности
В исследуемой пробе Нормативные по СанПиН 2.1.4.544-96
1 Родник. Овраг Нижний Судок возле общежития №4 БГИТА. Металлическая труба, металлический лоток, выше ограждение из кроватных спинок. Над родником пологий откос и свалка ТБО. Рядом несколько небольших выходов того же родника. Запах: отсутствует (0 баллов). Привкус: еле уловимый железистый (1 балл). Цветность: 20 градусов. Нитраты: 52,3 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 27,3 (проба токсична)
2 Ручей. Овраг Нижний Судок. Район дачных участков возле спуска от таможенного комитета по улице Фокина. Участок сильно заболочен, русло ручья не расчищено. Большое количество опавшей листвы и гниющих растительных остатков. Зафиксированы следующие виды отходов: ТБО, отходы гаражного хозяйства (металлолом, резина, нефтепродукты). Запах: отчетливый естественного происхождения - болотный (4 балла). Привкус: не определялся. Цветность: 50 градусов. Нитраты: 50,8 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 37,4 (проба токсична)
3 Ручей. Овраг Нижний Судок до впадения в него вод из родника возле ЦУМа. Участок средней заболоченности. Встречается гниющий растительный опад и небольшое количество металлолома. Запах: заметный естественного происхождения - древесный (3 балла). Привкус: не определялся. Цветность: 48 градусов. Нитраты: 56,7 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 28,0 (проба токсична)
4 Родник. Овраг Нижний Судок. Металлическая труба, металлический лоток. Рядом несколько небольших выходов того же родника. Над родником - крутой высокий откос с обнаженными меловыми отложениями. Запах: очень слабый естественного происхождения - землистый (1 балл). Привкус: отсутствует Цветность: 30 градусов. Нитраты: 45,9 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 31,4 (проба токсична)
5 Ручей. Овраг Нижний Судок после впадения родниковых вод с деревянного лотка. Большое количество гниющих ТБО, металлолома, резины нефтепродуктов. Расстояние от родника до Запах: отчетливый естественного (гнилостный) и искусственного (пластмассовый) происхождения (4 балла). Не более 2-3 баллов. 81,5 (проба сильно токсична)
свалки не более 5 метров. Привкус: не определялся Цветность: 60 градусов. Нитраты: 56,7 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л.
6 Ручей. Овраг Нижний Судок. Место, занятое частным жилым сектором, спуск со стороны улицы Грибоедова. Русло расчищено, имеется незначительное количество растительного опада, участок средне заболоченный, отходов не обнаружено. Запах: слабый естественного происхождения - травянистый (2 балла). Привкус: не определялся Цветность: 40 градусов. Нитраты: 48,0 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 12,0 (допустимая степень токсичности)
7 Ручей. Овраг Нижний Судок. До впадения ручья в трубу под дамбой по проспекту Ленина. Участок сильно заболочен большое количество растительных гниющих остатков, отходы металлолома. Запах: заметный, неопределенный (3 балла). Привкус: не определялся Цветность: 65 градусов. Нитраты: 50,5 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 44,5 (проба токсична)
8 Ручей. Нижний Судок, после выхода из трубы под дамбой по проспекту Ленина. Открытый участок, с незначительным количеством растительных остатков. Запах: слабый естественного происхождения землистый (2 балла). Привкус: не определялся Цветность: 40 градусов. Нитраты: 46,1 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. -20,4 (проба нетоксична)
9 Ручей. Овраг Нижний Судок. Спуск от дворца пионеров. Участок расположен в частном жилом секторе, средне заболочен, присутствуют растительные гниющие остатки. Запах: слабый естественного происхождения болотный (2 балла). Привкус: не определялся Цветность: 55 градусов. Нитраты: 47,7 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 15,4 (проба нетоксична)
10 Ручей. Овраг Нижний Судок перед впадением ручья в трубу, ведущую к реке Десне. Пересечение улиц Пионерской и Урицкого. Участок сильно загрязнен отходами от боксовых гаражей и ТБО. Запах: заметный искусственного происхождения (3 балла). Привкус: не определялся Цветность: 40 градусов. Нитраты: 48,3 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45мг/л. 40,8 (проба токсична)
11 Родник. Овраг Верхний Судок. Район дачного общества "Дзержинец". Родник никак не оборудован. Рядом - два небольших выхода того же родника. Большое количество гниющих растительных остатков. Над родником крутой откос с частичным обнажением меловых отложений. Запах: отсутствует (0 баллов). Привкус: отсутствует Цветность: 30 градусов. Нитраты: 52,3 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 14,2 (проба нетоксична)
12 Небольшое озеро. Верхний Судок, район дачного общества "Дзержинец". По левому борту находится большая свалка битых кинескопов, металлолома, резины и других отработанных промышленных деталей. Запах: отчетливый естественного (гнилостный) и искусственного (неопределенный) происхождения (4 балла). Привкус: не определялся. Цветность: 70 градусов. Нитраты: 58,9 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 33,3 (проба токсична)
13 Ручей. Овраг Верхний Судок. Район частного жилого сектора по улице Советской. Хозяйственно - бытовые воды без очистки сбрасываются в ручей. Обнаружены свалки ТБО, стоки от боксовых гаражей. Запах: очень сильный естественный гнилостный (5 баллов). Привкус: не определялся. Цветность: 50 градусов. Нитраты: 60,1 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 54,4 (проба сильно токсична)
14 Родник. Овраг Верхний Судок. Район по улице Октябрьской, занятый частным жилым сектором. Родник не оборудован без свободного доступа для населения, небольшое количество растительных остатков. Рядом -три небольших выхода того же родника. Склон пологий хорошо задерненный, без меловых обнажений. Запах: отсутствует (0 баллов). Привкус: отсутствует. Цветность: 30 градусов. Нитраты: 48,9 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 45,8 (проба токсична)
15 Родник. Овраг Верхний Судок. Спуск от улицы Дуки. Металлическая труба, металлический лоток. Свалок и растительных остатков не обнаружено. Запах: отсутствует (0 баллов). Привкус: отсутствует. Цветность: 20 градусов. Нитраты: 50,1 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 30,4 (проба токсична)
16 Ручей. Овраг Верхний Судок. Место перед дамбой по проспекту Ленина, средне заболоченно, наличие большого количества свалок ТБО и металлолома. Запах: слабый, естественного происхождения ароматический (2 балла). Привкус: не определялся. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. 51,6 (проба сильно токсична)
Цветность: 50 градусов. Нитраты: 46,5 мг/л. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л.
17 Ручей. Овраг Верхний Судок. Место впадения в реку Десну. Наличие свалок ТБО. Запах: отчетливый естественного происхождения плесневый (4 балла). Привкус: не определялся. Цветность: 65 градусов. Нитраты: 50,3 мг/л. Не более 2-3 баллов. Не более 2-3 баллов. Не более 30 градусов. Не более 45 мг/л. 57,8 (проба сильно токсична)
Начиная с 1999г. совместно с органами госсанэпидслужбы г. Брянска осуществлялся постоянный лабораторный контроль за родниковыми водами, расположенными в Советском районе г. Брянска. Контроль осуществлялся ежеквартально, в течение года проводился отбор не менее чем 12 проб на химический бактериологический анализ.
По результатам анализов от 80 до 100% проб по бактериологическим показателям и от 90 до 100% по химическим показателям не отвечают нормам. Неудовлетворительные бактериологические показатели - это повышенное содержание кишечной палочки, свежее фекальное загрязнение, которые могут явиться причиной заболеваний. Химическое загрязнение выявляется в виде повышенного содержания нитратов, которые, соединяясь с гемоглобином, могут нарушить перенос кислорода из крови в ткани. В некоторых родниках исследуемой территории содержание нитратов при норме 45мг/л, иногда достигает от 50 до 61 мг/л (особенно в переходные периоды года, во время дождей, слякоти).
Таблица 2 - Количество проб родниковых вод, отобранных в овраге Верхний Судок г.Брянска, не отвечающих нормам СанПиН 2.1.4.544-96
Годы 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Всего отобра- 12 13 12 14 11 12 12 11 13 14 16 11
но проб
Не отвечает 11 12 12 11 10 11 10 11 13 12 15 10
нормативам
В т.ч. на:
Нитраты 10 11 10 9 10 10 9 10 12 11 12 9
Хлориды 2 2 3 4 2 1 2 4 3 3 2 2
Мутность 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1
Окисляемость 2 0 0 1 0 2 0 0 1 0 1 2
РН 2 0 0 0 1 1 1 0 2 1 1 0
омч 11 11 12 10 9 11 9 10 12 12 13 9
Таблица 3 - Количество проб родниковых вод, отобранных в овраге Нижний Судок г.Брянска, не отвечающих нормам СанПиН 2.1.4.544-96
Годы 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Всего отобрано 10 12 12 13 10 12 12 11 10 12 11 11
проб
Не отвечает 10 12 12 11 10 11 10 10 9 11 10 10
нормативам
В т.ч. на:
Нитраты 8 11 9 9 10 10 9 10 8 11 9 9
Хлориды 2 1 2 0 2 1 2 1 1 2 2 0
Мутность 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1
Окисляемость 0 0 1 1 0 1 0 1 2 0 0 2
РН 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0
омч 10 12 12 11 10 12 10 10 9 11 10 10
Особую обеспокоенность вызывает негативная тенденция загрязнения родниковых вод нитратами. Динамика загрязнения вод нитратами представлена в таблице 4.
Таблица 4 - Динамика загрязнения родниковых вод нитратами в городских оврагах,
мг/л
Годы Овраг Верхний Судок Овраг Нижний Судок
1999 48,5 ± 1,3 48,4 ± 2,5
2000 50,3 ± 0,8 59,0 ± 2,3
2001 49,5 ± 1,2 47,9 ± 1,4
2002 48,7 ± 1,1 52,9 ± 0,9
2003 49,1 ± 0,9 50,0 ± 1,8
2004 48,2 ± 0,6 51,3 ± 0,9
2005 51,3 ± 1,8 50,5 ± 2,1
2006 50,7 ± 2,1 47,2 ± 2,0
2007 49,8 ± 1,4 49,9 ± 1,8
2008 52,1 ± 2,3 50,1 ± 1,4
2009 48,3 ± 1,7 52,3 ± 1,3
2010 51,4 ± 1,4 50,9 ± 0,8
Выводы анализа качества вод
1. Все родники и ручьи, расположенные в пределах городских оврагов не имеют стабильного качества воды, что связано с особенностями их водосборной территории и интенсивным загрязнением грунтовых вод. Территория оврагов и балок не благоустроена: бытовой мусор не вывозится, русла ручьев не расчищаются. Возле места выхода родниковых вод повсеместно расположены несанкционированные свалки ТБО, большинство родников не оборудованы каптажами.
2. В родниках, расположенных в городской черте, гарантировать безопасное качество воды не представляется возможным. В связи с этим не рекомендуется использовать воду из родников в питьевых целях, особенно для детей грудного возраста.
3. Необходимо проводить систематический лабораторный контроль за качеством поверхностных и родниковых вод и своевременно информировать об этом население. Благоустроить территорию оврагов с учетом гидрологического режима водотоков.
4. Создание зон дифференцированного природопользования, в том числе рекреационных зон у родников.
Литература
1. Алтунин B.C., Белавцева Т.М. Контроль качества воды: Справочник. - М.: Колос, 1993. -365с.
2. Аранович Г.И. Справочник по физико-химическим методам исследования объектов окружающей среды. - Л.: Судостроение, 1979. - 649с.
3. Гольберг В.М. Взаимосвязь загрязнения подземных вод и природной среды. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1987. - 203с.
4. Загрязнения грунтовых вод удобрениями. - М.: Наука, 1991. - 99с.
5. СанПиН 2.1.4.027-95. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения. -Утвержден постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ №7 от 10.04.95г.
6. СанПиН 2.1.4.544-96. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. - Утверждена постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ №18 от 07.08.96г.
7. Эльпинер Л.И. Современные проблемы качества подземных источников водоснабжения // Водоснабжение и санитарная техника. 1998. №4.
Ключевые слова: экологический мониторинг, поверхностные воды, родниковые воды, загрязнение среды, овраги, общая химическая токсичность, нитраты, урбоэкология.
Keywords: environmental monitoring, surface water, spring water, pollution, ravines, general chemical toxicity, ecology of the city.
Статья представлена Редакционным советом «Вестник МГСУ»
