Мониторинг состояния водных ресурсов Ростовской области Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ЭКОНОМИКА

(Специальность 08.00.05)

© 2012 г. Е.Е. Айдаркина УДК 654

МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Ростовская область является крупным территориальным образованием Российской Федерации и выделяется крупным ресурсным потенциалом. Водные ресурсы области оцениваются в 27,7 куб. км годового стока, из которых только 2,7 куб. км (10%) формируются в пределах области, а остальные 25,0 (90%) поступают извне. В пределах Ростовской области протекает более 4500 рек, существует более 250 озер, 3 водохранилища и много прудов, а также Таганрогский залив Азовского моря. По территории области протекает одна из крупнейших рек Европы - Дон, которая соединяется каналом с Волгой и образует единую транспортную сеть Европейской части России. Судоходны и основные его притоки - реки Северский Донец и Маныч. Важнейший рекреационный ресурс в регионе - широко распространенные месторождения минеральных вод и рассолов со специфическими компонентами (бром, йод, бор, сероводород) и без них. На территории области выявлено 23 типа минеральных вод. Район Ростовской области известен натриевыми и йодо-бром-ными водами. Окрестности Ростова и Семикаракорского района содержат сероводородные, железистые минеральные воды. На базе минеральных источников созданы и успешно функционируют разно-профильные санатории [1].

Мониторинг состояния главной реки Ростовской области - реки Дон показал следующие результаты. Положение области в степной зоне определяет слабое развитие гидрографической сети. Речная сеть развита недостаточно,

озер и болот мало. Средний годовой сток по области составляет 30 км , из

о

них 3,36 км3 (11%) являются местным стоком, т.е. формируются на данной

о

территории, и 26,6 км притекает из соседних районов. Небольшая величина стока обусловлена относительно малым количеством атмосферных осадков, жарким сухим летом, равнинным рельефом сильной водопроницаемостью пород. Вода Нижнего Дона и ряда притоков на большинстве контролируе-

мых участков по ряду показателей качества не отвечает требованиям, предъявленным к водным объектам рыбохозяйственного значения. Качество воды в нижнем течении реки Дон (от нижнего бьефа Цимлянского гидроузла до устья) классифицируется как водный объект 3 класса, умеренно-загрязненный. Качество воды не соответствует рыбохозяйственным требованиям по содержанию железа общего, нефтепродуктов, величине биологической потребности в кислороде за 5 суток (далее БПК5).

Водопользователи на территории Ростовской области, расположенной в нижнем течении реки Дон, вынуждены использовать воду, уже подвергшуюся антропогенной нагрузке в соседних областях России. Кроме того, в Дон попадают трансграничные загрязнения, поступающие с сопредельных территорий, в частности с Украины. Все возрастающее негативное воздействие на состояние водных объектов оказывает поступление в них высокоминерализованных шахтных вод ликвидированных угольных предприятий Восточного Донбасса. Содержание в воде легкоокисляемых органических веществ (по БПК5)

ниже станицы Раздорская достигает 3,5 предельно-допустимых концентраций (далее ПДК), при этом число случаев превышения ПДК составляет 33%. Основные загрязняющие вещества воды р. Дон ниже гг. Константиновск, Се-микарокорск, Багаевский - нитритный азот (0,8-1,7 ПДК) (в 16-100% случаев), нефтепродукты - 1,4-1,7 ПДК (100%), соединения меди - 2,5-2,8 ПДК (100%), соединения железа - 1,4-2,1 ПДК (100%). Среднегодовое содержание в воде р. Дон на участке г. Константиновск - Багаевский легкоокисляе-мых органических веществ, аммонийного и нитратного азота, соединений цинка и СПАВ не превышает ПДК; фенолы и хлорорганические пестициды в течение г. не были обнаружены. На участке ст. Раздорская - г. Азов увеличилась концентрация в воде нитритного азота до 2 ПДК (в черте г. Ростов-на-Дону, новый водозабор), превышение ПДК отмечено в 72% проб [2].

Загрязненность воды р. Дон соединениями меди в районе г. Азов уменьшилась до 1,4-1,6 ПДК во всех случаях; нефтепродуктами выше г. Ростов-на-Дону до 1,7 ПДК в 90%. В течение г. отмечалось содержание в воде р. Дон соединений ртути. В крупных южных реках наибольшее влияние на образование ландшафтов оказывают химический состав воды, скорость течения и морфология русла, тип донных отложений и окислительно-восстановительные усло-

вия в них. В нижнем течении р. Дон на участках с высокой скоростью течения наиболее распространенными являются низко- и среднепродуктивные кислородные гидрокарбонатно-кальциевые или кальциево-натриевые ландшафты на песках, трансэрозионные - на плесах, трансаквальные - на перекатах, трансаккумулятивные - на отмелях. На отмелях, где снижается скорость течения, начинают осаждаться алевритовые фракции взвесей, образуются кислородные трансаккумулятивные ландшафты на крупных алевритах. На отмелях, отделенных от основного потока островами или косами, расширенных участках русла и в дельте, происходит дальнейшее снижение скорости течения.

Гидрохимический, гидробиологический и санитарно-токсикологический режим Нижнего Дона формируется в результате воздействия многих факторов. Основные черты химического состава реки закладываются в Цимлянском водохранилище. Очевидно, что воды Нижнего Дона должны рассматриваться как воды с унаследованным химическим составом. По мере продвижения вниз по течению Дона исходный химический состав воды существенно трансформируется. Эта трансформация обусловлена, прежде всего, процессами поступления вещества природного и антропогенного происхождения с водами притоков Нижнего Дона. Определенная доля веществ попадает в русло в результате боковой эрозии реки. Часть веществ поступает в водную толщу из донных отложений и грунтовых вод. Последующая эволюция химического состава воды связана с перераспределением компонентов в самой реке.

На качество воды реки Дон значительное влияние оказывают:

• сброс недостаточно очищенных и загрязненных вод промышленных предприятий, объектов жилищно-коммунального хозяйства,

• смыв минеральных удобрений,

• остаточных количеств пестицидов,

• органических веществ,

• соединений тяжелых металлов с сельскохозяйственных угодий и животноводческих ферм,

• сток ливневых, шахтных, дренажных вод.

По химическому составу во все фазы гидрологического режима вода реки Дон относится к гидрокарбонатному классу группе натрия. Минерализация воды колеблется от 0.3 до 1.4 мг/л. Несколько снижается в период половодья и повышается в период летне-осенней и зимней межени (у г. Аксай 460-890 мг/л) [2].

Кислородный режим основного русла реки удовлетворительный, в дельтовых водотоках особенно в рук. Мертвый Донец, Переволока и Песчаный неоднократно отмечались случаи пониженного содержания кислорода ниже 6 мг/л, что в основном, является следствием слабого перемешивания воды при повышении ее температуры. В Ростовскую область с Верхнего Дона (створ у ст. Казанской) поступают речные воды уже загрязненные фенолами, нефтепродуктами, соединениями меди, органическими веществами (по БПК5) в количествах превышающих ПДК. Обнаруживаются в этих водах и хлорорганические пестициды. В отдельные сезоны и годы концентрации перечисленных веществ достигают от 2 до 10 ПДК. В верхнем течении вода в р. Дон по индексу загрязненности воды (ИЗВ) характеризуется как «умеренно загрязненная».

На участке Среднего Дона от ст. Казанской до входного створа Цимлянского водохранилища вода подвергается воздействию загрязнения, поступающего от предприятий коммунального и сельского хозяйства, а также с неорганизованными сбросами и стоками с водосбора. В Цимлянское водохранилище поступают воды р. Дон, загрязненные веществами неорганического происхождения, азотом нитритов, нефтепродуктами, фосфорорганическими ядохимикатами, легко окисляемыми органическими веществами (по БПК5). В пределах Цимлянского водохранилища вода характеризуется как «умеренно-загрязненная» или «чистая». В нижнем бьефе - «умеренно-загрязненная». В воде водохранилища и нижнем бьефе концентрации нефтепродуктов составляют 1.4-2.0 ПДК, меди - 1.1-2.5 ПДК, величина БПК5 -1.7-2.6 ПДК [2].

Почти на всем протяжении от плотины Цимлянского водохранилища до устья Нижний Дон загрязнен нефтепродуктами, ионами меди, фенолами, легко окисляемыми органическими веществами (по БПК5). Особенно загрязнена

река у городов Волгодонска, Семикаракорска, Аксая, Ростова-на-Дону. У г. Волгодонска концентрация нефтепродуктов составляет 0-1.2 мг/дм3, фенолов - 0-0.005 мг/дм3, меди -0-8 мкг/дм3 , у г. Ростова-на-Дону - нефтепродуктов до 2 мг/дм3 , фенолов - 0.012 мг/дм3, меди - 6 мкг/дм3. В отдельные сезоны и годы на участке Нижнего Дона содержание фенолов и нефтепродуктов достигало до 30-ти и более ПДК, нитратов и нитритов - до 15-34 ПДК, ионов меди - 15 ПДК, цинка - 4 ПДК. Уровень загрязненности воды в нижнем течении Дона увеличивается к его устью.

Наибольший вклад в загрязнение вод Нижнего Дона вносят неочищенные и недостаточно очищенные бытовые, промышленные, шахтные и дренажные воды, а также воды, сбрасываемые с оросительных систем. Значительное влияние на качество воды оказывает также интенсивное судоходство и неорганизованные стоки с сельхозугодий. Существенный вклад в загрязнение Нижнего Дона вносят его притоки: Северский Донец, Аксай, Маныч, Темерник. Воды Северского Донца имеют высокую минерализацию от 687 до 2123 мг/дм3 . На границе Украины (Луганская обл.) и Ростовской области вода в р. Сев.Донец 4-го (загрязненная) класса качества. Качество воды здесь не соответствует рыбохозяйственной категории по содержанию железа общего (4.2 - 8.3 ПДК), нефтепродуктов (1.5-5.6 ПДК), сульфатов (2.9 - 3.4 ПДК), меди (до 3 ПДК), азота нитритов (1.1 - 1.3 ПДК), по величине БПК5 (1.8 ПДК). В районе Каменска-Шахтинского содержание азота нитритов в отдельные годы достигает 0.6 мг/дм3 (30 ПДК), ионов меди - 4260 мкг/дм3, фенолов - 8 мкг/дм3, дефицит растворенного в воде кислорода достигает 71% (концентрация - 3.2 мкг/дм3). В пределах Ростовской области качество воды р. Северский Донец формируется под влиянием его многочисленных притоков. Наиболее крупные из них рр. Б.Каменка, Глубокая, Лихая, Калитва, Быстрая, Кундрючья [2].

В последние десятилетия в водных объектах Нижнего Дона увеличилась концентрация азота и фосфора, значительно возросла первичная продукция органического вещества, увеличились колебания концентраций растворенного в воде кислорода и, как следствие, снизилась интенсивность процессов самоочищения речной воды от загрязняющих веществ. Среднегодовая минерализация воды в реке Дон увеличилась с 464 до 717 мг/дм3. В связи с этим можно констатировать, что техногенная составляющая ионного стока достигла, а в некоторых районах превысила природную. Сток взвешенных веществ уменьшился в 3 раза. По обобщенным данным за 1999-2011 гг. по перечисленным створам следует отметить, более высокое загрязнения поверхностного горизонта нефтепродуктами и легко окисляемым органическим веществом (по БПК5), а придонного горизонта - нитритами, железом и медью. Причину последнего, по-видимому, следует искать во влиянии на качество воды донных отложений ниже городских источников загрязнения и притока загрязненных подземных вод. Реку Дон на участке от Цимлянского водохранилища

до устья (-325 км) загрязняют сточные воды шести городов, наиболее крупным из которых по количеству сточных вод является г. Ростов-на-Дону. В реку Дон на этом отрезке впадает 4 притока первого порядка с водами более загрязненными, чем воды р.Дон. Однако по расходам воды во все периоды, кроме весеннего, существенное влияние на качество воды в р. Дон может оказывать только р.Северский Донец.

Длительное антропогенное воздействие привело к заметной трансформации химического состава водной среды за счет повышения концентраций таких загрязняющих веществ, как азот аммонийный, нитриты, легкоокисляе-мые органические вещества, нефтяные углеводороды, соединения меди, цинка. Наиболее напряженным является участок реки от г.Ростова-на-Дону ниже сбросов ПО «Водоканал» - х.Колузаево, где кратность превышения ПДК по максимальным значениям наиболее часто встречаемых концентраций достигала по азоту аммонийному 5,1-7,2; азоту нитритному 5,4-9,2; нефтяным углеводородам 7,2-14; соединениям меди 7-8.

По показаниям бактериального загрязнения р. Дон относится к источникам с повышенной степенью эпидемиологической опасности. В речной воде обнаруживаются колифаги, споры сульфитредуцирующих клостридий, холе-роподобная микрофлора. Кроме того, в пробах речной воды, отобранных в местах водозаборов и зонах рекреаций, обнаруживаются термотолерантные колиформные бактерии, общие колиформные бактерии, численные значения которых превышали норматив в десятки и более раз.

Подземные воды Ростовской области залегают в различных стратиграфических комплексах от палеозойского до четвертичного возраста и характеризуются значительным разнообразием, которое обусловлено геоструктурными особенностями территории, геоморфологическими и климатическими факторами. По условиям залегания, циркуляции они образуют водоносные горизонты, комплексы и этажи. В централизованных системах водоснабжения, базирующихся на разведанных и утвержденных в установленном порядке эксплуатационных запасах, используются подземные воды с

минерализацией до 1,5 г/дм3. Большое количество мелких водозаборов (из 3-4 скважин) используют неразведанные участки подземных вод для водоснабжения населенных пунктов и отдельных предприятий. Потенциальные

(прогнозные) ресурсы области составляют 2565,9 тыс. м /сут. (с минерали-

о

зацией до 1,5 г/л); эксплуатационные запасы - 858,2 тыс. м3 в сутки. Минеральные воды распространены в области весьма широко и приурочены к отложениям от палеозойского до четвертичного возрастов. На исследуемой территории получили развитие минеральные воды и рассолы со специфическими компонентами (бром, йод, сероводород, радон) и без специфических компонентов и свойств (минеральные воды различного ионного состава с минерализацией от 2 до 10 - 15 г/л). Лечебное действие первых определяется, главным образом, биологически активными компонентами, высокой минерализацией (рассолы), вторых - характером их основного ионного состава. Бромные и реже йодо-бромные воды распространены практически во всех гидрогеологических районах. Они занимают наибольшую часть разреза осадочного чехла и характеризуются большим разнообразием общей минерализации, температуры, газового состава. Эти воды вскрыты скважинами на глубинах 23 - 3000 м [3]. Подземные воды являются важнейшей составляющей геологической среды, участвуют в транспортировке загрязняющих веществ и имеют большое хозяйственное значение.

Грунтовые воды водоносного под горизонта отложений долины Дона -аллювиальные воды подразделены на два типа: нормальной солености, распространенные практически по всей долине Дона, и засоленные, распространенные в водоносных отложениях на локальных участках Приморской оросительной системы. По химическому составу грунтовые воды сульфатные, хлоридные, хлоридно-сульфатные, сульфатно-хлоридные кальциевые и магниевые. По величине сухого остатка воды пресные, мало- и слабоминерализованные - от 0,43 до 3,94 г/л.

Пресные грунтовые воды получили развитие в северной части исследуемой территории - в районе скважин №№ 3, 4, 5, 6, 10, что обусловлено незначительным их удалением их от реки Дон, здесь грунтовые воды гидравлически связаны с речными водами.

Наиболее характерными элементами загрязнения грунтовых вод являются органические вещества (по высокому значению БПК5), нефтепродукты, железо, кадмий.

Под влиянием антропогенных факторов в природных ландшафтах поймы и дельты Нижнего Дона происходят значительные преобразования. Наиболее существенные антропогенные изменения ландшафтов связаны с созданием

Цимлянского водохранилища. После строительства Цимлянского водохранилища в 1952 г. половодье на Нижнем Дону наблюдается 1 раз в 3 г. Средняя продолжительность затопления поймы сократилась до 39 суток, что в 1,5 раза меньше, чем в естественном режиме. В этих условиях пойма испытывает прогрессирующее засоление и остепнение.

Интенсификация хозяйственного использования поймы Нижнего Дона привела к значительному росту площади земель, занятых под пашни, в том числе орошаемые, рисовые чеки, появлению новых рыбоводных прудов, дачных поселков. Строительство хозяйственных объектов связано с планировкой поверхности, исчезновением многих ериков, стариц, иль-менных понижений, с появлением новых путей водной миграции - оросительных и дренажных каналов.

Неудовлетворительное состояние дренажных систем на орошаемых пашнях и прудах в равнинной пойме вызвало подъем уровня грунтовых вод выше критической отметки - 0,8-1,2 м, что в свою очередь привело к засолению или заболачиванию почвенных горизонтов данных участков и прилегающих ландшафтов. Пырейные формации при этом сменились тростниковыми, тростниково-осоковыми группировками или солончаковыми сообществами с участием прибрежницы, бескильницы, метлицы. Опасность засоления ранее благополучных участков пойменных ландшафтов в настоящее время значительно увеличилась вследствие нерегулярного промывания почв во время паводков.

Выявленная динамика накопления микроэлементов в верхнем почвенном горизонте поймы и дельты Дона обусловлена антропогенным преобразованием водного стока и загрязнением выбросами промышленных предприятий городов Ростова-на-Дону, Новочеркасска, Азова. В естественных условиях в пойме и дельте преобладающими являлись два сбалансированных между собой процесса:

• накопление микроэлементов в верхнем почвенном горизонте вследствие их испарительной концентрации в меженный период;

• выщелачивание и вынос микроэлементов из верхнего почвенного горизонта во время паводка.

К основным факторам воздействия на водные системы относятся объекты гидротехнического строительства (водохранилища, гидроузлы), изъятие водно-

го стока, поступление загрязняющих веществ с различными видами сточных вод. В результате антропогенного воздействия в водных системах происходит трансформация как отдельных компонентов, так и ландшафтов в целом [3].

В речной системе Нижнего Дона под влиянием антропогенных факторов сформировался техногенный гидрохимический режим, увеличилась минерализация воды. Техногенная составляющая ионного стока достигла, а в некоторых случаях и превысила природную составляющую, при этом основными компонентами техногенной составляющей являются хлориды, сульфаты натрия. В придонных водах и донных отложениях чаще появляется и дольше сохраняется восстановительная обстановка. В русле Дона образовались техногенные потоки рассеяния и геохимические аномалии меди, свинца, цинка, никеля, кобальта, хрома, ванадия, содержание которых в воде, илах и растениях превышает фоновые в 2-25 раз. В зоне влияния Ростовского промышленного центра за счет поступления большого количества органического вещества в воде реки Дон снижается содержание кислорода, уменьшается значение окислительно-восстановительного потенциала. В илистых осадках развиваются восстановительные процессы, сульфатредукция, появляется сероводород, образуется сероводородная обстановка.

С различными видами сточных вод в водные объекты поступает широкий спектр химических элементов и соединений, которые загрязняют водную среду, накапливаются в осадках и живых организмах. При увеличении поступления органического вещества в воде и осадках снижается концентрация кислорода и увеличивается степень восстановленности среды. Ландшафты изменяются от кислородных до кислородно-глеевых и кислородно-сероводородных. В воде реки Дон на участке от Цимлянского водохранилища до устья содержание меди, железа (летом), фенолов (летом), органического вещества (БПК5), сульфатов и нитритов (зимой) превышало ПДК. В устье реки Дон загрязненность воды повышалась во все сезоны по содержанию сульфатов (и минерализации воды) и нефтепродуктов, а зимой - по нитритам, БПК5, железу. Наиболее загрязненными были участок реки у станицы Раздорской (по БПК5, нитритам, сульфатам, нефтепродуктам) и участки в районе городов Аксай, Ростов, Азов (по БПК5, нефтепродуктам - независимо от сезона, нитратам - зимой, фенолам - летом).

Сложившаяся ситуация, свидетельствует о необходимости проведения мероприятий, направленных на рациональное использование, восстановление и охрану водных объектов и их водных ресурсов, предотвращение негативного воздействия вод, развитие водохозяйственного комплекса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Официальный портал правительства Ростовской Области/ Режим доступа http://www.donland.ru

2. Аналитические материалы ОАО «ПО Водоканал г. Ростова-на-Дону».

3. Аналитические материалы Министерства жилищно-коммунального хозяйства Ростовской области.

4. Аналитические материалы Министерства экономического развития Ростовской области.

5. Регионы России. Социально-экономические показатели. М., 2011.

LITERATURE

1. Official portal of the Government of the Rostov Region / Access mode http://www.donland.ru

2. Analytical materials OAO "PO Vodokanal of Rostov-on-Don."

3. Analytical materials of the Ministry of Housing, Rostov region.

4. Analytical materials of the Ministry of Economic Development of the Rostov region.

5. Regions of Russia. Socio-economic indicators. M., 2011. Южный

федеральный университет_11 сентября 2012 г.