CC BY
0
УДК 504.75: 504.064
Жинжакова Л.З.
Старший научный сотрудник ФГБУ «ВГИ»
г. Нальчик, РФ Чередник Е.А.
Научный сотрудник ФГБУ «ВГИ» г. Нальчик, РФ
МОНИТОРИНГОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ ЛЕДНИКОВОЙ РЕКИ ЧЕРЕК ЗА ПЕРИОД 2002-2019 гг.
Аннотация
Проведено мониторинговое исследование загрязнения воды ледниковой реки Черек за период 2002-2019 годы. В предгорной и устьевой зоне территории ее протекания определены величина pH, концентрации микропримесей Cr, Ni, Mo, Mn, Zn, Pb, уровни содержания минеральных соединений азота NO2-, NO3-, NH4+. Получены уровни концентраций в водах бассейна о составе и качестве в среднем и нижнем течении. Отмечена изменчивость и сезонная динамика концентраций ингредиентов. Выявлены основные загрязнители воды Черека.
Сопоставительный анализ результатов показал, что в последние годы состав речной воды по некоторым элементам изменяется в сторону увеличения, для других компонентов наблюдается относительная однородность в пределах допустимых значений. Выявлена сезонная изменчивость содержания загрязняющих веществ. Рассмотрена межгодовая изменчивость концентраций микроэлементов и биогенных компонентов в воде зимней межени и летнего дождевого паводка за многолетний период.
Ключевые слова
Мониторинг, ледниковая река, сезонные исследования, микроэлементы, биогенные компоненты, концентрация.
Zhinzhakova L.Z.
Senior staff scientist, FSBI "VGI" Nalchik, Russia Cherednik E.A.
Staff scientist, FSBI "VGI" Nalchik, Russia
MONITORING STUDY OF SEASONAL CHANGES IN CONCENTRATIONS OF POLLUTANTS IN THE WATER OF THE CHEREK GLACIER RIVER FOR THE PERIOD 2002-2019
Annotation
A monitoring study of water pollution in the glacial river Cherek was carried out for the period 2002-2019. In the foothill and mouth zones of the territory where it flows, the pH value, the concentrations of microimpurities Cr, Ni, Mo, Mn, Zn, Pb, and the levels of mineral nitrogen compounds NO2-, NO3-, NH4+ were determined. Concentration levels in the basin waters regarding composition and quality in the middle and lower reaches were obtained. Variability and seasonal dynamics of ingredient concentrations were noted. The main pollutants of Cherek water have been identified.
A comparative analysis of the results showed that in recent years the composition of river water for some elements has been changing upward, while for other components relative homogeneity is observed within
acceptable values. Seasonal variability in the content of pollutants was revealed. The interannual variability of the concentrations of microelements and biogenic components in the water of winter low water and summer rain floods over a long-term period is considered.
Keywords
Monitoring, glacial river, seasonal studies, trace elements, biogenic components, concentration. Введение
Мониторинговое исследование содержания загрязняющих веществ в воде р. Черек имеет большое значение, так как вода реки используется в различных целях: полива сельскохозяйственных угодий, животноводства, а также в культурно-бытовых нуждах. Кларки металлов Cr, Ni, Mo, Mn, Zn, Pb в земной коре значительно различаются. Содержание растворимых элементов строго нормируется в питьевой воде и в воде водоемов рыбохозяйственного использования, средние концентрации в речной воде также относительно велики [2, 14].
На территории Черекского ущелья, где протекает горная река, расположены туристические базы отдыха, альплагеря, пролегают туристические маршруты по горным тропам и необычным местам, а вода горной реки Черек является единственным питьевым источником. В формировании состава ледниковой реки Черек участвуют грунтовые и подземные воды, многочисленные родники и минеральные источники, обогащенные микроэлементами и соединениями неорганического азота, твердые и жидкие атмосферные осадки, проходящие через почвы и грунты, содержащие широкий спектр элементов. Воды, формирующие сток бассейна Черек, проходят через горные породы и выщелачивают их [5].
Вынос микроэлементов и биогенных веществ в русло Черека происходит за счет стока двух его истоков Черек Безенгийский (46 км) и Черек Балкарский (54 км), которые соединяются и образуют начало реки Черек (с. Кашхатау). Также участвуют воды ее притоков, протекающие через многочисленные села, прилегающие близко к берегам и вносящие загрязняющие вещества в большом количестве антропогенного характера. Основную антропогенную нагрузку оказывает приток Черека (р. Урвань), вода которой протекает близко к населенным пунктам, где вдоль берегов образуются несанкционированные свалки мусора, отсутствуют система канализации и очистные сооружения, животные ходят на водопой. На протяжении нескольких лет качество сбрасываемых сточных вод не соответствует установленным нормативам, периодически имеют место залповые сбросы бардосодержащих стоков в реку. Перечисленные факторы отрицательно влияют на концентрации загрязняющих веществ, превышающие значения ПДК. Качество воды Урвань по содержанию биогенных соединений соответствует по экологическим классам качества поверхностных вод суши «загрязнённой» [6, 7]. В опубликованных ранее работах [1, с. 51; 3, с. 257; 4, с. 3; 13, с. 232; 15, с. 1] отражались уровни загрязнения речных вод, но с изменением регионального климата их средние значения хаотично изменялись, поэтому вопрос мониторинга речных вод остается актуальным.
Целью настоящей работы являлось выявление содержания загрязняющих компонентов, проведение сравнительного анализа сезонных изменений в верхнем (среднегорье) и нижнем (низкогорье) течении, сопоставление концентраций микроэлементов и биогенных веществ за многолетний период наблюдений, выявление уровня загрязнителей вод р. Черек в период зимней межени и летних дождевых паводков, установление наиболее значимых загрязнителей.
Экспериментальная часть
Пробоотбор проводили в основные фазы гидрологического режима реки Черек (зимнее маловодье и в период максимального таяния ледников, выпадения атмосферных осадков) по руководящему документу [9]. Пробы воды отбирали ежегодно в двух створах, расположенных в среднегорье (47 км от истока) и низкогорье (107 км, г. Прохладный). Отметим, что летний сезон связан с химическим выветриванием пород и выпадением ливневых осадков, что связано с активной трансформацией химического состава вод.
В воде Черека определяли шесть приоритетных металлов Сг, Мо, Мп, Zn, РЬ методом атомной абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией по аттестованной методике [8]. Так как проводилось определение растворимой формы микроэлементов, все пробы фильтровались через мембранные фильтры. Консервация проб для определения тяжелых металлов осуществлялась азотной кислотой (ОСЧ) из расчета 0,5 % в соответствии с ГОСТ Р 57162-2016. Транспортировка и хранение проб осуществлялась при температуре 2-5°С в специальной сумке-холодильник. Значения загрязняющего компонента NO2- измеряли методом фотометрического определения с реактивом Грисса [10], N03^ NH4+ -потенциометрическим методом с применением соответствующих ионоселективных электродов в паре с хлорсеребряным [11,12]. Исследование воды Черека проводилось в аккредитованной лаборатории Высокогорного геофизического института.
Результаты и их обсуждение В пробах речной воды определяли группу компонентов по методикам [10-14]. Диапазоны концентраций загрязняющих веществ (рН, Сг, Мо, Мп, Zn, РЬ, N02^ N03^ NH4+) за период 2002-2019 г.г. представлены в таблицах 1 и 2 по двум пунктам отбора (среднее и нижнее течение) в основные фазы водного режима реки.
Таблица 1
Диапазон изменения концентраций загрязняющих веществ в зимнюю межень в воде р. Черек за период 2002-2019 г.г.
Элемент Ед.изм. Среднее течение Нижнее течение ПДК
2002-2010 гг. 2011-2019 гг. 2002-2010 гг. 2011-2019 гг.
Сг мкг/л 0,20-0,59 0,20-1,33 0,20-0,51 0,20-4,32 20,0
№ 0,10-1,80 0,10-1,41 0,13-1,38 0,10-3,90 10,0
Мо 0,10-0,65 0,10-3,77 0,10-0,69 0,10-4,50 1,0
Мп 0,20-1,87 0,10-51,0 0,31-3,50 1,0-31,34 10,0
Zn 1,50-4,68 1,0-6,89 1,50-5,12 0,56-5,09 10,0
РЬ 0,10-0,75 0,10-4,17 0,10-0,84 0,10-3,50 6,0
N0^ мг/л 0,010-0,042 0,010-0,014 0,010-0,240 0,010-0,480 0,08
N0^ 1,86-12,40 4,22-24,80 4,34-24,80 4,03-21,70 40,0
N44+ 0,10-1,03 0,10-1,13 0,10-1,22 0,10-3,20 0,50
РН ед. 7,45-8,35 8,04-8,76 7,55-8,30 7,80-8,83 6,50-8,50
Источник: разработано автором
Величина рН изменялась, варьируя в пределах 7,45-8,83 ед. и 7,05-8,64 ед. рН в периоды зимней межени и летнего дождевого паводка соответственно. В отдельные годы наблюдались единичные случаи повышения значений лишь в устьевой зоне (в зимнюю межень до 8,83 ед. рН, в теплый период 8,64 ед. рН). В целом за многолетний период вода р. Черек оставалась нейтральной и слабощелочной.
Таблица 2
Диапазон изменения концентраций загрязняющих веществ в дождевые паводки в воде р. Черек за период 2002-2019 г.г.
Элемент Ед. изм. Среднее течение Нижнее течение ПДК
2002-2010 гг. 2011-2019 гг. 2002-2010 гг. 2011-2019 гг.
Сг мкг/л 0,24-9,02 0,30-17,31 0,20-15,92 0,20-3,36 20,0
№ 0,61-7,49 0,10-4,06 0,57-8,43 0,10-2,18 10,0
Мо 0,21-0,81 0,10-6,04 0,26-5,80 0,10-2,95 1,0
Мп 1,44-18,48 1,48-22,83 0,81-7,04 0,88-27,64 10,0
Zn 1,50-27,80 1,50-54,57 3,68-98,78 1,31-16,87 10,0
РЬ 0,30-15,0 0,10-15,54 0,10-12,95 0,10-12,71 6,0
N0^ мг/л 0,010-0,05 0,010-0,16 0,010-0,048 0,010-0,13 0,08
N0^ 2,79-4,71 2,26-18,60 3,41-15,50 2,25-21,70 40,0
NH4+ 0,10-0,94 0,10-0,98 0,10-1,04 0,10-0,50 0,50
РН ед. 7,05-8,20 7,50-8,64 7,50-8,20 7,70-8,64 6,50-8,50
Источник: разработано автором
Тенденция к росту концентраций микроэлементов и биогенных веществ наблюдалась в различные годы, как в водах зимней межени, так и в водах летнего дождевого паводка. Сезонная динамика результатов по загрязнителям - Zn, РЬ, N02^ NH4+, частично по Мп и Мо носит сложный, хаотичный и нерегулярный характер. Выявлены экстремально высокие значения по содержанию Zn в среднем течении 54,57 мкг/л (5,5 ПДК) и до 98,8 мкг/л (9,9 ПДК) в 2007 году в нижнем течении вблизи устья до объединения с водами реки Баксан. Максимальные концентрации Мп фиксировались в водах зимней межени, составляя 51 мкг/л (5 ПДК) в среднем течении и 31,3 мкг/л (3 ПДК) во втором створе. В период выпадения летних ливневых осадков, интенсивного таяния ледников, притока большого объема речной воды содержание марганца снижалось за счет разбавления и составляло 18,5-22,8 мкг/л и до 27,6 мкг/л в верхнем и нижнем течении соответственно, т.е. в 2 и более раза ниже, чем в зимний период. Концентрации РЬ увеличивались в теплый период (см. табл. 2) и максимальные варьировали в пределах 13-15,5 мкг/л при допустимой концентрации для поверхностных вод суши 6 мкг/л. Сопоставительный анализ концентраций загрязняющих веществ выявил, что в период летних дождевых паводков наблюдается увеличение содержания Мп, Zn, РЬ, Мо (см. табл.1 и 2).
Были выявлены высокие концентрации токсикологических соединений азота (рис. 1), нарушающие экологические стандарты в воде ледниковой реки Центрального Кавказа, меняющие соотношение компонентов в сторону накопления нитритов и аммония. Анализ годовых колебаний концентраций загрязняющих веществ показал тенденцию к их увеличению при выходе реки на равнину (74 км), связанный с антропогенным влиянием населенных пунктов, через которые пролегает русло реки Черек. Зафиксирован разовый всплеск концентрации N02- 0,48 мг/л (6 ПДК) и NH4+ 3,2 мг/л (6,4 ПДК).
Рисунок 1 - Выборочные результаты увеличения концентрации N02- (а) и NH4+ (Ь) в воде Черека в исследуемый период Источник: разработано автором
Концентрация N0з- увеличивалась до значений 24,8 мг/л в водах зимней межени среднего и нижнего течения, а в летний дождевой паводок 18,6-21,7 мг/л и могут квалифицироваться по ПДК за исследуемый период как «слабо загрязненные». Фактическое качество воды Черека оценивалось в соответствии с экологическими классами качества поверхностных вод суши и по ПДК рыбохозяйственного назначения.
Заключение
Многолетние исследования вод реки Черек за период 2002-2019гг на присутствие шести микроэлементов Сг, М, Мо, Мп, Zn, РЬ, трех биогенных соединений N02^ N03^ NH4+ и значений величины рН выявили изменения концентраций некоторых загрязняющих компонентов в сторону увеличения.
В отдельные годы значения рН смещались в щелочную область. Были зафиксированы единичные случай увеличения щелочности в водах зимней межени в устьевой зоне (8,64; 8,83 ед. рН). В целом, речные воды Черека относятся к нейтральным и слабощелочным водам в обе фазы гидрологического режима.
Отмечается повышение содержания Мп, Мо в период зимней межени в водах среднего течения и Мо, Мп, Zn, РЬ в нижнем течении исследуемого участка реки. Воды в период летнего дождевого паводка обогащены Мо, Мп, Zn, РЬ в верхнем створе и устьевой зоне. Максимальная концентрация Мо увеличивалась и варьировала в пределах 3-6 мкг/л. Содержание Сг и N в водах Черека не превышают ПДК рыбохозяйственного назначения. В отдельные годы концентрации Zn повышенные и лишь в 2007 году наблюдались высокие значения (дождевой паводок) в среднем (2,8 ПДК) и нижнем течении (10 ПДК). Содержание РЬ фиксировалось в основном в период летних дождевых паводков в обоих створах, максимальные концентрации изменялись в пределах 13-15,5 мкг/л при норме 6 мкг/л (2-2,5 ПДК).
Установлены сезонные изменения биогенных соединений в водах реки. Отмечены случаи максимального увеличения концентраций N02- и NH4+ в водах зимней межени. Проведенное сопоставление многолетних значений содержания соединений тяжелых металлов и биогенных веществ выявило изменение и различие концентраций. В загрязнение воды реки определенную долю вносят Мп, Мо, Zn, РЬ, N02^ NH4+. Распределение и содержание ингредиентов загрязнения в воде бассейна Черека существенно различается по сезонам и многолетним наблюдениям, могут мигрировать и накапливаться. Необходимо продолжение проведения экологического мониторинга речной воды, систематического контроля по выявлению концентраций загрязнителей для сохранения чистоты водных объектов в будущем.
Список использованной литературы:
1. Бакаева Е.Н., Дреева Ф.Р., Жинжакова Л.З. Пространственная характеристика содержания тяжелых металлов в реках Баксан и Черек // Материалы IX Международной научно-практической конференции: «Новината за напреднали наука - 2013». География и геология. София. 2013. Т. 49. С. 51-53.
2. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. 480 с.
3. Воробьева Т.И. Результаты мониторинга содержания токсичных веществ в водах Центрального Кавказа в пиковые фазы водного режима / Т.И. Воробьева, Л.П. Гущина, Л.З. Жинжакова, Т.В. Реутова, Е.А. Чередник // Тезисы докладов международной научной конференции по региональным проблемам гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды. 2012. С. 257-258.
4. Газаев М.А., Агоева Э.А., Жинжакова Л.З. Сравнительный анализ состава речных вод высокогорной зоны Баксанского и Черекского ущелий // Вода: химия и экология. 2014. № 6 (72). С. 3-7.
5. Лазько Е.М. Региональная геология СССР. М.: Недра, 1975. Т. 1. 334 с.
6. Нежиховский Р.А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. С. 40-42.
7. Перечень нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе
нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приказ Росрыболовства от 13 декабря 2016 г. № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно-допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения с изменениями на 12 октября 2018 года».
8. ПНД Ф 14.1:2.253-09. Методика выполнения измерений массовых концентраций Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, Zn в природных и сточных водах атомно-абсорбционным методом «МГА-915». М. 2013. 36 с.
9. Р 52.24.353-2012. Рекомендации. Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. М. 27 с.
10. РД 52.24.381-2006. Руководящий документ. Массовая концентрация нитритов в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом с реактивом Грисса. М. 14 с.
11. РД 52.24.367-2010. Руководящий документ. Массовая концентрация нитратов в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ИСЭ. М. 21 с.
12. РД 52.24.394-2015. Руководящий документ. Массовая концентрация аммония в водах. Методика выполнения измерений потенциометрическим методом с ИСЭ. М. 13 с.
13. Реутова Т.В. Оценка уровня загрязнения рек Центрального Кавказа по результатам 10-летнего мониторинга / Т.В. Реутова, Т.И. Воробьева, Л.П. Гущина, Л.З. Жинжакова, Е.А. Чередник // Бассейн реки Терек: проблемы регулирования, восстановления и реабилитации водных объектов. Труды Всероссийской научно-практической конференции. Западно-Каспийское бассейновое водное управление открытое акционерное общество «Севкавгипроводхоз». 2015. С. 232-237.
14. Справочник по гидрохимии / под ред. Никанорова А.М. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 392 с.
15. Zhinzhakova L. Z. Violation of Environmental Standards for Inorganic Nitrogen Compounds in Glacial Rivers of the Central Caucasus in 2017-2019 // Russian Journal of General Chemistry. 2020. Vol. 90. No. 13. Рр. 1-5.
© Жинжакова Л.З., Чередник Е.А., 2023
УДК 504.064: 504.75
Жинжакова Л.З.
Старший научный сотрудник ФГБУ «ВГИ»
г. Нальчик, РФ Чередник Е.А. Научный сотрудник ФГБУ «ВГИ» г. Нальчик, РФ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОД ЛЕДНИКОВЫХ РЕК ЦЕНТРАЛЬНОГО КАВКАЗА БИОГЕННЫМИ
СОЕДИНЕНИЯМИ ЗА ПЕРИОД 2020-2022 ГОДЫ
Аннотация
На основании трехлетних наблюдений за содержанием биогенных соединений в речных водах Центрального Кавказа установлен уровень концентраций загрязняющих веществ в водах ледниковых рек Баксан, Малка, Урух и Терек. Выявлены высокие концентрации соединений азота, меняющие соотношение компонентов в сторону накопления нитритов и аммиачного азота, являющиеся
