CC BY
46
O.V. Gagarina
Organizational- planning actions on a drainage area of the Izhevsk water basin as one of directions on improvement of water quality
The brief characteristic of results of the analysis of intraannual, interannual and spatial impurity of water of the Izhevsk water basin is given. The author offers system organizational-planning actions with reference to a zone of sanitary protection of a reservoir and drainage areas of the rivers - inflows of the river Izh. For updating similar work the net of hydrochemical monitoring surface and groundwater is recommended.
Г агарина Ольга Вячеславовна Удмуртский государственный университет 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская,! (корп.4)
E-mail: ogagarina@udm.ru
температура воды, цветность, запах, водородный показатель, содержание растворенного кислорода, содержание взвешенных веществ, аммония, фосфатов, железа общего, нефтепродуктов, марганца, хрома, цинка и меди, БПК5 и ХПК.
Кроме того, на сегодняшний день не складывается полного впечатления о загрязненности грунтовых вод, разгружаемых в водоем и притоки р. Иж. Поэтому необходим сбор, систематизация и анализ данных о состоянии родниковых, колодезных и артезианских вод в пределах населенных пунктов, расположенных на водосборах вышеперечисленных рек. Таким образом, надо максимально использовать существующую режимную сеть.
Если такие данные отсутствуют, очевидна необходимость заложения специализированной наблюдательной сети скважин, включающей как скважины, находящиеся в зоне влияния источника загрязнения, так и фоновые скважины, расположенные на участках, где подземные воды не затронуты загрязнением. Частота отбора проб должна быть не реже одного раза в квартал из скважин, расположенных ближе к границе загрязненных вод, и одного раза в полгода из удаленных скважин.
Проведение гидрохимического мониторинга поверхностных и подземных вод хотя бы в течение одного года позволит дать более точный пространственно-временной анализ загрязненности воды водохранилища и скорректировать систему организационно-планировочных мероприятий в пределах ЗСО, а также водоохранной зоны как самого водохранилища, так и притоков р. Иж.
* * *
1. Методические указания по проектированию водоохранных зон водных объектов и их прибрежных защитных полос. М., 1998.
Поступила в редакцию 05.05.05.
режима этой части водохранилища, можно отказаться от ежемесячного опробования (но не ранее, чем через год). Пробы воды отбираются с двух горизонтов.
Створ 4 пересекает водоем от прилегающего к району шлакоотвала берега до устья р. Подборенки и включает две вертикали наблюдения: точка наблюдения 6 закладывается в нескольких метрах от берега в районе шлакоотвала; точка наблюдения 7 - в нескольких метрах от
противоположного берега в устьевой зоне Подборенки.
Контроль качества воды в точке наблюдения 6 и 7 проводится по полной программе в основные фазы водного режима и ежемесячно по сокращенной программе. В дальнейшем, после обследования гидрохимического режима основных загрязнителей воды в точке наблюдения 6, можно отказаться от ежемесячного опробования (но не ранее, чем через год). Пробы воды отбираются с двух горизонтов.
Створ 5 пересекает водоем в предплотинной части, выполняет функции контрольного створа, по нему оцениваются потери вещества с водой реки через замыкающий створ.
Закладывается одна точка наблюдения 8 (в нескольких метрах от правого берега).
Контроль качества воды в точке наблюдения 8 проводится по полной программе в основные фазы водного режима. Пробы воды отбираются с поверхностного горизонта воды в следующие важные гидрологические ситуации:
- зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине ледяного покрова;
- в начале весеннего наполнения водоема;
- в период максимального заполнения (при наибольшем уровне);
- во время летней межени - при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка.
Таким образом, в течение года необходимо осуществить 5 отборов проб воды по полной программе. В составе полной программы определяются следующие показатели качества воды: температура, цветность (градусы платинокобальтовой шкалы), запах (баллы), водородный показатель (рН), минерализация (мг/л), содержание (мг/л) растворенного кислорода и углекислого газа, взвешенных веществ, хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов, ионов кальция, магния, натрия и калия, соединений азота (аммоний, нитриты и нитраты), фосфатов, железа общего, кремния, нефтепродуктов, СПАВ, фенолов, хлорсодержащих пестицидов, а также тяжелых металлов - марганца, хрома, цинка и меди, БПК5 (мгО2/л) и ХПК (мгО2/л). Из микробиологических показателей в эту программу входит определение содержания общих колиформных бактерий (ОКБ) и термотолерантных колиформных бактерий (ТКБ) [2].
Кроме этого, ежемесячно необходимо проводить отбор проб по сокращенной программе. Состав сокращенной программы таков:
Организационно-планировочные мероприятия на водосборе.
65
Рис. Схема створов наблюдения качества воды Ижевского водохранилища
Этот створ выполняет функции фонового створа, к тому же он необходим, чтобы оценивать поступление
загрязняющих веществ с водой р. Иж.
Поскольку это удаленная точка наблюдения, контроль качества воды производится только в основные фазы гидрологического режима (состав наблюдений приводится ниже) с поверхностного горизонта воды.
Створ 2 пересекает водоем от Юровского мыса до устья р. Пазелинки и включает две вертикали наблюдения: точка наблюдения 2 закладывается в нескольких метрах от берега у Юровского мыса (со стороны вогнутого берега ближе к массиву «Трудпчела»); точка наблюдения 3 - в нескольких метрах от устья р. Пазелинки.
Необходимость этих точек наблюдения подтверждается материалами предварительных исследований, проведенных осенью 2004 г. (в точке 2 отмечаются высокие значения показателей органического загрязнения, содержания нефтепродуктов в поверхностном горизонте воды; в точке 3 также превышает норму значение ХПК, в десятки раз выше нормативов содержание нефтепродуктов как в поверхностном, так и в придонном горизонтах воды, в несколько раз выше нормативной концентрация железа общего).
Контроль качества воды в точке наблюдения 2 проводится по полной программе в основные фазы водного режима и ежемесячно по сокращенной программе (для выявления факторов загрязнения данной части акватории водохранилища). В дальнейшем, после обследования гидрохимического режима основных загрязнителей воды этой части пруда, можно отказаться от ежемесячного опробования (но не ранее, чем через год). Пробы воды отбираются с двух горизонтов.
Контроль качества воды в точке наблюдения 3 проводится только по полной программе в основные фазы водного режима. Пробы воды отбираются с двух горизонтов.
Створ 3 пересекает водоем от устья р. Малиновки до противоположного берега водоема и включает две вертикали наблюдения: точка наблюдения 4 закладывается в нескольких метрах от берега в устьевой зоне р. Малиновки; точка наблюдения 5 - в нескольких метрах от противоположного берега в районе Колтомы.
Необходимость систематического контроля качества воды в данных точках водоема также подтверждается результатами обследования качества воды осенью 2004 г., к тому же р. Малиновка является загрязненным притоком Ижевского водохранилища.
Контроль качества воды в точке наблюдения 4 и 5 проводится по полной программе в основные фазы водного режима и ежемесячно по сокращенной программе (для выявления факторов загрязнения данной части акватории водоема). В дальнейшем, после обследования гидрохимического
гидрохимического мониторинга на р. Иж и ее притоках. Здесь мы рекомендуем заложить 13 створов мониторинга качества воды. Основными факторами при формировании сети наблюдений явились:
- наличие в бассейнах рек источников органики животного происхождения (сельские населенные пункты с объектами животноводства, базы отдыха, лагеря, садово-огородные массивы);
- заболоченность и заторфованность водосборов рек;
- техническая доступность места отбора проб воды (при возникновении трудностей в периоды паводков возможно смещение точки отбора).
Предлагаемые створы наблюдения находятся на следующих реках: левый безымянный приток р. Иж (исток реки находится западнее пос. Сокол), р. Селычка ниже по течению пос. Якшур-Бодья и ниже пос. Селычка, р. Чур ниже пос. Чур, р. Чур в ее устье, правый безымянный приток р. Иж, в его нижнем течении (протекает чуть севернее д. Нов. Чернушка), правый безымянный приток р. Иж, в его нижнем течении (данный водоток берет начало к с. -з. от пос. Люкшудья), р. Иж в верховье Ижевского пруда, р. Люк в нижнем ее течении, р. Игерманка в ее устье, р. Пазелинка в ее нижнем течении, р. Малиновка в ее нижнем течении, р. Подборенка в ее нижнем течении.
Отбор проб необходимо проводить в основные фазы гидрологического режима рек:
- в зимнюю межень;
- на пике и на спаде половодья;
- во время летней межени - при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка;
- при прохождении осеннего дождевого паводка.
Таким образом, в течение года необходимо осуществить 6 отборов проб воды на следующие показатели качества воды: ХПК (бихроматная окисляемость), БПК5, цветность, гуматы железа, гуминовые кислоты (общее содержание, включая тяжелые фракции).
Кроме того, для наблюдений по водоему в целом с учетом геоморфологии береговой линии, наличия устьев загрязненных притоков водоема, наличия на водосборе источников загрязнения и результатов рекогносцировочных наблюдений, проведенных в сентябре 2004 г., устанавливается 5 створов наблюдения, состоящих из 8 вертикалей (точек наблюдения). Ниже приводится описание местоположения и функций рекомендуемых створов наблюдения (рис.).
Створ 1 пересекает верховья водоема в направлении пешеходного моста от пос. Воложка в сторону противоположного берега (лагерь отдыха «Дружба»). Закладывается одна вертикаль (точка наблюдения 1) посередине створа (пешеходного моста).
оказывающий негативное влияние на качество воды Ижевского водохранилища, образуется в пределах первого и второго пояса ЗСО. Границы первого пояса ЗСО водоема проходят по акватории во всех направлениях не менее 100 м, по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от уреза воды при нормальном подпорном уровне в водохранилище. Должно быть обеспечено отведение поверхностного стока за пределы этого пояса. Таким образом, поверхностный сток с территории первого пояса ЗСО в водоем должен полностью отсутствовать.
Основные нарушения санитарного режима, по нашему мнению, происходят во втором поясе ЗСО водоема, границы которого, согласно СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», проходят по акватории во всех направлениях на расстоянии 5 км от водозабора, боковые границы этого пояса закладываются в сторону прилегающего берега на расстоянии 1000 м от водозабора. В этот пояс попадают многочисленные лагеря, садово-огородные массивы, базы отдыха, то есть источники органического и микробиологического загрязнения водоема. К тому же в этот пояс ЗСО попадает и часть города, поверхностный сток с которого привносит в водоем нефтепродукты, соединения тяжелых металлов и другие загрязнения, имеющие антропогенный характер происхождения.
Основная работа по улучшению состояния санитарного состояния водосбора должна быть проведена в этом поясе. Первоочередные мероприятия в этом направлении:
1) контроль источников химического загрязнения поверхности водосбора и грунтовых вод (склады ГСМ, ядохимикатов и удобрений, шламохранилища, свалки бытовых, сельскохозяйственных и промышленных отходов - все эти объекты в пределах этого пояса должны отсутствовать);
2) контроль источников микробного загрязнения поверхности водосбора и грунтовых вод (скотомогильники, навозохранилища, силосные траншеи, животноводческие объекты должны отсутствовать в пределах данного пояса);
3) контроль условий отведения сточных вод от промышленных, сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. При отсутствии канализации выгребные ямы должны устраиваться с гидроизоляцией;
4) загрязненный поверхностный сток, образующийся на площадках промышленных предприятий и на территории городской черты, попадающей в этот пояс с жилой застройкой и интенсивным движением транспорта, должен проходить локальную очистку, только после этого очищенные сточные воды сбрасываются в водоем;
5) степень очистки сточных вод, сбрасываемых в водоем, должна удовлетворять требованиям к качеству воды источников питьевого водоснабжения, изложенным в СанПиНе 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод».
Для составления полной картины о временном и пространственном характере загрязнения Ижевского водохранилища необходимо создать сеть
наблюдений ( 8), повторяемости случаев превышения ПДКрыбхоз., экстремальных значений концентрации (8 макс и 8 мин). Для оценки изменчивости показателей качества воды использовалось стандартное отклонение (а5). По результатам анализа было выявлено:
- среднеарифметическая концентрация сульфатов, азота
аммонийного, железа общего и кремния за данный период исследования в СГС выше, чем в НГС;
- повторяемость случаев превышения ПДК по содержанию азота аммонийного была выше в СГС; по содержанию железа общего, кремния и марганца данный статистический показатель оказался равным в обеих точках наблюдения;
- максимальные значения цветности воды, содержания азота аммонийного, железа общего, кремния и сульфатов выше в СГС;
- минимальные значения содержания некоторых веществ тоже выше в СГС, в первую очередь это касается взвешенных веществ и сульфатов, кроме того, незначительно выше минимальные концентрации азота аммонийного и марганца;
Ухудшение некоторых показателей качества воды в СГС, возможно, объясняется близостью к береговой черте, а это, в свою очередь, усиливает влияние таких факторов формирования качества воды, как поверхностный смыв с прилегающей территории, разгрузка грунтовых вод (несущих повышенные количества тех же сульфатов или аммония).
На основании вышеизложенного мы предлагаем систему организационно-планировочных мероприятий.
1. Установление, проектирование и обустройство водоохранных зон и прибрежных защитных полос для некоторых притоков р. Иж не по минимальным размерам, а исходя из реальных физико-географических условий водосборов рек [1] (хотя бы на участках рек, прилегающих к обрабатываемым сельскохозяйственным угодьям и населенным пунктам). Создание проекта водоохранных рек и прибрежных защитных полос в первую очередь необходимо для следующих речных систем - притоков р. Иж:
- р. Селычки - в среднем и нижнем течении;
- р. Люк - в среднем и нижнем течении;
- р. Пазелинки - на всем протяжении;
- р. Игерманки (правый приток р. Пазелинки) - в среднем и нижнем течении;
- р. Малиновки - на всем протяжении русла;
- р. Подборенки - на всем протяжении русла.
2. Проведение полной инвентаризации неорганизованных источников загрязнения (в первую очередь органического и микробиологического) природных вод, находящихся в пределах водоохранных зон притоков р. Иж и самого водохранилища.
3. Составление и реализация плана мероприятий по улучшению санитарного состояния территории зоны санитарной охраны (в дальнейшем -ЗСО) Ижевского водохранилища. Загрязненный поверхностный сток,
Подобный анализ был проведен и по антропогенным загрязняющим веществам, который также выявил некоторые закономерности. Так, например, концентрация нефтепродуктов растет в период весенних и летних паводков, когда происходит активный вынос этих соединений с водосбора, а содержание марганца, как правило, растет в зимнюю и летнюю межень, когда сокращается приток воды извне и влияние шлакоотвала как местного источника загрязнения усиливается.
Для анализа межгодовой динамики показателей качества воды по фактическим значениям концентраций веществ строились графики изменения концентраций, затем проводился тренд-анализ. В результате была выявлена четкая тенденция роста содержания азота аммонийного, железа общего, кремния, БПК5, марганца, что говорит об увеличении загрязненности воды Ижевского водохранилища.
Пространственно-временной анализ загрязненности прудовой воды за 1997 - 2004 гг. в целом проводился по трем наиболее репрезентативным точкам наблюдения: городскому пляжу и пристани (точки наблюдения УРЦГСЭН) и НГС (точка наблюдения лабораторий МУП «Водоканал»). Для сравнительного анализа за основную частоту отбора проб воды и основное время отбора были приняты частота и время отбора в точках наблюдения Госсанэпиднадзора (как приоритетных по количеству) раз в месяц в течение теплого периода года. Из показателей качества воды для анализа были отобраны те, по которым разные точки наблюдения имели упорядоченные по времени данные. Это - бихроматная окисляемость (в точке наблюдения НГС
- перманганатная), БПК5, содержание азота аммонийного и железа. В результате анализа сделаны следующие выводы:
- с конца 2003 г. во всех трех точках зафиксирован рост окисляемости;
- с 2002 г. во всех трех точках зафиксировано повышение содержания азота аммонийного;
- постепенный рост содержания железа общего отмечен в двух точках: на городском пляже и НГС.
Пространственный анализ загрязненности качества воды Ижевского водохранилища проводился по двум постоянным точкам наблюдения - Старым головным сооружениям и Новым головным сооружениям. Цель данного анализа - выявление неоднородного характера загрязнения Ижевского водохранилища (расстояние между точками наблюдения около 500 м, к тому же точки наблюдения имеют различное положение относительно берега - водозабор Старых головных сооружений расположен ближе к берегу). Временной ряд наблюдения по рН, цветности и окисляемости составил 7 лет (с 1997 по 2003 гг.), по остальным показателям -5 лет (с 1997 по 2001 гг.).
Оценка загрязненности воды Ижевского водохранилища проводилась с использованием рассчитанных упрощенных статистических показателей: средней концентрации веществ по годам и в целом за период
УДК 504.4.054 О.В. Гагарина
ОРГАНИЗАЦИОННО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ НА ВОДОСБОРЕ ИЖЕВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА КАК ОДНО ИЗ НАПРАВЛЕНИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ КАЧЕСТВА ВОДЫ
Дана краткая характеристика результатов анализа внутригодовой, межгодовой и пространственной загрязненности воды Ижевского водохранилища. Предлагается система организационно-планировочных мероприятий применительно к зоне санитарной охраны водоема и водосборам рек - притоков р. Иж. Для корректировки подобной работы рекомендуется сеть гидрохимического мониторинга поверхностных и подземных вод.
Ключевые слова: качество воды, источники загрязнения, мониторинг.
В связи с обострением проблемы состояния Ижевского водохранилища в 2004-2005 гг. было проведено исследование показателей качества воды, включая анализ внутригодовой и межгодовой динамики качества воды, пространственно-временной анализ некоторых показателей качества воды и пространственный анализ загрязненности воды.
Для анализа сезонной динамики выявлялись максимальные и минимальные значения показателя качества воды в каждый сезон года. Анализ проводился по двум точкам наблюдения, характеризующимся упорядоченным гидрохимическим опробованием, - Старым и Новым головным сооружениям (соответственно СГС и НГС) за 1997 - 2004 гг. В целом сезонная динамика показателей качества воды Ижевского водохранилища характеризуется следующими особенностями.
1. Внутригодовое распределение, близкое к естественному, наблюдается по следующим показателям: рН, цветности, перманганатной окисляемости, минерализации, содержанию азота нитратного и хлоридов. Формирование данных показателей качества воды в водоеме осуществляется в первую очередь под влиянием природных процессов.
2. Отсутствует четкое внутригодовое распределение содержания растворенного кислорода и значения БПК5. Вызвано это постоянным и значительным поступлением легко окисляемых органических веществ с водосбора данного водоема.
3. Из биогенных соединений наиболее заметно изменена динамика содержания азота аммонийного. В обеих точках наблюдения показатель явно увеличивается весной и летом. Причина этому - привнос в водоем органического азота от предприятий животноводства, жилищнокоммунального хозяйства и объектов рекреации (лагеря, базы отдыха, дачи), а также от сельскохозяйственных угодий (различные формы азота).
