CC BY
32БОТ: 10.24411/9999-010А-2019-10059
А.Б. КОМИССАРОВ, Е.А. ЧЕКМАРЕВА
Иваньковская НИС - филиал Института водных проблем РАН, г. Конаково, Россия
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА НА ВОДОСБОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ ИВАНЬКОВСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
Процесс формирования снежного покрова начинается в условиях отрицательного теплового баланса подстилающей поверхности. Снежным покровом называется лежащий на поверхности земли слой снега, который пополняется за счет льда, выпадающего из облаков и образующегося на земной поверхности (иней, изморозь, гололед, наледь и другое) (Кузьмин, 1960).
Цели работы: оценить качество талой воды, содержащейся в снеговом покрове на водосборной территории Иваньковского водохранилища в условиях антропогенной нагрузки г. Конаково.
Иваньковское водохранилище - природно-технический водный объект комплексного назначения, относится к источникам водоснабжения г. Москвы. Полный объем при нормальном подпорном уровне (НПУ - 124 м) составляет 1120 млн. м3, площадь водного зеркала - 327 км2, длина береговой линии - 520 км, средняя глубина -3.4 м, водосборная площадь - 316 км2 (Салтанкин, 2017).
Постоянный снежный покров в исследуемом районе появляется в начале или в конце ноября. Самые холодные месяцы - январь и февраль (Григорьева, 2000). Максимальные среднемесячные температуры воздуха за период 2007-2017 гг. января
составляют -15.9 С (2010 г.) и февраля--12.3 С (2012 г.). Количество осадков в
зависимости от водности года изменяется с 18 мм (декабрь 2007 г.) по 79.9 (декабрь 2010 г.), рис. 1.
Рис. 1. Величины среднего количества осадков, минимальные и максимальные значения температур, Тверская область, ноябрь-март, 2007-2017 гг. (Показатели..., 2017)
Для отбора проб снега на поверхности снежного покрова размечали квадрат площадью 1м2, снег отбирали на всю глубину залегания. В химической лаборатории снег доводили до состояния талой воды при комнатной температуре и замеряли объем воды. Анализ проводили по апробированным методикам, он включал: рН, мутность, гидрокарбонаты, кальций, магний, сульфаты, хлориды, натрий и калий, железо общее, кремний, соединения азота и фосфора, БПК5, цветность, ПО, нефтепродукты, СПАВ,
© 2019 Комиссаров Алексей Борисович, Aleco1@inbox.ru; Чекмарева Екатерина Александровна, S_taya@list.ru
тяжелые металлы (цинк, свинец, медь, хром, кадмий). Анализ проб проводили в химической лаборатории ИвНИС ИВП РАН по аттестованным методикам (аттестат аккредитации ЯЛ.Ки.21ЛН36 от 21.11.2016 г.). Максимальное число проб снега (28 штук) было отобрано на территории г. Конаково в 2008 г. Всего проанализировано 144 пробы снега.
Современное экологическое состояние снежного покрова и точки отбора проб представлены на рис. 2.
1 - школа №5 (за 2018 г. проба не отобрана), 2 - стадион филиала ФГБОУ ВО «НИУ» «МЭИ», 3 - ул. Старопочтовая (въезд в бор), 4 - ГБПОУ «Конаковский колледж», 5 - ул. Южная, 66, 6 - АО «Завод Микроприбор», 7 - ул. Район Завода, 13а (баня), 8 - гор. пляж, 9 - ул. Гагарина, 33, 10 - «Домокафе», 11 - школа №8, 12 - сквер Ворохова, 13 - ул. Свердлова и Воровского, 14 - Транспортная, 39, 15 - ОАО «Молоко», 16 - «Дачник»
Концентрации химических элементов в снежном покрове г. Конаково за 2018 г. изменялись в диапазоне: 6.1-24.4 мг/дм3- гидрокарбонаты, 0.076-4.6 мг/дм3 - кальций, 0.49-1 мг/дм3 - магний, 1.8-4.6 мг/дм3 - сульфаты, 0.3-13 мг/дм3 - натрий и калий, 1.612.1 мг/дм3 - хлориды, 0.03-0.16 мг/дм3 - железо общее, 0.03-0.12 мг/дм3 - марганца, 1.1-3.1 мгО/дм3 - БПК5. На пересечении улиц Свердлова и Воровского в 2018 г. увеличены концентрации гидрокарбонатов (24.4 мг/дм3), хлоридов (12.1 мг/дм3), натрия и калия (13 мг/дм3), соединения фосфора общего растворимого составляют 0.054 мгР/дм3.
Соединения азота с высокими концентрациями ежегодно (от 1.8 до 3.8 мг/дм3 общего азота) наблюдают на берегу Иваньковского водохранилища, что может быть связано с выбросами окислов азота в атмосферу (до 6.89 тыс. т по Конаковскому району, 2017 г.), основным поставщиком которых является Конаковская ГРЭС (Показатели.., 2017 г.). В Конаковском бору и у ГБПОУ «Конаковский колледж» концентрации общего азота составляют около 3.5 мг/дм3 общего азота (2012 г.). Отмечено снижение средних значений концентрации фосфора общего в снежном покрове с 0.04 мгР/дм3 (2007 г.) по 0.026 мг/дм3 (2018 г.). В точках отбора проб -ГБПОУ «Конаковский колледж», АО «Завод Микроприбор» (2007 г.) и школа №5 (2010 г.) концентрации фосфора общего составили 0.05 мгР/дм3 (рис. 3).
0.С6 а)
1 2 3 4 5 6 7
2007 2010 ^м2012 —С—2018
Рис. 3. Концентрации биогенных элементов в снежном покрове г. Конаково а) фосфора общего, мгР/дм3, б) азота общего, мг/дм3 1 - школа №5, 2 - стадион филиала ФГБОУ ВО «НИУ» «МЭИ», 3 - ул. Старопочтовая (въезд в бор), 4 -ГБПОУ «Конаковский колледж», 5 - ул. Южная, 66, 6-АО «Завод Микроприбор», 7 - ул. Район Завода, 13а (баня)
За период с 2007 по 2013 и 2018 гг. величина рН изменялась с 4.06 единиц рН (АО «Завод Микроприбор», 2007 г.) до 7.16 единиц рН (ул. Энергетиков, д. 4, берег р. Донховка). Талые воды по степени кислотности относятся к слабокислым (5-6.5 ед. рН), единично встречаются кислые (3-5 ед. рН) и нейтральные (6.5-7.5 ед. рН) воды. Минимальные и максимальные значения электропроводимости составляют 0.1-50 шБш/ш. Качественный состав талой воды за период 2007-2013 и 2018 гг. характеризуется диапазонами концентраций: от 0.34 до 10.7 мг/дм3 - сульфатов, 0.8109 мг/дм3 хлоридов, 0.004-1.39 мг/дм3 - фосфатов, 0.02-23.7 мг/дм3 - азота аммония, 0.45-3.3 - мг/дм3 нитратов, 0.5-9.8 мгО/дм3 - перманганатной окисляемости (ПО), (табл. 2).
Табл. 2. Средние значения содержания некоторых химических элементов в снежном покрове г. Конаково, 2007-2013 и 2018 гг., дм/мг3 (кр. электропровод. - шБш/ш, ПО -мгО/дм3). Числитель - среднее значение, знаменатель - минимальные и максимальные значения
Электро проводи мость Сульфаты 8042" Хлориды С1- Фосфаты, РО4 Аммоний -ион КН4+ Нитраты N03" ПО
2007 1.8 1.1-3 3.04 1.6-7.1 16 1.4-1.7 0.058 0.03-0.09 0.076 0.02-0.13 1.15 0.77-1.87 2.88 2.15-3.9
2008 4.0 2.2-6.3 2.16 1.4-2.8 11 0.3-3.9 - 0.597 0.35-0.95 1.269 0.84-2.13 2.76 1.1-2.76
2009 1.63 1.2-2.5 9.69 9-11 1.79 1.24-2.8 0.015 0.005-0.06 0.68 0.49-1.94 1.67 1.28-2.19 1.61 0.78-2.91
2010 1.92 1.1-5.1 8.85 7.5-10.7 2Д 0.6-5.6 0.126 0.01-1.39 0.533 0.31-0.94 1.72 1.5-2.1 2.2 0.74-9.8
2011 1.53 1.1-3 1.68 0.7-3 1,27 0.7-3.3 0.040 0.004-0.20 0.53 0.37-0.73 15 0.84-2 1.69 1-6.6
2012 4.27 1-50 11 0.34-2.5 70 0-109* 0.04195 0.019-0.07 0.055 0.17-1.14 1.81 1-2.6 1.84 1.3-3.9
2013 2.22 1.4-5.2 1.48 0-3.7 13 0.8-6.5 0.131 0.01-0.98 3.21 1.2-23.7 2.14 0.45-3.3 1.43 0.92-2.6
2018 0.16 0.1-0.4 2.51 1.8-4.6 3.5 1.6-12.1 0.0223 0.005-0.58 0.546 0.3-0.83 1.47 1.1-2.1 1.35 0.5-2.8
* - максимальная концентрация после использования противогололедных реагентов
Высота снежного покрова в середине марта изменялась от 0,46 до 0,68 м в 2011 г. и от 0,30 до 0,43 в 2018 г. В снежном покрове на водосборной площади Иваньковского водохранилища на начало марта содержится до 998.56 млн. л талой воды при средней мощности снежного покрова 0.55 м. С талой водой на водосборную территорию Иваньковского водохранилища могут поступать 12.08 т сульфатов, 5.59 т хлоридов (максимальная концентрация может достигать 109 мг/дм3), 1.39 т фосфатов, 1.94 т азота аммония (максимальная концентрация может достигать 23.7 мг/дм3), 3.3 т нитратов, 11.48 т натрия и калия, 0.31 т железа общего, 0.12 т марганца, 0.12 т нефтепродуктов.
Концентрации тяжелых металлов в снегу повышены вблизи АО «Завод Микроприбор» (в 62 раза цинк, в 9 раз медь, 1.4 раз хром), стадион филиала ФГБОУ ВО «НИУ» «МЭИ» (в 26 раз медь), ОАО «Молоко» (в 47 раз свинец, в 4 раз хром), ГБПОУ «Конаковский колледж» (в 46 раз свинец), маг. «Дачник» (в 46 раз свинец, в 1.7 раз хром) по сравнению с фоном (2018 г, табл. 3). В 2008 г. на берегу Иваньковского водохранилища, школы №5 и №7, стадиона филиала ФГБОУ ВО «НИУ» «МЭИ», у въезда в Конаковский бор обнаружены концентрации цинка около 0.056 мг/дм3, максимальные концентрации (0.075 мг/дм3) - на ул. Баскакова, 1 (вблизи больничного
комплекса). Концентрации кадмия отмечены у школы №7 (0.0009 мг/дм3) и ГБПОУ «Конаковский колледж» (0.002 мг/дм3), цинка - АО «Конаковский ЗСК» (на пересечении ул. Красноармейской и Пролетарской, у дороги, рядом с частной авторемонтной мастерской (0.004 мг/дм3).
Табл. 3. Концентрации тяжелых металлов и нефтепродуктов в снежном покрове г. Конаково, 2008 и 2018 гг., дм/мг3. Числитель - среднее значение, знаменатель -минимальные и максимальные значения
Цинк Свинец Медь Хром Кадмий Нефтепрод.
2008 0.276 0.0005 0.00019
0-0.0745 0-0.004 0-0.0018
2018 0.0843 0.0126 0.0073 0.0011 0.0575
0.011-0.657 0.0005-0.0311 0.0011-0.029 0-0.0044 0.01-0.12
Выводы
Снежный покров на водосборной площади Иваньковского водохранилища может содержать до 998.56 млн. л талой воды. В период половодья максимально с поверхностным стоком и притоками в водохранилище могут поступать до 12.08 т сульфатов, 5.59 т хлоридов, 1.39 т фосфатов, 1.94 т азота аммония, 3.3 т нитратов, 11.48 т натрия и калия, 0.31 т железа общего, 0.12 т марганца, 0.12 т нефтепродуктов.
Геохимические аномалии в снежном покрове связаны с выбросами Конаковской ГРЭС: берег Иваньковского водохранилища, школы №5 и №7 (цинк); деятельностью промышленных предприятий и учреждений: АО «Завод Микроприбор» (цинк, медь, хром), ОАО «Молоко» (свинец, хром), АО «Конаковский ЗСК» (цинк), стадион филиала ФГБОУ ВО «НИУ» «МЭИ» (медь, цинк), ул. Баскакова, д. 1, вблизи больничного комплекса (цинк); близостью дороги: ГБПОУ «Конаковский колледж» (свинец), на пересечении ул. Красноармейской и Пролетарской (свинец), маг. «Дачник» (свинец, хром).
Высокие концентрации хлоридов (109 мг/дм3, проспект Ленина) в снегу связаны с использованием противогололедных реагентов группы хлоридов.
Список литературы
Григорьева И.Л., Ланцова И.В., Тулякова Г.В. Геоэкология Иваньковского водохранилища и его водосбора. Конаково, 2000. 248 с.
Кузьмин П. П. Формирование снежного покрова и методы определения снегозапасов // Гидрометеорология. изд-во. Л., 1960. 96 с.
Салтанкин В.П., Григорьева И.Л. Иваньковское водохранилище // Науч.-популярная энциклопедия «Вода России». 2017 г.
[Электронный ресурс]. URL: http://www.water-rf.ru/, (дата обращения: 20.01.2019 г.)
Показатели, характеризующие состояние экономики и социальной сферы муниципального образования Конаковский муниципальный район // Федеральная служба государственной статистики, 2017 г. [Электронный ресурс] // URL: http://www.gks.ru (дата обращения: 05.02.2019 г.)
