Оценка качества воды реки Бия в верхнем течении по гидрохимическим показателям Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Раздел 1 ЭКОЛОГИЯ

Ведущие эксперты раздела:

ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ БЕЗМАТЕРНЫХ - кандидат биологических наук, доцент, ученый секретарь Учреждения Российской академии наук Института водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН, ответственный за электронную версию журнала и работу с Российским индексом научного цитирования -http://elibrary.ru/ (г. Барнаул)

АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ ШИТОВ - кандидат геолого-минералогических наук, доцент Горно-Алтайского государственного университета (г. Горно-Алтайск)

УДК 556.114

Л.А. Долматова, канд. хим. наук, н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected] ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ РЕКИ БИЯ В ВЕРХНЕМ ТЕЧЕНИИ ПО ГИДРОХИМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

Исследован химический состав вод р. Бии на участке верхнего течения от истока (п. Артыбаш) до с. Турочак и ее притока - р. Иогач. Рассчитаны индексы загрязнения воды во всех створах исследованного участка реки и показано, что вода относится к II классу качества - «чистые» воды.

Ключевые слова: комплексная экологическая классификация вод, индекс загрязнения воды, ионный состав, минерализация, окис-ляемость.

Река Бия берет начало из Телецкого озера и, сливаясь в районе г. Бийска с р. Катунью, образует р. Обь, одну из самых крупных рек Сибири. Площадь водосборного бассейна р. Бии - 37 000 км , длина - 301 км. [1]. Согласно классификации Л.М. Корытного [2], р. Бия входит в число 13 больших рек бассейна Оби. Среднегодовой расход р. Бии в устье равен 482 м3/с [3]. Основное направление речного потока - северозападное, что обусловлено общим уклоном местности.

Являясь горной в верховьях, в нижнем течении река приобретает равнинный характер [4]. Источники ее питания -талые воды снежников и сезонных снегов, дожди и грунтовые воды. Соотношение их в отдельных частях различно [1-3].

Река Бия является одной из главных водных артерий Республики Алтай. В ее режиме наблюдается влияние регулирующего действия Телецкого озера. Минерализация воды в течение года изменяется от 50-70 (половодье) в верховье до 150-300 мг/дм3 (межень) в нижнем течении. Ионный состав представлен, главным образом, ионами НСО3-, Са2+, М§2+; прочие ионы содержатся в незначительном количестве. Согласно данным О.А. Алекина [4], жесткость составляет 0,7-2,5 оЖ, вода очень мягкая, кислородный режим на реке удовлетворительный (8,4-9,4 мг/дм3), содержание органических веществ (по ХПК) изменяется от 3,6 до 9,5 мгО/дм3.

На большей части своего течения (на территории Республики Алтай) река испытывает сравнительно слабую антропогенную нагрузку, зато приустьевой участок в черте г. Бийска и до слияния с Катунью загрязняется сточными водами предприятий оборонного комплекса, энергетики, жилищно-коммунального хозяйства и пищевой промышленности. По данным службы Росгидромета г. Бийска в 2004-2005 гг. наблюдали загрязнение вод р. Бия в нижнем течении фенолами, нефтепродуктами, нитритным и аммонийным азотом [5].

Цель нашего исследования - оценка качества вод р. Бии в верхнем течении от истока (п. Артыбаш) до с. Турочак на участке предполагаемой водоохранной зоны.

Материалы и методы

В период с 19 по 22 августа 2007 г. проведены исследования физико-химических характеристик, кислородного режима и химического состава вод на 60-ти километровом участке верхнего течения р. Бии от истока до с. Турочак, а также притока Бии -р. Иогач. Пробы были отобраны в 11 точках, как с левого, так и с правого берега. Точки их отбора были выбраны относительно равномерно на исследованном участке реки с учетом расположения населенных пунктов и турбаз (выше и ниже территорий с антропогенной нагрузкой) (табл. 1).

Материалом для написания статьи послужили результаты химического анализа проб воды, полученные автором в Лаборатории водной экологии ИВЭП СО РАН с помощью общепринятых методик [6; 7].

Таблица 1

Характеристика створов отбора проб воды, август 2007 г., (поверхность)

Результаты и обсуждение

Полученные в августе 2007 г. результаты показали, что температура воды в реке изменялась в интервале 11,7-16,5 оС (табл. 2). Максимальное значение отмечено в районе истока, где на температуру воды в реке значительное влияние оказывает Телецкое озеро. Водородный показатель среды рН варьи-

е с с" Дата оюора Приписка к местности 2 - *

1 20.08.07 исток, левый берег 0,5

2 20.0Х.07 р. Иогач. правый берег, 100 м выттте устья 0,3

3 21.08.07 левый берег, ниже с. Иогач. заросли микрофиши 0.4-1.2

4 21.08.07 левый берег, ниже с. Иогач, шроели макрофито» 0,2-0,5

5 21.08.07 правый берег, ниже устья руч. Тирептсол. открытая вода 0,5

6 21.08.07 правый берег, ниже устья р\ ч. Тиренкол. ’заросли микрофиш« 0.3-0.4

7 19,08,07 правый берег, выше с, Уеть-Пыжа 0,4

X 19.08.07 правый бе]>ег. ниже с. Устг>-11ыжа 0,2

9 19.08.07 правый берег, выше с. Кебезень 0.5

10 19.08,07 левый берег, ниже с. Кебшеиь 0,15

11 21.08.07 правый берег, выше с. Турочак 0,5

ровал от слабо кислой среды (б,б5 - выше с. Кебезень) до щелочной (S,30 - в воде р. Иогач) (рис. 1).

Таблица 2

Физико-химические характеристики, кислородный режим и химический состав воды р. Бии в верхнем течении, август 2007 г.

1Д1К5, мгОг/дм3“

S04"~, \пг/д\г

жесткость, Ж

Mg ", мг/длг

мг/дуг

Номера створов

Концентрация растворенного кислорода была удовлетворительной для существования гидробионтов и составляла 9,92-11,S4 мг/дм3 (рис. 2). Повышенные его концентрации в зоне зарослей макрофитов, вероятно, связаны с развитием фотосинтеза в зарослях.

Минерализация (сумма ионов) воды изменялась от 73,4 мг/дм (ниже с. Кебезень) до 75,4 мг/дм (выше с. Турочак) и S9,9 мг/дм (в воде р. Иогач). Такая разница обусловлена разными концентрациями гидрокарбонатов в воде реки и ее притока (табл. 2, рис. 1). По степени минерализации [S] воды р. Бии в верхнем течении относятся к ß-гипогалинным пресным водам. По классификации природных вод О. А. Алекина [9], по ионному составу воды реки и притока р. Иогач относились в августе 2007 г. к классу гидрокарбонатных группы кальция II

[Mg+2] > [HCO3-]), Па подти-

типу ([НСО3] + [8042- > [Са+2]

пу ([НС03] > [Са+2]) [10], за исключением истока р. Бии. Воды истока р. Бии, как и воды р. Чулышман и Телецкого озера, в этот период времени относились к гидрокарбонатнокальциевым водам III типа ([Са+2] + [М§+2] > [нСо3] + [8042-] и [С1] > [Ка+]). Очевидно, в истоке наблюдается подпор воды озера. Концентрация гидрокарбонатов изменялась в интервале 48.7-63.2 мг/дм~

■ НСОЗ- - - £и

створы

Рис. 1. Пространственная неоднородность рН, концентрации гидрокарбонатов и минерализации (сумма ионов) в верхнем течении р. Бии

створы

Рис. 2. Пространственная неоднородность концентрации растворенного кислорода и БПК5 в верхнем течении р. Бии

Наибольшую концентрацию гидрокарбонатов 63,2 мг/дм3 наблюдали в воде р. Иогач, что объясняет повышенное значение рН в этой реке - 8,3. Концентрации хлоридов и сульфатов были невелики и составляли соответственно 1,42-

2,13 мг/дм3 и 3,0-5,7 мг/дм3. Концентрация кальция была 13,б-1S,3 мг/дм3. Воды р. Бии и притока р. Иогач мягкие: жесткость составляет 0,91-1,09 оЖ.

Биохимическое потребление кислорода (БПК5) изменялось от 0,32 в истоке до 1,9S мгО2/дм3 на участке ниже устья руч. Тиренкол в зарослях макрофитов (рис. 2).

Согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши [S], по величине БПК5 (0,32-0,9б мг О2/дм3) вода р. Бии в шести из десяти створах: 1-

2, 5, S-10 относится к 1-2 классам качества, от «предельно чистых» до «очень чистых» вод. В створах 3-4 и б-7 вода р. Бии относится к 3 классу качества, от За, «достаточно чистая» до Зб, «слабо загрязненная» вода.

Перманганатная окисляемость (ПО) находилась на уровне 2,17-2,42 мгО/дм , в зарослях макрофитов ниже с. Иогач она достигла максимального значения 3,22 мгО/дм3 (рис. 3).

- л - ПО

- хпк

створы

Рис. 3. Пространственная неоднородность перманганат-ной и бихроматной окисляемости в верхнем течении р. Бии

По комплексной экологической классификации [8], по величине ПО воду р. Бии во всех створах можно отнести к 2 классу качества, разряду 2а, «очень чистые» воды.

Химическое потребление кислорода (ХПК) колебалось в пределах 3,00 в (р. Иогач) - 6,95 мг/дм3 (выше и ниже с. Усть-Пыжа). Не прослеживается влияния населенных пунктов на содержание трудно окисляемого органического вещества в воде (рис. 3).

По комплексной экологической классификации [8] по величинам ХПК во всех створах вода р. Бии в верхнем течении относится к 1 классу качества, «предельно чистые» воды.

Анализ отношений БПК5/ПО и ПО/ХПК (рис. 4) показал, что на прибрежных участках реки, поросших макрофитами (створы 2-6), в органическом веществе преобладает свежеобразованное органическое вещество (ПО/ХПК > 40%). На участках створов 1, 5, 8, 9 в воде преобладает стойкое к биохимическому окислению органическое вещество (БПК5/ПО < 0,5) Г 51.

БПК5Л Ю - -ùr - ПО/ХПК

0.3

створы

Рис. 4. Качественный состав органического вещества в верхнем течении р. Бии, август 2007 г.

Гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ относят к категории наиболее часто используемых интегральных показателей качества водных объектов [11]. Его рассчитывают по 6-7 показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть которых является обязательной (рН, концентрация О2, БПК5).

изв = ±C,/ПДК i, где

м N

С; - концентрация компонента;

N - число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК; - установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы качества (от I до VII) от «очень чистых» до «чрезвычайно грязных». Индекс загрязнения воды используют для оценки изменения качества вод во времени, или по течению в границах одной биогеохимической провинции и для однотипных водных объектов.

При расчетах ИЗВ нами были использованы предельно допустимые концентрации для водоемов хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования для следующих показателей качества воды: рН, О2, БПК5, ПО, ХПК и НСО3-. Индекс загрязнения воды для исследованных створов верхнего течения р. Бии колеблется в интервале 0,5-0,8. Максимальное значение ИЗВ относится к створу 11, выше с. Ту-рочак. Незначительное увеличение индекса загрязнения отмечается в районе левого берега реки на участке реки ниже с.

Иогач, что, возможно, связано как с влиянием поселка, так и наличием зарослей на данном участке реки. В целом значения индекса загрязнения позволяют отнести воду на всех створах

Библиографический список

1. Атлас Алтайского края. - М.: Комитет геодезии и картографии СССР, 1991.

2. Корытный, Л.М. Бассейновая концепция в природопользовании. - Иркутск: Изд-во Ин-та географии СО РАН, 2001.

3. Ресурсы поверхностных вод районов освоения целинных и залежных земель. Равнинные районы Алтайского края и Южная часть Новосибирской области / Под общ. ред. В.А. Урываева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1962. - Вып. 6.

4. Алекин, О. А. Гидрохимия рек СССР // Труды ГГИ.- Л.: Гидрометеоиздат, 1949. - Вып. 15 (69). - Ч. III.

5. Ежегодник качества поверхностных вод и эффективности проведения водоохранных мероприятий по территории деятельности ЗападноСибирского межрегионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за 2005 год.- Новосибирск: Зап.-Сиб. тер. управление по гидрометеорологии и мониторингу окруж. среды, 2006. - Ч. I.

6. Руководство по гидрохимическому анализу поверхностных вод суши / под ред. А.Д. Семенова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977.

7. Методы исследования качества воды водоемов / под ред. А.П. Шицковой. - М.: Медицина, 1990.

8. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши / О.П. Оксиюк, В.Н. Жукинский, Л.П. Брагинский [и др.] // Гидробиол. журнал, 1993. - №29 (4).

9. Алекин, О.А. Основы гидрохимии. - Л.: Г идрометеоиздат, 1953.

10. Посохов, Е. В. Ионный состав природных вод. Генезис и эволюция. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

11. Временные методические указания по комплексной оценке качества поверхностных и морских вод № 250-1163 от 22.09, 1986 г. - М.: Госкомгидромет С ССР1,986

Статья поступила в редакцию 10.10.09

УДК 502.55

С.Н. Балыкин, канд. биол. наук., с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]

А.В. Пузанов, д-р биол. наук., проф., зам. дир. по научной работе ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected] ВКЛАД СОСРЕДОТОЧЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ В ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ ВЕРХНЕЙ ОБИ

Анализ многолетних данных обобщения государственного учета использования вод по Верхне-Обскому БВУ позволил сделать вывод о том, что за последние десять лет происходит снижение объемов сточных вод (содержащих загрязняющие вещества), сбрасываемых в бассейн Верхней Оби. Наибольший вклад в загрязнение водных экосистем вносит жилищно-коммунальное хозяйство.

Ключевые слова: сосредоточенные источники загрязнения, река Обь.

В последние десятилетия во многих регионах России достаточно остро стоит проблема загрязнения водных объектов, что определяет актуальность своевременной и объективной оценки воздействия сбросов загрязненных стоков на их состояние. Не является исключением и р. Обь, принимающая сточные воды многочисленных предприятий Республики Алтай, Алтайского края, Новосибирской, Томской, Кемеровской,

Тюменской, Омской областей и других субъектов РФ.

Рис. 1. Объемы сточных вод,

содержащих загрязняющие вещества в целом по ГЗерхнс-Обекому БВУ за 1997-2007 гг.. млн. мл

1997 1993 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

исследованного участка реки, согласно [11] ко II классу качества, «чистые воды» (рис. 5).

I 2 У 4 5 6 7 Н •} І» I I

створы

Рис. 5. Пространственная неоднородность ИЗВ в верхнем течении р. Бии, август 2007 г.

Заключение

Воды р. Бии на участке верхнего течения от истока (п. Артыбаш) до с. Турочак по ионному составу относятся к гид-рокарбонатно-кальциевым водам 11-Ш типа; по степени минерализации - к Р-гипогалинным пресным водам. Согласно комплексной экологической классификации вод [8] по гидрохимическим показателям воду верхнего течения р. Бия можно отнести к классу «чистых» вод.

Полученные результаты подтверждают значения индекса загрязнения вод, рассчитанные по шести гидрохимическим показателям. На всех исследованных участках предполагаемой водоохранной зоны по значениям ИЗВ воду можно отнести ко II классу качества, «чистые воды».