CC BY
3
УДК 626.812
РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РУЧЬЯ ЛЕСНОГО
(КАЛИНИНГРАДСКАЯ ОБЛАСТЬ)
А.Х. Алиева
THE RESULTS OF HYDROCHEMICAL STUDIES OF THE FOREST STREAM
(KALININGRAD REGION)
A.Kh. Alieva
Аннотация. Защита водных объектов от загрязнения - один из наиболее актуальных вопросов, который требует незамедлительного решения. Уровень антропогенного загрязнения является одной из основных причин, которые вызывают деградацию водных объектов. В данной работе представлены результаты исследования малого водотока и предложены рекомендации по восстановлению и экологической реабилитации ручья Лесного.
Ключевые слова: ручей Лесной; гидрохимические исследования; сточные воды
Abstract. Protection of water bodies from pollution is one of the most pressing issues that requires an immediate solution. The level of anthropogenic pollution is one of the main causes of the degradation of water bodies.In this work, hydrochemical studies of a small watercourse are carried out and recommendations for the restoration and ecological rehabilitation of the Lesnoy brook are proposed.
Keywords: Forest stream; hydrochemical research; wastewater
Введение
В настоящее время проблема загрязнения водных объектов является одной из наиболее актуальных. В большей степени антропогенному воздействию подвержены малые водотоки, поэтому изучению их гидрологического режима, экологического состояния в Калининградской области уделяется большое внимание (см. [1-6] и библ. в них).
В соответствии с Водным кодексом Российской Федерации источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.
Исходные данные
Объектом исследования является ручей Лесной - один из важных элементов гидрологической системы г. Калининграда, имеющий рыбохозяйственное значение первой категории. Ручей берет начало из пруда Школьного и является сбросным трактом из него, впадает в реку Преголю.
Ручей Лесной имеет пять притоков: три мелиоративных канала с шифром МПР-3-1-2, МПР-3-1-2-1 и МПР-3-1-1, протекающих в Зеленоградском районе, и два притока в пределах г. Калининграда - мелиоративный канал Л-2 и ручей Менделеевский.
В период с 2017 г. по 2020 г. с целью мониторинга состояния данного водного объекта были проведены рекогносцировочные и полевые работы, лабораторные исследования, некоторые результаты которых отражены в работах [7-9].
Целью отбора проб является получение дискретной пробы, отражающей качество исследуемой воды. Данная информация необходима для идентификации источников загрязнения водного объекта в случае превышения по показателям, регламентированным в нормативных документах, и принятия корректирующих мер [10].
Расположение створов для определения качественного состава воды определялось в зависимости от расположения потенциальных источников загрязнений (табл. 1, рис. 1 - 7).
Таблица 1 - Характеристика створов
Номер створа Месторасположение створа Расстояние от устья, км
1 садовое товарищество «Пчелка» 8,20
2 перекресток на ул. Магнитогорской (ООО «Автотор») 7,37
3 ул. Алданская (ориентир д/с № 129) 6,43
4 ул. Славянская 5,76
5 ул. Старшего сержанта Карташева 5,32
А 100 м ниже по течению от выпуска 10,77
Б ул. Алданская (ориентир д/с № 129) 6,43
Рисунок 1 - Створ № 1 - Садовое Рисунок 2 - Створ № 2 - ООО
товарищество «Пчелка» (05.09.2017) «Автотор» (05.09.2017)
в^идп>л I ■ 1 ■—■IIи11 гчг.-^- - наваг*»- „ялттчлтапьмш - — ¡¡р |
Рисунок 3 - Створ № 3 - Рисунок 4 - Створ № 4 -
ул. Алданская (05.09.2017) ул. Славянская (05.09.2017)
Рисунок 5 - Створ № 5 - ул. Старшего сержанта Карташева (05.09.2017)
* г
Я .-.-л "ггтгчгмв м^гвгя
Рисунок 6 - Створ № А (21.11.2019) - 100 м ниже по течению от выпуска
Рисунок 7 - Створ № Б (21.11.2019) - ул. Алданская (ориентир д/с № 129)
Органолептические и гидрохимические показатели воды в ручье Лесном в 2017 году исследовались в пяти створах, а в 2019 году - в двух.
Качество воды оценивалось по следующим показателям: цветность, запах, мутность, рН, карбонаты, гидрокарбонаты, железо общее, общая жесткость, кальций, магний, натрий, калий, аммоний, нитриты, нитраты, хлориды, сульфаты.
Анализ качества воды проводился с помощью полевой лаборатории «Крисмас +». Результаты анализов приведены на рисунках 8-11.
На основании проведенных исследований можно сделать следующий вывод: полученные концентрации нитрита, ионов аммония, фосфата, железа общего, магния, хлоридов и сульфатов, превышающие допустимые значения, свидетельствуют о значительном антропогенном загрязнении ручья Лесного из года в год.
Створ А Створ 1 Створ 2 Створ 3 (Створ Створ 4 Створ Б
Б;
аРезультвты исследований, 1017 ьа Ре^лыаты исследований, 2019 ГЩК Результаты анализа по показателю: Аммоний
Створ А Створ 1 Сгаор 2 Створ 3 (Створ Створ 4 Створ 5
Б|
А Резул ьтаты исследований, 2017 ЕН Резул ьтаты и ссл адов а ни й, 2019 ГЩК Результаты анализа по показателю: Железо оощее
а б
Рисунок 8 - Диаграммы гидрохимического анализа воды
иг/л 70 {0 50 40 30 И 10 0
И
¡¡3
12
СтворА ОвррБ
в Результаты исследований, 2019 Результаты анализа по показателю: Магний
а
«г/« 45о 400 350 300 250 200 150 100 50 0
Створ 1 Стоор 2 СгеорЗ Створ4
ь*^ Резул ьтаты иссл адов а ни й, 2017 ГЩК Результаты анализа по показателю: Хлориды б
Рисунок 9 - Диаграммы гидрохимического анализа воды
мг/л 2,5
Створ 1 Створ 2 Створ 3 (Створ Б) Створ 4 Створ 5
ЬшшЛ Результаты исследов в ни й, 2017 ^»ПДК
Результаты анализа по показателю: Нитраты
а
Створ 2 Створ 3 (Створ Створ 4 Б!
Створ 5
Створ 1
2 Результаты исследований, 2017 ЬЭ Результаты исследований, 2019 ПДК
Результаты анализа по показателю: Ннтрнты б
Рисунок 10 - Диаграммы гидрохимического анализа воды
шг/д 200 130 ISO 140 IZO 100 30 GO 40
го о
Ствар А Ствар Б
ы Результаты исследовании, 2019 ^^»ПДК Результаты анализа по показателю: Сульфаты
Рисунок 11 - Диаграммы гидрохимического анализа воды
21 ноября 2019 года были взяты пробы воды, сбрасываемой с территории предприятия пищевой промышленности. Целью было установить, насколько очищенную воду предприятие сбрасывает в водный объект рыбохозяйственного значения, и справляются ли их очистные сооружения с очисткой сточной воды. Результаты гидрохимического анализа приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Результаты гидрохимического анализа воды, поступающей с территории _предприятия пищевой промышленности, ноябрь 2019_
Показатель Ед. изм. Створ Х ПДК*
Цветность градусы 100 35
Запах баллы 5 3
Мутность ЕМФ 5 2
рН ед. рН 6,5 6,5-8,5
Карбонаты мг/л 180 -
Гидрокарбонаты мг/л отсут. -
Железо общее мг/л 1,5 0,1
Общая жесткость мг-экв/л 80 -
Хлориды мг/л 445 300
Кальций мг/л 55 180
Аммоний мг/л 2,0 0,5
Нитриты мг/л 0,02 0,08
Нитраты мг/л - 40
Магний мг/л - 40
Сульфаты мг/л - 100
Натрий мг/л 89 120
Калий мг/л 42 50
*ПДК - Нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения первой категории [11].
Как видно из таблицы 2, имеются превышения по ряду показателей: цветность, запах, мутность, железо общее, хлориды, аммоний.
Ниже в табл. 3 приведены результаты гидрохимического анализа той же воды, который проводился 24 марта 2020 года (рис. 12) в центре лабораторного анализа и технических измерений по Калининградской области, сбрасываемой с территории с
территории предприятия пищевой промышленности. Лабораторный анализ проводился по показателям: ХПК, ионы аммония, нитрит-ион, фосфат-ионы, БПК5.
Таблица 3 - Результаты лабораторных исследований
Показатель Ед. изм. Створ № I ПДК*
ХПК мгО/дм3 690 30
Ионы аммония мг/дм3 15,9 0,5
Нитрит-ион мг/дм3 0,21 0,08
Фосфат-ионы мг/дм3 0,38 0,05
БПКз мг/дм3 310 2,1
Как видно из таблицы 3 превышения имеются по всем пяти показателям. Превышения достаточно значительные: по ХПК - в 23 раза, по аммонию - в 31,8 раз, по нитритам - в 2,63, по фосфату - в 7,6 раз, БПК5 - в 147, 62.
Следовательно, по результатам двух проведенных гидрохимических анализов можно сделать предположение о том, что очистные сооружения данного предприятия не справляются с очисткой сточных вод до нормативов, установленных законодательством Российской Федерации.
Рисунок 12 - Впадение сточных вод в ручей Лесной (24.03.2020)
В связи с этим в данной работе предложена и обоснована технологическая схема очистки сточных вод для предприятий пищевой промышленности, потому что стоки, поступающие с данных предприятий, содержат животные и растительные жиры, белки, которые загрязняют ручей Лесной (рис. 13).
1. Барабанные решетки (сито) - предназначены для предварительной очистки промышленных сточных вод от крупных примесей.
http://vestnik-
;-nauki.ru
ISSN 2413-9858
2. Вертикальный отстойник рекомендуется использовать при любом качестве осветляемой воды и при суточной производительности водоочистного комплекса до
3. Смеситель-усреднитель устанавливают для быстрого равномерного распределения реагентов. Устройство для лучшего перемешивания воды снабжают перегородками или механическими мешалками. В данной работе представлен смеситель-усреднитель с перегородками, так как смешение реагентов с водой следует предусматривать именно в таких типах сооружений.
3. Для удаления жиров из сточных вод применяют флотационный метод очистки -прилипание примесей к воздушным пузырькам (газовым) и их переход в пенный слой, который затем легко удаляют. Для этого обычно применяют установки напорной флотации, а также пневматическую и электрофлотацию. Для сточных вод пищевых предприятий часто используют установки напорной флотации, так как воды насыщаются воздухом, подаваемым под большим давлением. Преимущество напорной флотации - при ее применении можно регулировать размер и объем пузырьков, эффективность очищения, простота и низкозатратность устройства.
4. Для очистки азота и фосфора рекомендуется использовать аэробный биологический метод очистки - основан на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых требуется постоянный приток кислорода и температура от 293 до 313 К. Микроорганизмы культивируются в активном иле и биопленке. Преимущества данного метода очистки в том, что принцип работы достаточно простой, малая сумма затрат на эксплуатацию и работу, а также эффективное удаление органических веществ и других компонентов.
5. Вторичные отстойники устанавливают после биоокислителей. Они служат для отделения активного ила от биологически очищенной воды, которая поступает от аэротенков.
6. Самопромывной песчаный фильтр является экономичным способом удаления взвешенных частиц и других примесей. С помощью внутренней системы промывки песок в фильтре постоянно очищается.
7. УФ-обеззараживание - наиболее простой и эффективный способ очищения воды от вирусов и бактерий. Данный метод является безопасным, он не вызывает процесс формирования побочных продуктов, в отличие от озонирования или хлорирования (могут вызывать размножение микроорганизмов в водотоке).
8. Для уплотнения активного ила, поступающего от вторичных отстойников, используют илоуплотнители. Уплотнение - наиболее распространенный, простой дешевый простой способ уменьшения объема осадка.
9. Для обезвоживания осадков сточных вод используют ленточные фильтр-прессы, так как они обладают высокой производительностью и надежностью, а также низким потреблением флокулянта, который подается вместе с осадком на подвижную ситовую ленту фильтр-пресса.
Для сточных вод любого происхождения, в т. ч. от предприятий пищевой промышленности (мясокомбината), необходима разработка индивидуального проекта.
Технологическая схема очистки сточной воды должна обеспечивать показатели, которые позволяют сбрасывать очищенные сточные воды или недостаточно очищенные сточные воды (в рамках закона) в водные объекты.
Что касается осадков, которые образуются при очистке стоков, то из них можно получать товарный продукт или же вторичное сырье.
5 тыс. м .
3
CTOIKif иода
г з
ч'-/
w
ввод фзокузяггов
Ь гС
т
:
1
13
обп воженный осадок
ручей Лесной
Manen« абадммиы*
2 ■ флишьшй и J ■ cirffwmtib irprdmnwcT4,
4 ' ЙНЦНШРН
5 • логос
6' иопсртиЛ йл' 7 -фмтатор
$ - п^ротенк-sbi трет л те J&
9 - вторичный отстошк
10 - песчаный фи шнр
Л - Уф-аоенаражибаьие
- цтспмйлтюмь 13 - штйчьый фшьтр-прмс
Рисунок 13 - Технологическая схема очистки сточных вод пищевой промышленности
Заключение
В данной работе представлены результаты гидрохимических исследований ручья Лесного, который, в соответствии с ГОСТ 19179-79, относится к категории малых водотоков.
По результатам гидрохимических исследований установлено, что ручей Лесной подвержен значительному антропогенному воздействию: несанкционированные выпуски хозяйственно-бытовых сточных вод от жилых домов, сброс недостаточно очищенных сточных вод в водоток.
В связи с этим в данной работе предложена технологическая схема очистки сточных вод пищевой промышленности, так как сбрасываемые воды характеризуются высоким содержанием органических веществ (ХПК, БПК), жиров, белков, масел, остатков продуктов и т. д.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов Н.С. Геоэкологическая ситуация в речных бассейнах Калининградской области // Природообустройство. 2011. № 3. С. 67-73.
2. Нагорнова Н.Н., Берникова Т.А., Цупикова Н.А. Гидрогеохимическая характеристика малых рек Калининградской области // Вестник БФУ им. И. Канта. 2011. -№7. -С. 160-166.
3. Великанов Н.Л., Наумов В.А., Маркова Л.В., Смирнова А.А. Результаты натурных исследований малых водотоков на мелиорированных землях региона // Вода: химия и экология. 2013. № 7. С. 18-26.
4. Ахмедова Н.Р., Великанов Н.Л., Наумов В.А. Оценка качества воды малых водотоков Калининградской области // Вода: химия и экология. 2015. № 10. С. 20-25.
5. Наумов В. А., Ахмедова Н.Р. Инженерные изыскания в бассейне реки Преголи: монография. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2017. 183 с.
6. Бугранова О.С., Буйняченко П.П., Берникова Т.А., Уманский С.А. Оценка
экологического состояния реки Гурьевки на основе гидрохимических данных и показателей
фитопланктона // Известия КГТУ. 2019. № 55. С. 59-73.
7. Алиева А.Х., Ахмедова Н.Р. Результаты обследования ручья Лесного на территории г. Калининграда и Зеленоградского городского округа в 2019 году // Вестник молодежной науки, 2019. № 4 (21) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/12/Alieva-421.pdf (дата обращения:
26.12.2020).
8. Алиева А.Х. Результаты мониторинга ручья Лесного на территории города Калининграда / А.Х. Алиева, Н.Р. Ахмедова // Вестник молодежной науки, 2019. - № 1 (18) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/03/Alieva-118.pdf (дата обращения: 26.12.2020).
9. Алиева А.Х. Геоэкологическая характеристика водосборного бассейна ручья Лесного // Вестник молодежной науки, 2019. № 5 (22) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2020/01/Alieva-522.pdf (дата обращения: 26.12.2020).
10. ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб.
11. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/420389120 (дата обращения: 26.12.2020).
REFERENCES
1. Belov N.S. Geoekologicheskaya situaciya v rechnyh bassejnah Kaliningradskoj oblasti [Geoecological situation in the river basins of the Kaliningrad region]. Prirodoobustrojstvo. 2011. No. 3, pp. 67-73.
2. Nagornova N.N., Bernikova T.A., Cupikova N.A. Gidrogeohimicheskaya harakteristika malyh rek Kaliningradskoj oblasti [Hydrogeochemical characteristics of small rivers in the Kaliningrad region]. VestnikBFUim. I. Kanta. 2011. No. 7, pp. 160-166.
3. Velikanov N.L., Naumov V.A., Markova L.V., Smirnova A.A. Rezul'taty naturnyh issledovanij malyh vodotokov na meliorirovannyh zemlyah regiona [Results of field studies of small watercourses on reclaimed lands of the region]. Voda: himiya i ekologiya. 2013. No. 7, pp. 18-26.
4. Ahmedova N.R., Velikanov N.L., Naumov V.A. Ocenka kachestva vody malyh vodotokov Kaliningradskoj oblasti [Water quality Assessment of small watercourses in the Kaliningrad region] Voda: himiya i ekologiya. 2015. No. 10, pp. 20-25.
5. Naumov V.A., Ahmedova N.R. Inzhenernye izyskaniya v bassejne reki Pregoli: monografiya [Engineering surveys in the pregoli river basin: monograph]. Kaliningrad: KGTU Publ., 2017. 183 p.
6. Bugranova O.S., Bujnyachenko P.P., Bernikova T.A., Umanskij S.A. Ocenka ekologicheskogo sostoyaniya reki Gur'evki na osnove gidrohimicheskih dannyh i pokazatelej fitoplanktona [Assessment of the ecological state of the Guryevka river based on hydrochemical data and phytoplankton indicators]. IzvestiyaKGTU. 2019. No. 55, pp. 59-73.
7. Alieva A.H., Ahmedova N.R. Rezul'taty obsledovaniya ruch'ya Lesnogo na territorii g. Kaliningrada i Zelenogradskogo gorodskogo okruga v 2019 godu [The results of the survey of the Lesnoy stream on the territory of Kaliningrad and the Zelenograd urban district in 2019]. Vestnik molodezhnoj nauki, 2019. No. 4 (21) [Electronic resource]. URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2020/01/Alieva-522.pdf.
8. Alieva A.H., Ahmedova N.R. Rezul'taty monitoringa ruch'ya Lesnogo na territorii goroda Kaliningrada [Monitoring results of the Lesnoy brook on the territory of the city of Kaliningrad] Vestnik molodezhnoj nauki, 2019. No. 1 (18) [Electronic resource]. URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/03/Alieva-118.pdf.
9. Alieva A.H. Geoekologicheskaya harakteristika vodosbornogo bassejna ruch'ya Lesnogo [Geoecological characteristics of the catchment basin of the Lesnoy brook]. Vestnik molodezhnoj nauki, 2019. № 5 (22) [Electronic resource]. Access mode: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2020/01/Alieva-522.pdf.
10. GOST 31861-2012 Voda. Obshchie trebovaniya k otboru prob [Water. General requirements for sampling].
Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2020, Т.6, №3
- http://vestnik-nauki.ru -^ 241з-9858
11. Ministerstvo sel'skogo hozyajstva Rossijskoj Federacii [Ministry of Agriculture of the Russian Federation]. [Electronic resource]. URL: http://docs.cntd.ru/document/420389120 (date of the application: 26.12.2020).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Алиева Арзу Халидовна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, магистр
E-mail: me4ta-1996@mail.ru
Alieva Arzu
Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Past master E-mail: me4ta-1996@mail.ru
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с автором статьи: 236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1, КГТУ, ГУК, каб. 322.
8(4012)99-53-37
