Результаты инженерно-экологических исследований реки Голубой (г. Калининград) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 626.8

РЕЗУЛЬТАТЫ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕКИ ГОЛУБОЙ (Г. КАЛИНИНГРАД)

А. А. Кустикова, магистрант, lotos_aleks@mail.ru Н. Р. Ахмедова, доцент кафедры водных ресурсов

и водопользования, natalya.ahmedova@klgtu.ru ФГБОУ ВО «Калининградский государственный технический университет»

В данной статье представлены результаты рекогносцировочных, полевых и камеральных работ, проведённых в 2017-2018 гг. на р. Голубой, которые осуществлялись в рамках исследования малых водотоков рыбохозяйственной категории на территории г. Калининграда.

река Голубая, качество воды, г. Калининград, водный объект

Основой рационального использования природных ресурсов является изучение окружающей среды. В Калининградской области малые водотоки остаются неизученными, несмотря на то, что являются важным компонентом ландшафта и обладают большой экологической значимостью. В работе представлены некоторые результаты обследования р. Голубой на территории г. Калининграда.

Река Голубая берет начало из оз. Дивное, протекает по территории Зеленоградского района Калининградской области и городскому округу «Город Калининград», впадает в Верхний пруд. Протяженность реки 12,5 км, площадь водосбора составляет 31,8 км2, водоток относится к малым рекам бассейна р. Преголи.

Густота речной сети в бассейне р. Голубой составляет 0,95 км/км2 [1]. Морфометриче-ские характеристики бассейна р. Голубой представлены в табл. 1.

По данным Западно-Балтийского территориального управления Государственного комитета Российской Федерации, р. Голубая относится к рыбохозяйственным водным объектам второй категории.

аблица 1 - Основные морфометрические характеристики

Площадь водосбора, км2 Длина водотока, км Ширина русла по дну, м Притоки в городе

общая в черте города общая в черте города количество общая длина, км

31,8 6,94 12,5 9,1 1,5-2,0 4 5,02

В пределах пос. Чкаловск река протекает в лесопарковой зоне и в зоне жилой застройки. В районе ул. Калачева в реку впадает приток ГЧ-2. В русле реки наблюдаются древесные завалы и многочисленные пересечения с инженерными коммуникациями. На расстоянии 3,75 км от устья под руслом реки проложен дюкер для пропуска руч. Воздушный. Река протекает параллельно Советскому проспекту, на территории автозаправки «Рос&Нефть» расположен входной оголовок водовода, русло перед верхним бьефом водовода заросло травой. В центральной части города водоток пересекает ул. Нарвская, Горького, Азовская. В местах пересечений расположены автодорожные мосты.

В нижнем течении река протекает через парк отдыха «Юность», впадает в Верхнее озеро. На пересечении с ул. Тельмана расположен автодорожный мост. На территории города в реку впадают четыре притока (ГЧ-1, ГЧ-2, ГЧ-3, ГЧ-4) общей протяженностью 5,02 км.

В районе ул. Нарвской, в парке «Юность» дно реки сильно заилено, глубина илистых отложений превышает 50 см, что затрудняет изучение водотока в данных точках.

Река предназначена для сбросов излишков воды из системы озер центральной водопроводной станции во время прохождения паводков и половодий, а также является водоприемником дождевых, дренажных и хозяйственно-бытовых сточных вод с территории городского округа.

По данным МБУ «Гидротехник», на июль 2017 г. имелось 103 выпуска неочищенных сточных вод в р. Голубую, в том числе: 13 дождевых, шесть хозяйственно-бытовых и шесть смешанных (хозяйственно-бытовые и дождевые). Объемы поступления сточных вод в систему дождевой канализации на территории водосборного бассейна р. Голубой в 2016 г. составили 1403 тыс. м : из них 1014 тыс. - дождевые, 298 тыс. - талые и 91 тыс. - поливомоечные сточные воды.

Методы и материалы проведения исследований. Для оценки качества воды р. Голубой был произведён отбор проб по трем контрольным створам (табл. 2). Выбор мест для отбора проб воды определялся с учетом антропогенной нагрузки на водосборный бассейн р. Голубой, а также возможности проследить изменение качества воды при сбросе в реку поверхностных, дренажных и бытовых сточных вод.

Таблица 2 - Характеристика контрольных створов

Номер створа Местонахождение Расстояние от устья, км Площадь водосбора, 2 км

I Пос. Чкаловск, на границе города 9,1 24,86

II Советский проспект, д. 108, территория АЗС «Рос&Нефть» 2,7 27,0

III Устье, парк «Юность» 0 31,8

Отбор, транспортировка и хранение проб осуществлялись в соответствии с требованиями ГОСТ 31861-2012 [2]. Анализ отобранных проб воды производился сразу же или на следующий день, срок и способ хранения пробы не превышали нормативных требований. Условия отбора проб представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Условия отбора проб

Показатель, единица измерения Дата отбора проб

22.09.2017 22.03.2018 24.04.2018

Температура воздуха, градус 15,6 3,3 13,2

Атмосферное давление, мм рт ст 763,6 758,3 758,4

Относительная влажность, % 88 76 59

Направление ветра Штиль Западный, юго-западный Западный, юго-западный

Скорость ветра, м/с Штиль До 2 До 3

Общая облачность, % 100 100 90

Количество выпавших осадков, мм Осадков нет Осадков нет Осадков нет

Качество воды в р. Голубой оценивалось по двум органолептическим и двенадцати химическим показателям.

Запах воды характеризуется наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем или со сточными водами. Запах определяют при нормальной (20°С) или повышенной (60°С) температурах воды. Интенсивность запаха оценивают органолептическим способом по пятибалльной шкале [3].

Мутность воды обусловлена наличием в ней мелкодисперсных нерастворимых веществ. Определяется визуально - по степени мутности столба жидкости высотой 10-12 см в мутномерной пробирке и дается качественная характеристика [3].

Химические показатели, кроме водородного и общей жесткости, характеризуют минеральный состав исследуемой воды. Минеральный состав отражает взаимодействие воды как физической фазы и среды жизни с другими фазами (береговыми, подстилающими, атмосферой и др.). На минеральный состав поверхностных вод большое влияние оказывают химические реакции, протекающие в атмосфере или других средах с участием соединений кислорода, азота и углерода. Основной вклад в минеральный состав воды вносят соли «главных анионов» (хлориды, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты) и соответствующие катионы (калий, натрий, кальций, магний) [3].

Жесткость воды является важным показателем качества при водопользовании и обусловлено наличием в воде растворимых и малорастворимых солей-минералов, главным образом, кальция и магния.

Биогенными элементами являются соединения азота, натрия, а также кальций, магний и др.

Наличие катионов аммония в воде обусловлено разложением белков животного и растительного происхождения, значительное содержание аммонийных соединений в воде может свидетельствовать о фекальном загрязнении хозяйственно-бытовыми сточными водами водного объекта или нерациональное использование удобрений в сельском хозяйстве. В соответствии с Приказом № 552 [4] установлены ПДК аммония в воде водных объектов рыбохо-зяйственного значения, лимитирующий показатель вредности (ЛПВ) - общесанитарный [5].

Содержание в природной воде нитрат-анионов подвержено сезонным колебаниям. Значительное повышение концентрации нитрат-анионов в водном объекте может указывать на загрязнение воды хозяйственно-бытовыми сточными водами или поверхностными стоками с сельскохозяйственных угодий, на которых применяют азотные удобрения.

Нитрит-анионы являются промежуточными соединениями распада органических продуктов, их содержание в природной воде незначительно. Повышение концентрации нитрит-анионов обусловлено загрязнением воды в водном объекте [5].

Химический анализ воды проводился в соответствии с «Руководством по определению показателей качества воды полевыми методами» [3] при помощи оборудования полевой лаборатории «Крисмас +».

Запах и мутность определялись органолептическим методом анализа воды. Химические показатели, кроме магния, натрия и калия, определялись титриметрическим или колориметрическим методами анализа качества исследуемой воды (табл. 4).

Таблица 4 - Методы определения основных показателей качества воды

Показатель Единица измерения Метод определения

Запах балл Органолептический метод

Мутность - Метод качественного определения мутности

Гидрокарбонаты (НС03-) мг/л Титриметрический

Карбонаты (С032-) мг/л Титриметрический

Хлорид-анион (СГ) мг/л Титриметрический

Нитрит-анион (N02) мг/л Колориметрический

Нитрат-анион (N00 мг/л Колориметрический

Ион-аммоний (ЫИ/) мг/л Колориметрический

Железо общее (сумма катионов Fe и Fe ) мг/л Колориметрический

Кальций (Са2) мг/л Титриметрический

Общая жесткость (сумма катионов Са2+ и Мв2+ ) ммоль/л Титриметрический

Водородный показатель рН - Колориметрический

Магний (Mg2+) мг/л Расчетный

Натрий, Калий* (сумма катионов и К+ ) мг/л Расчетный

Результаты исследований. Первая проба воды была взята на расстоянии 9,1 км от устья, на границе городского округа. По берегам растут лиственные деревья, в русле реки наблюдаются древесные завалы (рис. 1). Скорость течения на поверхности воды достигает 0,1 м/с.

Рисунок 1 - Древесные завалы в русле створа №1, апрель 2018

Взятая проба воды имеет заметный запах естественного происхождения - землистый. Вода бесцветная слабо мутная и опалесцирующая (табл. 5). Водородный показатель соответствует нормативному значению для водных объектов рыбохозяйственного значения. Общая жесткость воды не превышает 4 ммоль/л, вода считается мягкой. Карбонат-анионы и общее железо не обнаружены ни в одной пробе.

Таблица 5 - Результаты анализа качества воды в первом створе

Показатель Единица измерения Дата проведения анализа ПДК

23.09.2017 22.03.2018 25.04.2018

Запах балл э 2 3 -

Мутность - Слабо мутная Слабо опалесцирующая Опалесцирующая -

Гидрокарбонаты (ИСОэ") мг/л 122 183 122 -

Хлорид-анион (С1) мг/л 71 89 71 300,0

Нитрит-анион (N00 мг/л 0,01 0,02 2,0 0,08

Нитрат-анион (т-) мг/л 5 10 45 40,0

Ион-аммоний мг/л 0,2 2,0 0,5 0,5

Кальций (Са ) мг/л 120 100 240 180,0

Общая жесткость (сумма катионов Ca2+ и Mg2+ ) ммоль/л 4 4 3 -

Водородный показатель рН - 7,4 7 7,1 6,5-8,5

Магний (Mg2+) мг/л 24 37 143 40

Натрий, Калий* (сумма катионов и К+ ) мг/л 2 35 41 50,0

В табли. 5 результаты анализа воды в первом створе сравниваются с показателями ПДК, установленными Минсельхозом России в Приказе №552 [4] для водных объектов ры-бохозяйственного значения. Весной в пробах воды отмечались превышения ПДК по азотистым соединениям: аммоний превысил ПДК в 4 раза; нитрит-анион и нитрат-анион в 2,5 и 1,13 раза соответственно. Также в апреле содержание кальция и магния в воде были превышены. Причиной загрязнения воды могло стать прохождение весеннего половодья. Воды реки вымыли из почвы удобряемых угодий соединения азота и магния, которые пагубно влияют на рыбные запасы в водном объекте. Также при визуальном осмотре состояния водного объекта в июле 2017 г. было отмечено загрязнение воды (пленка на поверхности) неизвестного происхождения.

Отбор второй пробы воды производился на расстоянии 2,7 км от устья, на территории АЗС «Рос&Нефть», Советский проспект, д. 108. Отбор производился перед водоводом. Рядом был обнаружен водовыпуск (рис. 2). Берега укреплены камнем (мощение), русло реки заросло травой, поверхностная скорость течения достигает 0,34 м/с.

Рисунок 2 - Водовыпуск рядом с местом отбора проб, май 2018

Взятая проба воды имеет выраженный гнилостно-землистый запах. Вода бесцветная опалесцирующая или слабо мутная (табл. 6). Водородный показатель находится в пределах нормы, общая жесткость воды в пределах 4-8 ммоль/л, вода считается средней жесткости. Карбонат-анион и общее железо не были обнаружены ни в одной пробе.

Таблица 6 - Результаты анализа качества воды во втором створе

Показатель Единица измерения Дата проведения анализа ПДК

23.09.2017 22.03.2018 25.04.2018

Запах балл 4 2 4 -

Мутность - Опалесцирующая Слабо опалесцирующая Слабо мутная -

Гидрокарбонаты (ит3-) мг/л 183 320 305 -

Хлорид-анион (С1) мг/л 36 107 107 300,0

Нитрит-анион мг/л 0,1 0,06 0,1 0,08

Нитрат-анион мг/л 10 10 20 40,0

Ион-аммоний мг/л 0,2 1,5 1,5 0,5

Кальций (Са ) мг/л 120 140 200 180,0

Общая жесткость (сумма катионов Ca2+ и Mg2+ ) ммоль/л 5 4,5 5,3 -

Показатель Единица измерения Дата проведения анализа ПДК

23.09.2017 22.03.2018 25.04.2018

Водородный показатель рН - 7,33 7,5 7,2 6,5-8,5

Магний (Mg2+) мг/л 49 24 7 40

Натрий, Калий* (сумма катионов и К+ ) мг/л 19 90 70 50,0

* Концентрацию катиона калия для природных вод условно учитывают в виде концентрации катиона натрия [3].

В пробе воды, взятой во втором створе, дважды отмечались превышения ПДК по нитрит-аниону, ион-аммонию и натрию в 1,25; 3 и 1,5 раза соответственно. Концентрации в воде кальция и магния превысили ПДК один раз.

В зимний период дороги обрабатывают смесями, в состав которых входит натрий и калий. Возможно, что последующий смыв этих солей может объяснять загрязнение воды в водном объекте и превышение ПДК по этим показателям.

Третья проба воды отбиралась в устье р. Голубой на территории парка «Юность». На данном участке реки состояние русла считается удовлетворительным, откосы берегов укреплены плитами (рис. 3). Течение реки практически отсутствует.

Рисунок 3 - Место отбора проб, парк «Юность», май 2018

Взятая проба воды имеет заметный землистый запах. Вода бесцветная, опалесцирую-щая. При проведении последнего анализа вода оказалась мутной, содержание мелкодисперсных частиц увеличилось (табл. 7).

Водородный показатель воды находится в пределах нормы, вода средней жесткости. Содержание карбонат-аниона и общего железа обнаружено не было. Во всех пробах отмечается превышение ПДК по показателям: нитрит-анион и натрий, калий. Заметно ухудшилось качество воды в апреле 2018 г. по сравнению с предыдущими опытами (табл. 7). Ион-аммоний превышает ПДК в 4 раза, это может указывать на загрязнение воды хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Таблица 7- Результаты анализа качества воды в третьем створе

Показатель Единица измерения Дата проведения анализа ПДК

23.09.2017 22.03.2018 25.04.2018

Запах балл 2 2 3 -

Мутность - Слабо опалесцирующая Слабо опалесцирующая Мутная -

Гидрокарбонаты мг/л 244 214 305 -

Хлорид-анион (СГ) мг/л 178 249 160 300,0

Нитрит-анион (N00 мг/л 0,1 0,1 0,3 0,08

Нитрат-анион (т-) мг/л 20 15 30 40,0

Ион-аммоний мг/л 0,1 0,4 2,0 0,5

Кальций (Са ) мг/л 160 120 200 180,0

Общая жесткость (сумма катионов Са2+ и Mg2+ ) ммоль/л 6 4 5,5 -

Водородный показатель рН - 7,56 6,8 7,0 6,5-8,5

Магний (Mg2+) мг/л 49 24 12 40

Натрий, Калий* (сумма катионов и К+ ) мг/л 77 156 104 50,0

* Концентрацию катиона калия для природных вод условно учитывают в виде концентрации катиона натрия [3].

Таким образом, можно предположить, что в р. Голубой загрязнение воды происходит сточными водами, так как стоки в реку и ее притоки сбрасываются неочищенными. В апреле 2018 г. отмечается резкое ухудшение качества воды в водотоке.

Для того чтобы улучшить качество воды в водотоке и не допустить повторного загрязнения, необходимо провести комплекс мероприятий по очистке, охране и защите водного объекта. В первую очередь мероприятия должны включать в себя установку локальных очистных сооружений бытовых и ливневых стоков. Также необходимо рассмотреть возможность снижения антропогенной нагрузки на водный объект, провести проверку несанкционированных сбросов сточных вод в реку и предотвратить их.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Орленок, В. В. Географический атлас Калининградской области / В. В. Орленок [и др.]. - Калининград, 2002. - 276 с.

2. ГОСТ 31861-2012. Вода. Общие требования к отбору проб. Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 15 ноября 2012 г. №42). Дата введения 2014-01-01.

3. Муравьев, А. Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами / А. Г. Муравьев. - Санкт-Петербург: «Крисмас +», 2009. - 220 с.

4. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения: Приказ Министерства сельского хозяйства РФ от 13.12.2016 г. №552, Москва. - 153 с.

5. Ахмедова, Н. Р. Водоподготовка и очистка сточных вод: учебно-методическое пособие по лабораторным работам / Н. Р. Ахмедова. - Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2016. - 58 с.

RESULTS OF ENGINEERING AND ENVIRONMENTAL RESEARCH R. GOLUBAYA (CITY

OF KALININGRAD)

A. A. Kustikova, Kaliningrad State Technical University E-mail: lotos_aleks@mail.ru

N. R. Akhmedova, Kaliningrad State Technical University E-mail: isfendi@mail.ru

This article presents the results of reconnaissance, field and cameral works had place in 2017-2018 on the river Golubaya, which were carried out the study of small watercourses of the fishing category in the city of Kaliningrad.

river Golubaya, water quality, Kaliningrad, water object