Научная статья на тему 'СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТ-ИОНОВ В ВОДАХ РОДНИКОВ ГОРОДА БРЯНСКА'

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТ-ИОНОВ В ВОДАХ РОДНИКОВ ГОРОДА БРЯНСКА Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
8
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
РОДНИКИ / НИТРАТ-ИОНЫ / ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ / БРЯНСКАЯ ОБЛАСТЬ

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Соболева О.А.

В настоящей работе представлены результаты двухлетнего мониторинга родниковых вод в рамках изучения динамичности концентрации нитрат-ионов. Объектами данной работы стали 8 родников города Брянска и городского округа. Исследования проводились ежесезонно в 2019-2021 гг. Определено, что концентрация нитрат-ионов подвержена резким эпизодическим колебаниям, статистически доказано снижение нитратов в летнюю межень до осенних паводков и повышение в зимнюю межень до весеннего половодья.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Соболева О.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SEASONAL CHANGES IN THE CONCENTRATION OF NITRATE IONS IN THE SPRING WATERS OF THE CITY OF BRYANSK

This article presents the results of a two-year monitoring of spring waters in the framework of studying the dynamics of the concentration of nitrate ions. The objects of this work were 8 springs of the city of Bryansk and the urban district. The studies were carried out every season in 2019-2021. It has been determined that the concentration of nitrate ions is subject to sharp episodic fluctuations, a decrease in nitrates in the summer low water period before autumn floods and an increase in the winter low water period before the spring flood has been statistically proven.

Текст научной работы на тему «СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТ-ИОНОВ В ВОДАХ РОДНИКОВ ГОРОДА БРЯНСКА»

УДК 574.5 (502.5, 504.062.2)

СЕЗОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ НИТРАТ-ИОНОВ В ВОДАХ

РОДНИКОВ ГОРОДА БРЯНСКА

О.А. Соболева

ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского»

В настоящей работе представлены результаты двухлетнего мониторинга родниковых вод в рамках изучения динамичности концентрации нитрат-ионов. Объектами данной работы стали 8 родников города Брянска и городского округа. Исследования проводились ежесезонно в 2019-2021 гг. Определено, что концентрация нитрат-ионов подвержена резким эпизодическим колебаниям, статистически доказано снижение нитратов в летнюю межень до осенних паводков и повышение в зимнюю межень до весеннего половодья.

Ключевые слова: родники, нитрат-ионы, экологический мониторинг, Брянская область.

Введение. Качественный состав питьевой воды, с одной стороны, обеспечивает нормальную жизнедеятельность человека за счёт сбалансированного водно-солевого обмена и поступления в организм эссенциальных макро- и микроэлементов, с другой стороны, является потенциальным источником вредных химических веществ, что может приводить к определённым сдвигам и патологическим состояниям [1]. В связи с вышеизложенным, приоритетная задача общенациональной программы «Вода России» - решение вопросов обеспечения качественной питьевой водой населения - должна решаться и на региональном уровне, включая и определение качества родниковых вод.

Брянская область - административный центр староосвоенного региона Нечерноземья РФ - богата выходами родников. Родник (источник, ключ) - естественный выход подземных вод на земную поверхность, обусловленный различными факторами: пересечением водоносных горизонтов отрицательными (вогнутыми) формами рельефа (например, речными долинами, балками, оврагами); геолого-структурными особенностями местности (наличием трещин, зон тектонических нарушений, контактов изверженных и осадочных пород); фильтрационной неоднородностью водовмещающих пород и другими. Химический состав родниковой воды разнообразен и определяется, главным образом, составом разгружающихся подземных вод и общими гидрогеологическими условиями района [2]. Следовательно, изучение динамичности химического состава родниковых вод, особенно по маркерным мониторинговым параметрам, достаточно актуально.

Таким образом, цель настоящей работы: изучение динамичности нитрат-ионов как маркерного мониторингового параметра в водах восьми родников города Брянска и городского округа, утилитарное или рекреационное значение которых особенно актуально для жителей административного центра, с последующим определением влияния ландшафта района водоизливания.

Методы и материалы. Рассмотрены изменения химического состава родников в течение года в местах рекреации (2 родника на территории памятника природы регионального значения «Верхний Судок», Святой источник пос. Супонево Брянского района), районах с сельскохозяйственной нагрузкой («Верхний родник» пос. Бежичи г. Брянска; «Цыганский родник» пос. Чайковичи г. Брянска), сочетания транспортной нагрузки и урбанизации (родник «Всё для вас», около ост. Памятник Болгарским патриотам г. Брянска), сочетания транспортной и сельскохозяйственной нагрузки («Нижний родник» пос. Бежичи г. Брянска, «Чайковичский родник» пос. Чайковичи г. Брянска) (рис. 1). Данные пробы отбирались ежесезонно с осени 2019 г. по лето 2021 г. первого числа крайнего месяца сезона (ноябрь, февраль, май, август).

Рис. 1. Точки отбора проб ежесезонного мониторинга 2019-2021 гг Указание к рисунку: 1, 2 - Памятник природы регионального значения «Верхний Судок»; 3 -Родник «Всё для вас», ост. Памятник Болгарским патриотам; 4 - пос. Бежичи, «Нижний родник»; 5 - пос. Бежичи, «Верхний родник»; 6 - пос. Чайковичи, «Цыганский родник»; 7 -пос. Чайковичи, «Чайковичский родник»; 8 - пос. Супонево, источник Свенской иконы Божией Матери.

Каптированные выходы подземных вод (точки отбора № 3-8) активно используются населением города в качестве источников нецентрализованного водоснабжения благодаря высоким органолептическим качествам воды. Особенно интенсивен забор воды из точек отбора № 4, 5, 7. Родники в точках № 1, 2 - перспективные места рекреации. В осенний период воды этих родников - слабо-жёлтые, в другие времена года наблюдалась слабая опалесценция.

Для каждого родника определены гидрохимические (водородный показатель рН, нитрат-, нитрит-, сульфат-, хлорид-, фосфат-ионы, общая жёсткость, общая минерализация, общее содержание железа) и геоэкологические (дебит, температура воды и окружающей среды) параметры.

Результаты и их обсуждение. По дебиту мониторинговые родники можно разделить на две группы: мало- и среднедебитные (табл. 1). Два родника со значением расхода воды более 1,0 л/с расположены на территориях с сочетанием транспортной нагрузки и урбанизации (родник «Всё для вас» г. Брянска - точка отбора №3) и с сочетанием транспортной и сельскохозяйственной нагрузок («Чайковичский родник» пос. Чайковичи г. Брянска - точка отбора №7). Расположение указанных родников и значительный дебит (родники Брянской области, преимущественно, классифицируются как малодебитные) обуславливает их повышенное утилитарное значение для горожан. При этом отношение

минимального дебита к максимальному варьировалось в двухлетних наблюдениях от 1:2,0 (класс постоянных; родник в точке отбора №7) до 1:7,2 (класс переменных; родники в точках отбора № 3-6, 8).

Таблица 1

Классификация родников по дебиту_

№ точки отбора (по рис.1) Дебит родника в среднем за период наблюдений, л/с Классификация родника по дебиту Отношение минимального дебита к максимальному Название родника по изменению дебита

1 подводный источник

2 подводный источник

3 1,433±0,468 тип: II - среднедебитные; класс 5 - значительные 1:2,5 III - переменные

4 0,353±0,136 тип: I - малодебитные; класс: 4 - незначительные 1:4,2 III - переменные

5 0,848±0,452 тип: I - малодебитные; класс: 4 - незначительные 1:7,2 III - переменные

6 0,213±0,061 тип: I - малодебитные; класс: 4 - незначительные 1:2,7 III - переменные

7 1,345±0,296 тип: II - среднедебитные; класс 5 - значительные 1:2,0 II - постоянные

8 0,251±0,064 тип: I - малодебитные; класс: 4 - незначительные 1:2,5 III - переменные

Отмечены существенные отличия в объёмах расхода воды в единицу времени во временном разрезе, что является типичным для умеренного климата.

Средний рН вод, изученных в данном исследовании родников, составил 7,61±0,46, то есть кислотность родниковых вод в течение года варьируется незначительно. В целом, воды классифицируются как щелочные, за пределы норматива СанПиНа (6-9 ед. рН) данный показатель не выходит [СанПиН 2.1.3684-21].

Исследования гидрохимического состава родниковых вод включали определение общих и суммарных показателей (минерализация, электропроводность, водородный показатель (рН), общая жёсткость, концентрация растворённого кислорода, биохимическое потребление кислорода (БПК)), ионного состава (С1-, Б-, SО42-), биогенных элементов (Теобщ., ионы Шэ-, N02; РО43-).

В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды нитрит- и нитрат-ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения и трофического статуса природных водоёмов [3].

Содержание нитрат-ионов выше 45 мг/л указывает на ухудшение санитарного состояния водного объекта. При воздействии на человека различают: первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную - связанную с образованием нитрит-иона; третичную - обусловленную образованием из нитритов и аминов канцерогенных нитрозаминов, токсическое воздействие которых проявляется тканевой гипоксией, угнетением иммунитета и повышением риска злокачественных новообразований [4, 5].

Содержание нитрат-ионов в водах родников Брянской области, в большинстве случаев, выходит за пределы нормативов СанПиНа (45 мг/л), поэтому данный показатель рассматривается нами как маркерный мониторинговый показатель.

Колебания концентрации нитрат-ионов, представленные на рис. 2, в водах изученных родников в рамках двухлетнего мониторинга весьма значительны: от 1,07 мг/л (родник в

точке отбора №5) до 99,19 (родник в точке отбора №6), среднее содержание нитратов составило 34,5±18,0 мг/л.

3 4 5 6 Точки отбора проб

Рис. 2. Колебания содержания нитрат-ионов в водах мониторинговых родников

Отмечена существенная разница между наибольшей и наименьшей концентрацией нитратов в родниковых водах, которая варьировалась от 9,03 мг/л (родник в точке отбора №5) до 97,17 мг/л (родник в точке отбора №6). Высокое варьирование данного показателя затрудняет его интерпретацию. На рис. 3 показана круговая диаграмма динамики содержания нитратов по сезонам года в каждом из изученных родников. Приняв в качестве нулевой гипотезы сезонность концентрации нитрат-ионов, рассчитан критерий НСР.

Осень 2019 г.

Осень 2020 г.

Рис. 3. Кольцевая диаграмма динамики концентрации нитрат-ионов в водах мониторинговых

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

родников

Фактически соответствуют установленным нормативам СанПиН воды родников в точках отбора №3-5. Родник в точке отбора №6, расположенный в районе с сельскохозяйственной нагрузкой, превышал утверждённый норматив в зимний период 20192020 гг. в 2,20 раз.

Нулевая гипотеза сезонности содержания нитрат-ионов в родниковых водах не отвергается (HCP>d), но высокий коэффициент вариации (60-80%) не позволяет однозначно утверждать данную зависимость. Мы склонны полагать, что концентрация нитратов в водах родников понижается в летнюю межень до осенних паводков и повышается в зимнюю межень до весеннего половодья, данные зависимости являются более статистически достоверными. Наш вывод согласуется с авторами [6], теоретически обосновывающими минимальную концентрацию нитрат-ионов в природных водах в вегетационный период и её повышение зимой, когда разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные происходит при минимальном потреблении азота.

Содержание других анионов (хлориды и сульфаты) в воде исследованных источников удовлетворяет нормам СанПиНа (350 мг/л для хлорид-ионов, 500 мг/л для сульфат-ионов). Колебания концентраций обоих компонентов выражены слабо: хлорид-ионы варьируются от 5,8 мг/л (минимальное значение в воде родника в точке отбора №5) до 71,8 мг/л (точка отбора №1); сульфат-ионы - от следовых количеств (точка отбора №3) до 95,6 мг/л (точка обора №6).

Выводы. Проведено двухлетнее мониторинговое исследование родников города Брянска и городского округа города Брянска в 2019-2021 гг. Показана сезонность показателей дебита и концентрации нитрат-ионов. Метеорологическим изменениям в большей степени подвержены родники нисходящего типа, питающиеся верховодкой. Анализ результатов двухлетнего мониторинга родниковых вод по сезонам позволил выявить следующие зависимости: дебит источников повышается в летне-осеннюю межень и зимнюю межень перед весенним половодьем; концентрация нитрат-ионов подвержена резким эпизодическим колебаниям, статистически определено снижение нитратов в летнюю межень до осенних паводков и повышение в зимнюю межень до весеннего половодья.

Список литературы

1. Тулина Л.М. Гигиенические аспекты водопотребления промышленного города и оценка риска для здоровья населения: дисс. ... к-та мед. наук. - Оренбург, 2006. - 153 с.

2. Егоров Н.А. Критерии выбора приоритетных показателей химического загрязнения воды для социально-гигиенического мониторинга // Гигиена и санитария. - 2002. - № 2. -С. 57-58.

3. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2010. - 192 с.

4. Домнин С.Г., Митин А.В., Корсак М.Н. Влияние химического состава питьевой воды на здоровье человека // Питьевая вода и здоровье населения: информационное пособие. - Вып. I. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 2002. - 63 с.

5. Орехова Г.А., Новых Л.Л., Соловьев А.Б. Нитратное загрязнение родниковых вод Яковлевского района Белгородской области // Проблемы региональной экологии. - 2012. -№2. - С. 55-57.

6. Логинова Е.В., Лопух П.С. Гидроэкология: курс лекций. - Минск: БГУ, 2011. -

258 с.

Сведения об авторе

Соболева Ольга Александровна - аспирант кафедры географии, экологии и землеустройства, ФГБОУ ВО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, e-mail: OAsoboleva@bk.ru.

SEASONAL CHANGES IN THE CONCENTRATION OF NITRATE IONS IN THE SPRING WATERS OF THE CITY OF BRYANSK

O.A. Soboleva

Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky

This article presents the results of a two-year monitoring of spring waters in the framework of studying the dynamics of the concentration of nitrate ions. The objects of this work were 8 springs of the city of Bryansk and the urban district. The studies were carried out every season in 2019-2021. It has been determined that the concentration of nitrate ions is subject to sharp episodic fluctuations, a decrease in nitrates in the summer low water period before autumn floods and an increase in the winter low water period before the spring flood has been statistically proven.

Keywords: springs, nitrate ions, ecological monitoring, Bryansk region.

References

1. Tulina L.M. Hygienic aspects of industrial city water consumption and public health risk assessment: diss. ... Ph.D. - Orenburg, 2006. - 153 p.

2. Egorov N.A. Criteria for selecting priority indicators of chemical water pollution for social and hygienic monitoring // Hygiene and Sanitation. - 2002. - № 2. - P. 57-58.

3. Hydrochemical indicators of the state of the environment: reference materials / Ed. T.V. Guseva. - M.: Forum: INFRA-M, 2010. - 192 p.

4. Domnin S.G., Mitin A.V., Korsak M.N. Influence of the chemical composition of drinking water on human health // Drinking water and public health: an information manual. - M.: Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Surveillance of the Ministry of Health of the Russian Federation, 2002. - 63 p.

5. Orekhova G.A., Novykh L.L., Soloviev A.B. Nitrate pollution of spring waters of the Yakovlevsky district of the Belgorod region // Problems of regional ecology. - 2012. - № 2. - P. 55-57.

6. Loginova E.V., Lopukh P.S. Hydroecology: a course of lectures. - Minsk: BGU, 2011. -

258 p.

About author

Soboleva O.A. - Ph. D. student, Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky, e-mail: OAsoboleva@bk.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.