CC BY
18НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология №4 2012
УДК 614.8.084+504.061.2:69.05(075.8)
Доктор техн. наук М.Ж. Бурлибаев *
Доктор геогр. наук Н.А. Амиргалиев Канд. геол.-мин. наук Е.Ж. Муртазин
ИВ. Шенбергер А.С. Перевалов * Д.М. Бурлибаева
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА И ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ТРАНСГРАНИЧНОЙ РЕКЕ ЕРТИС И ХАРАКТЕР ИХ ТРАНСФОРМАЦИИ
ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, УРОВЕННЫЙ РЕЖИМ, ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ, КИСЛОРОДНЫЙ РЕЖИМ, РЕЧНАЯ ЭКОСИСТЕМА, РЕЧНАЯ ДОЛИНА
В речной экосистеме качество вод и количественные характеристики составляют целостность речного стока. Качество вод рек исследуемого района далеко не соответствует требованиям современных стандартов. Поэтому, в предлагаемой статье анализируется гидрохимический режим и токсикологические показатели рассматриваемых водотоков в совокупности с их гидрологическим режимом. В противном случае, т.е. когда гидрологический, гидрохимический режимы и токсикологические показатели рассматриваются, дифференцировано, это может привести к непоправимым результатам.
Оценка гидрохимических и токсикологических показателей трансграничного стока р. Кара Ертис - с. Боран
Транзитный сток р. Ертис (Иртыш) характеризуется малой минерализацией со значениями в 2010 г. от 116 до 211 мг/дм3, а за 8 месяцев 2011 г. в пределах 137...277 мг/дм3. По ионному составу вода гидрокарбо-натно-кальциевая. Для сравнительной оценки качественных показателей притока в табл. 1 представлены данные за 2010 и 2011 годы.
* Казахстанское агентство прикладной экологии, г. Алматы Институт Географии МОН РК, г. Алматы;
Казахский национальный аграрный университет МОН РК, г. Алматы. 118
Таблица 1
Гидрохимические и токсикологические параметры трансграничного стока р. Ертис
Показатель Единица измерения 2010 г. 2011 г. (10 месяцев)
среднее шт шах шт шах
Минерализация мг/дм3 164,8 116,0 219,0 137,0 277,0
БПК5 мг/дм3 2,416 1,000 4,030 1,040 3,760
Фосфаты мг/дм3 0,018 0,000 0,057 0,000 0,050
Кремний мг/дм3 2,255 1,500 4,500 1,500 4,400
Железо общее мг/дм3 0,097 0,000 0,620 0,000 0,150
Медь мкг/дм3 1,075 0,000 3,400 1,000 2,100
Цинк мкг/дм3 0,558 0,000 1,400 0,000 1,000
Никель мкг/дм3 0,850 0,000 2,000 0,000 2,000
Хром (6+) мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Свинец мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Ванадий мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 - -
Ртуть мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Кадмий мкг/дм3 0,108 0,000 0,300 0,100 0,500
Марганец мкг/дм3 4,250 1,800 7,900 0,000 8,600
Мышьяк мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Летучие фенолы мг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Нефтепродукты мг/дм3 0,021 0,000 0,030 0,020 0,040
Фториды мг/дм3 0,131 0,000 0,280 0,000 0,000
Окисляемость мгО2/дм3 6,225 4,000 11,30 6,500 4,400
Сумма азота мг/дм3 0,621 0,000 1,680 0,000 0,210
Концентрация органических соединений в речной воде невысокая, значения бихроматной окисляемости варьировала в диапазоне от 4,0 до 11,0 мгО2/дм3, в 2011 г. отмечалась равномерность по месяцам в пределах 4,4...6,5 мгО2/дм3. Некоторый рост окисляемости воды отмечается в период паводка.
Величина БПК5 в 2010 г. в 20 % анализированных проб превысила уровень ПДК, максимальные показатели 4,030 мг/дм3 отмечались в ноябре - феврале и в паводковом стоке. В 2011 г. наблюдалась аналогичная картина, значения выше ПДК регистрировались в январе, феврале и мае.
Суммарная концентрация минеральных форм азота достигала в период паводка (май) 2010 г. 1,410 и 1,660 мгК/дм3, при этом до 10 раз превысил уровень ПДК нитритный азот. В остальные месяцы аммонийный, нитритный азот практически отсутствовал, нитратный отмечался в кон-
119
центрациях 0,200...0,600 мЖ/дм3, в паводок до 1,300 мЖ/дм3, иногда отсутствовал.
Аналогичные данные получены и в 2011 г., аммонийный азот отмечен только в январе и июне, остальные формы с января по август практически отсутствовали, что вызывает сомнение.
Из биогенных соединений фосфор и кремний регистрировались в концентрациях ниже ПДК, повышение фосфатов отмечено в июне, в осенне-зимний период они часто отсутствовали, такая же в целом картина наблюдается по данным 2011 г. Фосфаты присутствовали в январе, феврале и апреле, мае в концентрациях до 0,040 и 0,050 мг/дм3.
Таким образом, основные гидрохимические параметры трансграничного стока реки отвечают нормативным требованиям качества вод водоемов рыбохозяйственного значения.
По режиму тяжелых металлов в трансграничном стоке можно указать на следующее: согласно полученным в 2010 и 2011 гг. данным, ряд металлов в трансграничном стоке отсутствовали, а именно: хром, свинец, ванадий, ртуть, бериллий и мышьяк. Такие элементы, как цинк, никель, кадмий и марганец зарегистрированы в трансграничном стоке (в 2010 и 2011 гг.) в концентрациях ниже ПДК. Внутригодовое их распределение в целом равномерное, некоторое повышение их содержания отмечается зимой иногда в период паводка.
Целесообразно более подробно рассмотреть режим меди и общего железа, концентрация которых превышает ПДК. Общее содержание железа в 2010 г. в 60 % анализированных проб превысило ПДК до 10 раз, в 3 % проб - выше 10 раз. Среднегодовая концентрация составила 0,097 мг/дм3, т.е. в пределах ПДК. Максимальные концентраций от 0,120 до 0,620 мг/дм3 зарегистрированы в пробах воды, отобранных в апреле -июне 2010 г. В 2011 г. содержание этого элемента резко снизилось лишь в апреле, оно составило 0,15 мг/дм3, в мае 0,10 мг/дм3, т.е. на уровне ПДК.
Медь в 41 % анализированных проб воды превысила ПДК до 10 раз, максимальная концентрация, составившая 3,4 ПДК, отмечена в мае, в весенние месяцы отмечена ее повышение, к осени снижается иногда до аналитического нуля. По неполным данным 2011 г. в речной воде медь регистрировалась на уровне ПДК (1,0 мкг/дм3), лишь в апреле содержание ее составило 2,10 мкг/дм3.
120
Таким образом, трансграничный сток р. Ертис по содержанию тяжелых металлов оценивается как нормативно-чистый, за исключением меди, достигавшей уровня 1,5.3,4 ПДК лишь в период паводка 2010 г.
Из числа загрязняющих веществ органического происхождения летучие фенолы и СПАВ в речном стоке в 2010 и 2011 гг. отсутствовали. В мае 2010 г. концентрация нефтепродуктов составила 0,03 мг/дм3, т.е. ниже ПДК (0,05 мг/дм3). В остальные сезоны доминировала концентрация 0,02 мг/дм3. По данным 2011 г., этот показатель менялся в интервале 0,02.0,04 мг/дм3, т.е. не достигал ПДК. Фториды в 2011 г. не были обнаружены, а в 2010 г. среднее их содержание составило 0,131 мг/дм3, а максимальное 0,280 мг/дм3 (ниже ПДК).
На основании выше изложенного следует заключить, что трансграничный сток р. Ертис не характеризуется существенной загрязненностью. По концентрации и динамике гидрохимических и токсикологических параметров речная вода удовлетворяет нормативным требованиям для водоемов рыбохозяйственного назначения. Наблюдаемые в отдельные периоды превышение уровня ПДК по меди и железу заметно не снижает качества речной воды.
Оценка изменений гидрохимических и токсикологических параметров в Буктырминском водохранилище
Наблюдение за гидрохимическим режимом в Буктырминском водохранилище ведется сетью Казгидромета в двух точках - у с. Куйган и у пос. Буктырма.
Разумеется, что транзитный сток р. Кара Ертис (Черный Иртыш) никакого влияния на гидрохимический режим и токсикологическое состояние Буктырминского водохранилища не оказывает. Трансформация качественных показателей речного стока происходит в пределах оз. Жайсан.
Согласно результатам наблюдений в течение 2010 года у с. Куйган в воде водохранилища отмечено превышение ПДК по кремнию и общему железу в 3-х из 6-ти отобранных проб. В 83 % проб отмечено превышение концентрации по меди до 10 ПДК. Значения остальных гидрохимических показателей находилось в пределах нормативных уровней.
В воде водохранилища не были обнаружены: цинк, хром (+6), ванадий, ртуть, мышьяк и нефтепродукты, а свинец не определялся. Концентрация общего железа за период с июня по сентябрь обнаружена в интервале 0,020.0,080 мг/дм3, с максимумом в июле и августе. Наиболее высо-
121
кое содержание меди наблюдалось в июле и августе и составило 3,3 ПДК, минимум около 1 ПДК.
Никель и кадмий регистрировались в воде водохранилища непостоянно. Повышенное содержание никеля до 2,80 мкг/дм3 наблюдалось в августе, а кадмия - в июле. Аналогичный режим за летний период был характерен и для марганца, в июле он не был обнаружен, в отличие от двух рассмотренных элементов, максимум его концентрации зарегистрирован в июне.
Минерализация воды составила от 180 до 203 мг/дм3, по ионному составу вода водохранилища гидрокарбонатно-кальциевая, что свойственно слабоминерализованным водам. Содержание фторидов невысокое до 0,240 мг/дм3, т.е. не достигает уровень ПДК.
Величина бихроматной окисляемости невысока от 8,2 до 12,5 мгО2/дм3, БПК5 - от 1,0 до 1,7 мг/дм3, а летучие фенолы были обнаружены лишь в июле и августе в количестве 0,001 мг/дм3.
Из приведенных выше данных следует, что вода водохранилища в районе с. Куйган не содержит органических загрязнений, включая нефтяные углеводороды. В ней нет целого рядя тяжелых металлов. Незначительное превышение ПДК по железу и меди не снижает качество воды. Впадающие в водохранилище реки Куршим и Букон (выше с. Куйган), видимо, не оказывают негативного влияния на качество воды водоема.
Качество воды Буктырминского водохранилища в районе его плотины можно характеризовать материалами наблюдении у пос. Буктырма. Режим гидрохимических и токсикологических показателей в данной точке аналогичен с предыдущей. В воде данного створа незначительно превышают ПДК общее железо и медь, максимальная концентрация последнего показателя достигает 5,4 ПДК, в основном от 1,1 до 3,1 мкг/дм3. Содержание общего железа от 0,060 до 0,160 мг/дм3. Для воды Буктырминского водохранилища характерно повышенное содержание кремния. На данном гидропосту оно составило от 2,0 до 12,4 мг/дм3, в единичных случаях до 30,1 мг/дм3, а у с. Куйган - до 14,0 мг/дм3.
В воде данной точки отсутствовали хром (6+), ванадий, ртуть и мышьяк. В трех из шести проанализированных проб воды обнаружен цинк в концентрациях от 1,0 до 2,6 мкг/дм3 при значении ПДК 10 мкг/дм3. Кадмий в 33 %, а никель - в 66 % проанализированных проб отсутствовали, найденные концентрации первого составили 0,20.0,30 мкг/дм3, а второго - 1,00 мкг/дм3 при их ПДК 5 мкг/дм3 и 10 мкг/дм3. Во всех пробах воды
122
обнаружен марганец в концентрациях от 1,70 мкг/дм3 до 3,5 мкг/дм3, т.е. в количестве значительно ниже ПДК.
Вода водохранилища слабо минерализована в пределах 105.172 мг/дм3, по ионному составу гидрокарбонатно-кальциевая. Концентрация фторидов невысокая от 0,150 до 0,250 мг/дм3.
Из органических загрязняющих соединений значения БПК5 в пределах 1,110.2,730 мг/дм3, т.е. ниже ПДК. Средняя величина бихроматной окисляемости за вегетационный период составила 4,4 мгО2/дм3, максимум 16,4 мгО2/дм3. Летучие фенолы и нефтепродукты были обнаружены в воде лишь в июне в количестве 0,001 и 0,020 мг/дм3, в остальные месяцы отсутствовали. Эти данные свидетельствуют об отсутствии в воде водохранилища загрязняющих веществ органического происхождения.
На основании изложенного материала можно отметить, что вода Буктырминского водохранилища как в районе с. Куйган, так и в п. Буктырма не характеризуется значительной загрязненностью. Незначительное превышение ПДК по железу и меди не представляет опасности при использовании вод в хозяйственно-бытовых целях и не снижает качество их в отношении среды обитания гидробионтов.
Исходя из результатов наблюдений, следует отметить, что впадающие в водохранилище реки Буктырма, Нарым и др. не оказывают загрязняющего влияния на водоем в районе пос. Буктырма.
Гидрохимические и токсикологические показатели р. Ертис в районе г. Усть-Каменогорска
В районе г. Усть-Каменогорска наблюдение за качеством воды р. Ертис ведется в трех точках. По точке 0,5 км ниже сброса Титано-магниевого комбината (ТМК) табличный материал имеется за 2010 г., по точке - 0,8 км ниже плотины ГЭС - за 2010 и 2011 гг., а по точке 3,2 км ниже впадения р. Ульбы - за 2011 г. (январь - август). Материалы наблюдений в указанных точках показывают в целом сходство режима гидрохимических и токсикологических параметров (табл. 2).
Анализ материалов по створу 0,8 км ниже плотины ГЭС показывает следующее: из биогенных соединений лишь аммонийный азот в июне 2010 г. незначительно превысил ПДК. Остальные соединения группы азота, фосфор и кремний как в 2010 г., так и в 2011 г. обнаружены в количестве ниже ПДК.
123
Таблица 2
Среднегодовые значения концентраций гидрохимических и токсикологических показателей р. Ертис в районе г. Усть-Каменогорска
0,5 км 3,2 км
Единица 0,8 км ниже ниже ниже
Показатель плотины ГЭС сброса впадения
измерения ТМК р. Ульбы
2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г.
Минерализация мг/дм3 187,0 181,0 139,3 238,4
БПК5 мг/дм3 1,469 1,658 1,818 2,311
Фосфаты мг/дм3 0,026 0,018 0,048 1,256
Кремний мг/дм3 2,733 3,680 3,167 4,400
Железо общее мг/дм3 0,135 0,054 0,392 0,096
Медь мкг/дм3 1,425 1,000 1,617 2,387
Цинк мкг/дм3 0,458 0,425 5,000 0,875
Никель мкг/дм3 0,900 0,687 1,333 1,228
Хром (6+) мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000
Ванадий мкг/дм3 0,000 - 0,000 -
Ртуть мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000
Кадмий мкг/дм3 0,250 0,320 2,417 0,460
Марганец мкг/дм3 2,283 1,675 4,017 2,675
Мышьяк мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000
Летучие фенолы мг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000
Нефтепродукты мг/дм3 0,014 0,021 0,017 0,027
Фториды мг/дм3 0,095 0,000 0,128 0,000
Окисляемость мгО2/дм3 6,167 5,350 7,625 7,925
Сумма азота мг/дм3 0,202 0,411 0,313 2,053
Из тяжелых металлов общее железо лишь в мае 2010 г., т.е. в период паводка, незначительно превысил уровень ПДК. Максимальные концентрации меди наблюдались на уровне до 5,1 ПДК в 2010 г. и до 1,6 ПДК - в 2011 г. В ряде случаев она регистрировалась в концентрациях ниже ПДК.
Такие элементы как цинк, никель, кадмий и марганец зарегистрированы в концентрациях ниже ПДК. Цинк в 2010 г. в 60 %, а в 2011 г. - в 75 % проб не был обнаружен, примерно такой же режим был характерен для никеля, кадмия в 2010 и 2011 гг. и марганца в 2011 г. В 2010 г. содержание марганца было в интервале от 1,2 мкг/дм3 до 4,7 мкг/дм3 при ПДК -10,0 мкг/дм3.
Хром (+6), ванадий, ртуть, мышьяк, а также летучие фенолы в воде данного створа отсутствовали и в 2010, и в 2011 гг. Фториды в 2010 г.
124
присутствовали в 60 % проб в количестве от 1,0 до 2,4 мг/дм3, а в 2011 г. они в воде не были обнаружены.
Содержание органических веществ в 2010 и 2011 гг. характеризуется низкими значениями. Бихроматная окисляемость была в интервале 6,167 и 5,350 мгО2/дм3, а БПК5 - 1,469 и 1,658 мг/дм3 соответственно (см. табл. 2). Нефтепродукты в воде содержатся в незначительных концентрациях 0,02 и 0,03 мг/дм3, в 30.35 % взятых пробах воды они отсутствовали. Минерализация речной воды невысокая в среднем за рассматриваемые годы 187 и 181 мг/дм3. Таким образом, на данном участке (0,8 км ниже плотины ГЭС) гидрохимические и токсикологические параметры речной воды находятся на нормативном уровне, незначительное превышение ПДК по некоторым показателям не представляет опасности для гидробио-нтов и водопользователей.
Анализ результатов наблюдений у створа 3,2 км ниже впадения р. Ульбы показывает, что в феврале и июне 2011 г. отмечено повышение в воде содержания аммонийного азота до 2,6 и 6,5 ПДК, концентрация меди изменялась в пределах 0,50.1,90 мкг/дм3 (0,5.1,9 ПДК), в единственном случае достигала 9,7 ПДК. Из остальных металлов в воде постоянно регистрировался марганец в количестве от 1,00 до 4,00 мкг/дм3, т.е. ниже ПДК. Концентрация цинка, никеля и кадмия отмечалась на уровне ниже ПДК, примерно в 25.40 % анализированных проб они не были обнаружены. Такие соединения как хром (+6), бериллий, ртуть, мышьяк, летучие фенолы и фториды в речной воде отсутствовали.
Из биогенных соединений обращают внимание повышенные концентрации фосфатов до 1,49 и 4,21 мг/дм3 в июне и августе 2011 г. Объяснить причину такой аномальной концентрации фосфатов затруднительно, так как в воде р. Ертис выше данного створа и р. Ульбы эти соединения регистрируются в незначительном количестве.
Содержание органических веществ невысокое, среднее значение БПК5 2,3 мг/дм3, окисляемости воды - 7,9 мгО2/дм3. Как и на других участках реки, вода характеризуется слабой минерализацией, гидрокарбо-натно-кальциевого состава. Вода р. Ертис на данном створе характеризуется нормативным качеством.
В пределах территории г. Усть-Каменогорска несколько большей загрязненностью воды характеризуется участок в 0,5 км ниже сброса ТМК. По аммонийному и нитритному азоту превышение ПДК наблюдалось в апреле - июне 2010 г., т.е. в основном в период паводка. В эти же
125
месяцы отмечалось повышение содержания общего железа до 6.8 ПДК. Концентрация меди сравнительно невысока от 1,3 до 3,0 ПДК, в сентябре и декабре она не была обнаружена. Повышенное содержание цинка (1,1.2,0 ПДК) отмечено в январе и феврале, а кадмия - лишь в январе (1,6 ПДК), в остальные месяцы количество их существенно понизилось.
Постоянное присутствие (от 1,9 до 7,5 мкг/дм3), но в концентрациях ниже ПДК, отмечено для марганца. Также в невысоких концентрациях обнаруживается никель, но в отдельные месяцы он совсем отсутствовал. Хром (6+), ванадий, ртуть, мышьяк в воде отсутствовали, не были обнаружены и летучие фенолы. Невысоким содержанием характеризуется органическое вещество: бихроматная окисляемость была в пределах 4,0.9,8 мгО2/дм3, лишь в паводок (апрель) она достигла 20 мгО2/дм3. Среднее значение БПК5 составило 1,8 мг/дм3, максимум (3,0 мг/дм3) отмечался в марте. Содержание фторидов невысокое, максимум его (3,8 мг/дм3) отмечен в период паводка.
В отличие от рассмотренного выше створа, в воде данной точки концентрация фосфора была невысока от 0,011 до 0,071 мг/дм3 с максимумом (0,154 мг/дм3) в апреле, т.е. в паводковый период. Содержание кремния на уровне значений, отмечено для расположенных выше створов. Вода слабоминерализована в среднем 139 мг/дм3 (табл. 2).
На основе приведенного анализа материала по трем створам следует указать, что вода р. Ертис в пределах г. Усть-Каменогорска характеризуется невысокой загрязненностью, в основном за счет превышения уровня ПДК некоторыми тяжелыми металлами и соединениями азотной группы.
Показатели качества воды р. Ертис ниже г. Усть-Каменогорска
Динамика гидрохимических и токсикологических параметров р. Ертис у с. Предгорное в 2010 и 2011 гг. представлена в табл. 3.
В 2010 г. в воде данного створа наблюдалось превышение ПДК по аммонийному (в марте-июне) и нитритному азоту (в апреле), т.е. в период весеннего паводка. Аналогичное небольшое превышение аммонийным азотом уровня ПДК отмечалось в апреле и мае 2011 г., а также по БПК5 в апреле этого года при значении 4,36 мгО2/дм3.
Из числа тяжелых металлов общее железо превысило нормативный уровень в 2010 г. в 85 % анализированных проб, а в 2011 г. в 40 % проб, а
126
именно в 2-х из 5-ти анализированных пробах. В пробах, отобранных преимущественно в зимний период, эти соединения обнаружены не были.
Медь в 75 % проб как в 2010 г., так и в 2011 г., превысила уровень ПДК от 1,0 до 5,2 раза. Максимальные концентрации ее (4,0.5,2 мкг/дм3) зарегистрированы в марте и мае, очевидно, в результате смыва ее с поверхности водосбора реки и ее некоторых притоков весенними талыми водами, а также в составе ливневого стока с территории крупных населенных пунктов и промышленных предприятий.
Таблица 3
Показатели качества воды р. Ертис ниже впадения р. Красноярки
Показатель Единица измерения 2010 г. 2011 г. (8 месяцев)
среднее min max min max
Минерализация мг/дм3 216,8 184,0 282,0 186,0 204,0
БПК5 мг/дм3 1,474 1,000 2,470 1,200 4,360
Фосфаты мг/дм3 0,069 0,000 0,249 0,000 0,090
Кремний мг/дм3 3,000 2,200 4,300 2,800 5,400
Железо общее мг/дм3 0,255 0,000 0,600 0,040 0,710
Медь мкг/дм3 2,158 0,000 5,200 0,600 4,000
Цинк мкг/дм3 24,10 0,000 96,00 0,000 1,900
Никель мкг/дм3 1,350 0,000 3,400 0,000 1,500
Хром (6+) мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Бериллий мкг/дм3 - - - 0,000 0,000
Ванадий мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 - -
Ртуть мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Кадмий мкг/дм3 0,750 0,300 1,500 0,000 0,700
Марганец мкг/дм3 6,267 1,700 13,00 1,000 7,100
Мышьяк мкг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Летучие фенолы мг/дм3 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Нефтепродукты мг/дм3 0,032 0,000 0,200 0,000 0,030
Фториды мг/дм3 0,123 0,000 0,310 0,000 0,000
Окисляемость мгО2/дм3 7,958 4,000 15,00 6,600 9,200
Сумма азота мг/дм3 0,294 0,000 0,965 0,510 1,340
В отличие от рассмотренных выше створов, за исключением гидропоста 0,5 км ниже сброса ТМК, в 2010 г. в 42 % отобранных проб, цинк превысил уровень ПДК от 1,6 до 9,6 раза, а в 2011 г. концентрация его находилась в пределах 1,0.1,9 мкг/дм3, т.е. 0,1.0,2 ПДК, в январе и августе он отсутствовал. Наиболее высокое содержание в 2010 г. 60,0 и 96,0 мкг/дм3, т.е. 6,0 ПДК и 9,6 ПДК отмечалось в феврале, мае и октябре. Следовательно, рост концентрации вызван антропогенным загрязнением.
127
Еще одним элементом, превысившим ПДК в воде данного створа, является марганец, который в воде предыдущих участков реки обнаруживался в концентрациях ниже ПДК. Наиболее высокое его содержание 12,0.13,0 мкг/дм3 (1,2.1,3 ПДК) зарегистрировано в январе, марте и мае
2010 г., в остальные месяцы, а также в 2011 г. марганец отмечался в количестве ниже уровня ПДК.
Никель и кадмий регистрировались в воде данного створа в концентрациях ниже ПДК. Первый не был обнаружен в воде в июне 2010 г. и январе, августе 2011 г., второй - в июне 2011 г.
Ряд элементов: хром (+6), бериллий, ванадий, ртуть и мышьяк в воде рассматриваемого створа отсутствовали в 2010 и 2011 гг.
Из биогенных соединений фосфаты и кремний обнаружены в воде в невысоких концентрациях. Первые в июне и октябре 2010 г. и в августе
2011 г. не были обнаружены, очевидно, из-за потребления водной растительностью.
Режим органических загрязнителей в воде характеризуется следующими данными: летучие фенолы отсутствовали в 2010 и 2011 гг. Нефтепродукты обнаружены в небольшом количестве - 0,02 мг/дм3 при ПДК 0,05 мг/дм3, в январе и декабре 2010 г., а также в марте и августе 2011 г. они обнаружены не были. Значения бихроматной окисляемости также невысоки, в 2010 г. достигали 15,0 мгО2/дм3, а в 2011 г. - 9,2 мгО2/дм3 (табл. 3).
Минерализация воды низкая в пределах 184.282 мг/дм3 в 2010 г. и 186.204 мг/дм3 - в 2011 г. Фториды до 0,310 мг/дм3 обнаруживались только в 2010 г., а в мае и октябре 2010 г. и за 5 месяцев 2011 г. они отсутствовали.
Таким образом, на данном створе в отношении качества речной воды представляет опасность повышенная концентрация цинка, меди и марганца, превышающая нормативные уровни ПДК. Главной причиной такого состояния, как было указано выше, является антропогенное загрязнение реки. А именно впадение в р. Ертис р. Красноярки в 1 км выше створа, вода которой загрязнена перечисленными тяжелыми металлами. Согласно данным РГП «Казгидромет» МООС РК, в воде р. Красноярки (в районе с. Предгорного) в 0,5 км ниже сброса Березовского рудника, содержание меди достигало 42,0 мкг/дм3 в 2010 г., 37,0 и 51,0 мкг/дм3 - в 2011 г., т.е. 37 и 51 ПДК, цинка - 2824 мкг/дм3 (282 ПДК) в 2010 г., 1827 и 2148 мкг/дм3, т.е. 183 и 215 ПДК и марганца - 194 мкг/дм3 в 2010 г., 133 и 128
196 мкг/дм3 (13,3.19,6 ПДК) - в 2011 г. Такое загрязнение является фактором, ухудшающим токсикологическое состояние не только р. Красноярки, но и р. Ертис.
Гидрохимические и токсикологические показатели р. Ертис у г. Семей
Вода р. Ертис у г. Семей (гидропост 0,8 км ниже сброса стоков Горводоканала) по качественным показателям существенно не отличается от таковой на выше рассмотренных створах. В ней превышают уровень ПДК пять гидрохимических показателей: БПК5, азот аммонийный, общее железо, медь и нефтепродукты (в 2010 г.). Уровень превышения ПДК указанными соединениями незначителен, так, для БПК5 и аммонийного азота он отмечался в январе 2010 г., марте 2011 г. и в мае 2010 г. и 2011 г. Общее железо незначительно превышало ПДК в мае, июне 2010 г. и мае 2011 г., т.е. в период паводка, а нефтепродукты в количестве 1,1 ПДК отмечены лишь в апреле 2010 г.
Концентрация меди в 2010 г. была в пределах 0,89.5,20 мкг/дм3, а в 2011 г. - от 0,90 до 2,30 мкг/дм3, т.е. максимум меди составил за эти годы 5,2 ПДК. Цинк регистрировался в концентрациях ниже ПДК (10 мкг/дм3) в 2010 г. до 2,7 мкг/дм3, а в 2011 г. до 1,4 мкг/дм3, при чем в
2010 г. в 50 %, а в 2011 г. - в 65 % анализированных проб воды он отсутствовал. В 2010 и 2011 гг. максимальная концентрация никеля составила 2,10 мкг/дм3 и 3,20 мкг/дм3 соответственно при ПДК 10 мкг/дм3, в некоторые месяцы в воде он не был обнаружен.
Кадмий и марганец присутствовали во всех анализированных пробах в 2010 и 2011 гг., максимальное их содержание в эти годы достигали для кадмия 0,60 мкг/дм3 (ПДК = 5 мкг/дм3), марганца 4,50 мкг/дм3 (ПДК = 10 мкг/дм3). Ряд качественных показателей воды, для хрома (6+), ванадия, ртути, мышьяка, бериллия, летучих фенолов отсутствовали в пробах воды, отобранных в 2010 и 2011 гг., кроме того в 2011 г. не были обнаружены и фториды. Из биогенных соединений фосфаты и кремний обнаружены в воде в пределах нормативных уровней. Некоторый рост содержания фосфатов до 0,157 мг/дм3 отмечен в мае 2010 г., т.е. в период паводка. В июне и августе
2011 г. они в воде отсутствовали. Фториды обнаружены в 2010 г. в 50 % отобранных проб в концентрациях до 0,370 мг/дм3. В 2010 г. речная вода характеризуется малой минерализацией в пределах от 136 до 218 мг/дм3, а в 2011 г. от 163 до 222 мг/дм3, по ионному составу гидрокарбонатно-кальциевая.
129
Таким образом, вода р. Ертис у г. Семей по своим качественным показателям существенно не отличается от таковой в расположенных выше участках. На данном створе не прослеживается негативного влияния ряда загрязненных притоков, впадающих в реку ниже гидропоста с. Предгорное.
Гидрохимические и токсикологические показатели р. Ертис у г. Павлодара
По данным наблюдений в 2010 г. у г. Павлодара (гидропост 0,5 км ниже сброса Горводоканала), ПДК превысили нитритный азот, общее железо и медь. Превышение первого показателя отмечено лишь в декабре при концентрации 0,034 мг/дм3 (ПДК = 0,02 мг/дм3), а в 75 % отобранных проб он отсутствовал. Превышение нормативного уровня общим железом отмечено лишь в мае (2,6 ПДК), в 3-х из 6-и анализированных проб воды оно не было обнаружено. Концентрация меди в течение года изменялась в интервале от 0,8 до 4,8 мкг/дм3, т.е. до 4,8 ПДК, а в среднем за год 2,0 ПДК.
Хром (6+), ванадий, ртуть, мышьяк и летучие фенолы в речной воде не были обнаружены. Никель и марганец присутствовали постоянно в концентрациях ниже ПДК. Содержание этих элементов составило в среднем 2,5 мкг/дм3 и 3,2 мкг/дм3 соответственно при их ПДК 10 мкг/дм3. Цинк зарегистрирован в количестве 1,00 мкг/дм3 лишь в 3-х пробах воды из 12-и анализированных. Содержание кадмия невысокое в пределах 0,0.0,40 мкг/дм3, в среднем 0,18 мкг/дм3 при ПДК 5 мкг/дм3.
Фосфаты и кремний регистрируется в пределах нормы как и в воде рассмотренных выше створов. Из органических загрязнителей средняя концентрация нефтепродуктов составила 0,022 мкг/дм3, максимальная 0,03 мг/дм3 при ПДК 0,05 мг/дм3. Содержание органических веществ также невысокое от 5,0 до 9,4 мгО2/дм3 по бихроматной окисляемости, средний показатель БПК5 1,21 мг/дм3. Минерализация воды не подвергается изменениям, в пределах 178.216 мг/дм3.
Таким образом, вода р. Ертис у г. Павлодара не характеризуется существенной загрязненностью. Речная вода до городов Семея и Павлодара очищается от некоторых токсичных металлов, которые присутствовали в ней в районе г. Усть-Каменогорска и с. Предгорного, благодаря высокой самоочищающей способности водотока.
130
Таблица 4
Результаты опытов по биотестированию и причины, вызывающие острую токсичность воды
Река Пункт контроля Створ (привязка) Выживаемость тест-объектов в пробе (%) Причина острой токсичности воды (концентрация вредных веществ)
январь 2011 г.
Тихая г. Риддер 0,1 км ниже сброса цинкового завода 46,7 - цинк 178,0 мкг/дм3 (17,8 ПДК) - марганец 21,0 мкг/дм3 (2,1 ПДК)
Ульби рудник Тишинский 50 м выше сброса шахтных вод 6,6 - цинк 254,0 мкг/дм3 - марганец 18,0 мкг/дм3
рудник Тишинский 4,8 км ниже сброса шахтных вод 0,0 - цинк 355,0 мкг/дм3 - марганец 27,0 мкг/дм3
г. Усть-Каменогорск 1,45 км выше устья р. Ульба (0,1); у а/д моста 6,6 - цинк 106,0 мкг/дм3 (10,6 ПДК)
г. Усть-Каменогорск 1,45 км выше устья р. Ульба (0,9); у а/д моста 0,0
Красноярка с. Предгорное 0,5 км ниже Березовского рудника; у а/д моста 0,0 - медь 51,0 мкг/дм3 (51 ПДК) - цинк 2148 мкг/дм3 (215 ПДК) - марганец 196 мкг/дм3 (19,6 ПДК)
февраль 2011 г.
Ульби рудник Тишинский 4,8 км ниже сброса шахтных вод 0,0 - медь 7,6 мкг/дм3 (7,6 ПДК) - цинк 485,0 мкг/дм3 (48,5 ПДК) - марганец 38,0 мкг/дм3 (3,8 ПДК)
Река Пункт контроля Створ (привязка) Выживаемость тест-объектов в пробе (%) Причина острой токсичности воды (концентрация вредных веществ)
Красноярка с. Предгорное 0,5 км ниже Березовского рудника; у а/д моста 3,3 - медь 2,4 мкг/дм3 (2,4 ПДК) - цинк 1827,0 мкг/дм3 (183 ПДК) - марганец 65,0 мкг/дм3 (6,5 ПДК)
июль 2011 г.
Глубочанка с. Белоусовка 5,5 км выше сброса хозфек. вод о/с п. Белоусовский 20,0 - азот аммонийный 1,59 мг/дм3 (4 ПДК) - марганец 10 мкг/дм3
Красноярка с. Предгорное 1,5 км выше сброса хозбыт. сточных вод Иртышского рудника 20,0 - медь 2,3 мкг/дм3 (2,3 ПДК) - марганец 16,0 мкг/дм3 (1,6 ПДК)
с. Предгорное 0,5 км ниже сброса Березовского рудника; у автодорожного моста 0,0 - медь 3,5 мкг/дм3 - цинк 1558,0 мкг/дм3 (156 ПДК) - марганец 125,0 мкг/дм3 (12,5 ПДК)
август 2011 г.
Брекса г. Риддер В черте г. Риддера; 0,6 км выше устья р. Брекса 0,0 - медь 6,5 мкг/дм3 (6,5 ПДК) - цинк 441,0 мкг/дм3 (44,1 ПДК) - марганец 68,0 мкг/дм3 (6,8 ПДК)
Тихая г. Риддер 0,1 км ниже сброса цинкового завода 0,0 - цинк 441,0 мкг/дм3 (44,1 ПДК) - марганец 77,0 мкг/дм3 (7,7 ПДК)
Красноярка с. Предгорное 0,5 км ниже сброса Березовского рудника; у автодорожного моста 3,3 - медь 4,8 мкг/дм3 (4,8 ПДК) - цинк 1452,0 мкг/дм3 (145,2 ПДК) - марганец 133 мкг/дм3 (13,3 ПДК)
Оценка токсичности воды р. Ертис и ее притоков методом биотестирования
Метод биотестирования для оценки уровня токсичности вод имеет довольно широкое распространение. В качестве тест-объекта используется дафния и др. организмы. Однако, этот метод неспособен дать ответа на основной вопрос - влиянием каких химических и другого рода соединений вызвана токсичность воды, приводящая к гибели тест-объектов.
Авторами сделана попытка ориентировочного определения токсичных веществ, вызывающих гибель дафний, на основании имеющихся данных по содержанию токсичных ингредиентов в воде, взятых для опыта по биотестированию. Предполагаемые причины острой токсичности вод приведены в табл. 4. Таблица представляет собой выборку зарегистрированных случаев высокой токсичности вод из ежемесячно проводимых опытов ВК ЦГМ и наши дополнения о причинах гибели тест-объектов.
Как следует из данных табл. 4, особенно сильно загрязнены такие притоки р. Ертис, как Ульба, Красноярка, Тихая, Глубочанка. Из-за загрязнения сточными водами и другими отходами горнорудной и металлургической промышленности, в водах этих рек высока концентрация ряда токсичных металлов как медь, цинк, марганец. В основном эти же токсиканты создают в водах указанных водотоков высокий уровень токсичности, что приводит к гибели тест-объектов в частых случаях до 100 %.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Амиргалиев Н.А, Елибаев Н. Условия формирования режима микроэлементов и биогенных веществ в водохранилищах Верхнетобольского каскада // Изучение процессов формирования химического состава природных вод в условиях антропогенного воздействия: Матер. 28 Всесоюз. гидрохим. совещ., май, 1984. - Л., 1987. - Ч. 1. - С. 4-6.
2. Амиргалиев Н.А. Искусственные водные объекты Северного и Центрального Казахстана: (гидрохимия и качество воды). - Алматы: Ба-стау, 1999. - 191 с.
3. Амиргалиев Н.А., Григорьева Э.Н. Характерные черты изменения гидрохимического режима оз. Балхаш в многолетний период в условиях колебания его уровня // Круговорот веществ и энергии в водоемах. Матер. VI Всесоюз. лимнолог. Совещания. - Иркутск. - 1985. - С. 4-6.
4. Амиргалиев Н.А., Григорьева Э.Н., Саенко В.И. Гидрологический и гидрохимический режим оз. Балхаш в условиях зарегулированного
133
стока рек // Прогноз комплексного и рационального использования природных ресурсов, их охрана и перспективы развития производительных сил бассейна оз. Балхаш в период до 1990-2000 гг. - Алма-Ата: 1983 - Ч.2. - С. 70-76.
5. Амиргалиев Н.А., Лопарева Т.Я. Распределение микроэлементов в воде и донных отложениях водохранилищ Верхнего Тобола // Гидрохимические материалы. - Л.: 1988. - Т. 15. - С. 101-113.
6. Амиргалиев Н.А., Лопарева Т.Я. Распределение натрия и калия в оз. Балхаш // Гидрохимические материалы. - Л.: 1988, - Т. 15. - С. 70-81.
7. Амиргалиев Н.А., Лопарева Т.Я., Накупбеков С. Биогенные вещества в воде водохранилищ верхнего течения р. Тобол // Гидрохимические материалы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - Т.96. - С. 49-60.
8. Амиргалиев Н.А., Тимирханов С.Р., Альпейсов Ш.А. Ихтиофауна и экология Алакольской системы озер. - Алматы: Бастау, 2006. - 367 с.
9. Бурлибаев М.Ж., Муртазин Е.Ж., Ахметов С.К. Водные ресурсы Казахстана в новом тысячелетии (обзор)/Под редакцией Дускаева К.К. -Алматы, ТОО «Кшк», 2004. - 132 с.
10. Бурлибаев М.Ж., Муртазин Е.Ж., Базарбаев С.К. Биогенные вещества в основных водотоках Казахстана. - Алматы, Каганат, 2003.- 723 с.
11. Бурлибаев М.Ж., Муртазин Е.Ж., Базарбаев С.К. Современное состояние загрязнения основных водотоков Казахстана ионами тяжелых металлов. - Алматы: «Каганат», 2002. - 256 с.
12. Ежегодные данные качества поверхностных вод бассейна реки Ертис (за 2007 - 2010 гг.).
13. Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. - Л: Гидроме-теоиздат, 1988. - 256 с.
14. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно-допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Москва, 2010. - 214 с.
15. Бурлибаев М.Ж., Достай Ж.Д., Турсунов А.А. Проблема гидроэкологической устойчивости в бассейне озера Балхаш. - Алматы: Изд-во «Каганат», 2003. - 584 с.
16. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 15. Алтай и Западная Сибирь. Вып. 1. Горный Алтай и Верхний Иртыш. - Л: Гидрометиздат, 1969. -525 с.
134
17. Сборник санитарно-гигиенических нормативов и методов контроля вредных веществ в объектах окружающей среды. - М.: 1991. - 370 с.
18. Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р. Иртыш на территории Республики Казахстан. Приложение. Т VI. Качество воды и экологическое состояние водных объектов. Книга 1. Оценка экологического состояния водных объектов и прогноз изменения качества вод. - Алматы, 2005. - 734 с.
19. Тарасов М.Н. Гидрохимия оз. Балхаш. - М.: 1961. - 226 с.
Поступила 12.12.2012
Техн. гылымд. докторы М.Ж. БYрлiбаев Геогр. гылымд. докторы Н.А. Амиргалиев Геол.-мин. гылымд. канд. Е.Ж. Муртазин
ИВ. Шенбергер А.С. Перевалов Д.М. БYрлiбаева
ЕРТ1С ТРАНСШЕГАРАЛЬЩ 0ЗЕНШЩ ГИДРОХИМИЯЛЬЩ РЕЖИМ1 МЕН ТОКСИКОЛОГИЯЛЬЩ К0РСЕТК1ШТЕРШЩ
ЦАЗ1РП АХУАЛЫ ЖЭНЕ ОЛАРДЬЩ 0ЗГЕРУ СИПАТТАМАЛАРЫ
БYгiнгi ^нде Цытай Халыц Республикасымен ЖYргiзiлiп жатцан трансшегералыц взендер келiссвздерi еюге белтт Kemmi, ягни транзиттт агындардыц саны Цазацстан Республикасыныц ауыл шаруашылыгы минисmрлiгi жагынан ЖYргiзiлсe, су сапасы Цазацстан Республикасыныц цоршаган ортаны цоргау минисmрлiгi ЖYргiзiп жатыр. Мунадай жагдай бYгiнгi экологиялыц тургыдан гылыми нeгiзi жоц болып саналады. Озендер жэне квлдер экосистемасын сацтап цалгымыз келсе трансшегаралыц взендердщ гидрологиялыц гидрохимиялыц жэне гидробиологиялыц рeжимдeрi бiргe царалуы керек. Бул айтылган жагдай Ерmiс бассейтнщ езендерте де тэн болып кeлeдi.
135
