Вклад нефтепродуктов в загрязнение донных отложений рек бассейна Р. Волга Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

DOI: 10.24411/9999-010A-2019-10110 А.А. СПИРИНА, Т.В. ИЗВЕКОВА, А.А. ГУЩИН, А.И. МАКАРОВА

Ивановский государственный химико-технологический университет, г. Иваново, Россия

ВКЛАД НЕФТЕПРОДУКТОВ В ЗАГРЯЗНЕНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕК БАССЕЙНА Р. ВОЛГА

На территории России протекает свыше 2,5 млн. малых рек, участвующих в формировании около половины суммарного объема речного стока. В бассейнах малых рек проживает около половины городского населения, поэтому они испытывают повышенную антропогенную нагрузку (Марченко и др, 2015), поэтому исследование источников поступления загрязняющих веществ и их стоков является актуальной задачей.

Малые реки в силу своей природной уязвимости в первую очередь реагируют на хозяйственную деятельность человека, и обладают более низкой способностью к самоочищению, и быстрее загрязняются (Григорьева, Чермных, 2004).

Одним из критериев состояния водных объектов являются донные отложения (ДО). ДО являются важной составляющей водных экосистем, где аккумулируется большая часть органических и неорганических веществ, в том числе наиболее опасных и токсичных - тяжелые металлы, нефтепродукты (НП) и пестициды. Они представляют собой неразрывное единство сложного комплекса минералов и водного раствора, который пропитывает отложения. Именно этот водный раствор физически и химически объединяет совокупность дискретных зерен, минеральных фаз и органических остатков в целостную систему (Чернова и др, 2004).

Наибольшую опасность для экосистем водных объектов представляют НП, относящихся к трудно окисляемым органическим соединениям и которые являются одними из самых распространенных и токсичных загрязняющих ингредиентов. Накопление в воде биохимически не окисляющихся органических веществ является, прежде всего, следствием загрязнения углеводородами нефти и продуктами их трансформации (Сапрыкина, 2004).

К углеводородам нефти относятся растворимые в гексане неполярные и малополярные углеводороды, т.е. алифатические, ароматические и алициклические углеводороды. При использовании вод, содержащие НП, в процессе водоподготовке для питьевых целей, НП ухудшают не только органолептические характеристики питьевой воды, но и обуславливают при потреблении загрязненной нефтепродуктами питьевой воды отдаленные разнообразные эффекты. Это связано с токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами соединений, составляющих нефтепродукты (например, бензол, ПАУ) (Давыдова, Тагасов, 2004).

При поступлении нефтепродуктов в водный объект со временем происходит перераспределение основных форм миграции в сторону преобладания растворенной и эмульгированной форм. Водорастворимая фракция нефти (растворенная и эмульгированная) представляет наибольшую токсикологическую опасность для водных экосистем, поскольку она состоит на 90% из ароматических углеводородов, которые являются наиболее трудноокисляемыми компонентами нефти и оказывают действие на живые организмы как клеточные яды (Сапрыкина, 2004).

Допустимое содержание нефтепродуктов (ПДК) в воде водоемов общесанитарного пользования составляет - 0,3 мг/дм3 (ГН 2.1.5.1315-03 с изменениями ГН 2.1.5.2280-2007; СанПиН 2.1.5.980-2000), а рыбохозяйственного назначения - 0,05 мг/дм3 (Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации №552, 2006).

© 2019 Спирина Анна Андреевна, olliannet@mail.ru; Извекова Татьяна Валерьевна, mbimpa@bk.ru; Гущин Андрей Андреевич, a_guschin@bk.ru; Макарова А.И.

Для оценки загрязнения ДО нефтепродуктами был взят допустимый показатель по почве 50 мг/кг.

Пробы донных отложений (ДО) массой около 200 г отбирали в поверхностном слое из русловой фации аллювия на глубине 0-5 см на территории Горьковского водохранилища в Ивановской области (ГОСТ 17.1.5.05-1985). Для предварительной подготовки твердой фазы ДО к последующему анализу в лаборатории образцы высушивали при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния в течение 5-7 суток, затем измельчали в фарфоровой ступке и просеивали через сито с диаметром отверстий 1 мм (ГОСТ 17.1.5.05-1985). Пробы воды отбирались согласно ГОСТ 318612012. Объем отбираемой пробы составляет 100 мл. Анализ необходимо выполнять в течение 3 ч после отбора проб либо провести экстракцию нефтепродуктов в гексане. Гексановый экстракт проб может храниться в течение 1 недели в колбе с пришлифованной пробкой в условиях, исключающих улетучивание растворителя (ГОСТ 31861-2912).

Для анализа пробы воды и донных отложений отбирались два раза в год соответственно: в осенний и весенний период наблюдений с 2016 по 2017 гг. Воду на содержание нефтепродуктов анализировали по методике (ПНДФ 14.1:2:4.128-98, 2012), донные отложение - по (ПНД Ф 16.1:2.21-98, 2012).

В качестве объектов исследования были выбраны малые реки Ивановской области: Елнать, Казоха и Кинешемка, Сунжа, Мера.

Вода. За весь период весенних и осенних наблюдений концентрации нефтепродуктов в воде исследуемых рек варьировались в диапазоне - от 0,015 до 0,066 мг/л (рис. 1).

мг/л

0.08 -1

2016 2017 2016 2017 2016 2017 2016 2017 2016 2017

р. Елнать р. К ¿тюх а р Кпнншемка р. Сужна р.Мера

Рис. 1. Динамика нефтяного загрязнения в водной толще исследуемых рек на территории Горьковского водохранилища в Ивановской области

Почти в 80% отобранных проб воды концентрации НП были на уровне или ниже предельно допустимой концентрации для рыбохозяйственных водоемов, составляющей 0,05 мг/л. Пробы, в которых концентрации НП превышали ПДКрх составляет 20% от всех проб.

Наиболее высокий уровень нефтепродуктов водной толщи наблюдался в 2017 г. в р.Казоха, где концентрация НП достигала 0.066 мг/л. Наименьшие загрязнения отмечались в реках Ёлнать и в р.Мера (концентрации нефтепродуктов варьировались от 0,015 до 0,017 мг/л).

Донные отложения. На рис. 2 представлены данные о содержании нефтепродутов в донных отложениях. Диапазон обнаруженных концентраций НП находился в пределах 9 - 1948 мг/кг сухой массы. В среднем в донных отложениях концентрация НП в течение двух лет составляет 148,5 - 1789,8 мг/кг (рис. 2).

Рис. 2. Динамика загрязнения нефтепродуктами в донных отложениях исследуемых рек

в 2016-2017 гг.

За весь период наблюдений в 30% анализируемых пробах не наблюдалось превышения концентраций нефтепродуктов в донных отложениях. Почти в 70% отобранных проб концентрация нефтепродуктов варьировалась в пределах от 120,8 -1947,9 мг/кг сухой массы. Максимальное загрязнение донных отложений отмечается в р. Казоха и в р. Ёлнать.

Данные исследования показали, что на территории Горьковского водохранилища в Ивановской области в 2017 г. отмечается увеличение загрязнения по сравнению с 2016 г. в среднем почти в 2 раза.

Список литературы

ГН 2.1.5.1315-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (с изменениями ГН 2.1.5.2280-07 и СанПиН 2.1.5.980-00 на 13 июля 2017 г.) http://docs.cntd.ru/document/901862249

ГОСТ 31861-2012 Вода. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков. - Введ. 1986-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. 9 с.

Григорьева, И.Л., Чермных Л.П. Влияние интенсивного сельскохозяйственного освоения территории на экологическое состояние малой реки // Тез. докл. Всерос. конф. «Экосистемы малых рек: биоразнообразие, биология, охрана». Борок, 2004. С. 20

Давыдова С.Л., Тагасов В.И. Нефть и нефтепродукты в окружающей среде: Уч. пос. М.: Изд-во РУДН, 2004. 163 с.

Марченко Т.А., Извекова Т.В., Гущин А.А., Гриневич В.И. Методы оценки качества водоемов по комплексу гидрохимических показателей на примере рек Ивановской области // Вода: химия и экология. 2015. № 11. С. 22-29.

ПНД Ф 14.1:2:4.128-98 (издание 2012 года) Количественный химический анализ вод.

Методика измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах природных, питьевых, сточных вод флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 01-052012) (Внесена взамен ФР.1.31.2007.03931 согласно письму, исх. № 12/84 от 12.09.12 г.) [Внесены Изменения №1 согласно письму ООО "Люмэкс-маркетинг" №12/157 от 06.09.171

ПНД Ф 16.1:2.21-98 (издание 2012 года) Количественный химический анализ почв. Методика измерений массовой доли нефтепродуктов в пробах почв и грунтов флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 03-03-2012) (Внесена взамен ФР.1.31.2007.03935 согласно письму исх. № 12/84 от 12.09.12 г.).

Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации № 552, 2016. Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения.

Сапрыкина А.Ю. Технология снижения содержания нефтепродутов в воде малых и средних рек: Дисс. ... канд. технич. наук. Екатеринбург, 2004. 25 с.

Чернова Н.М. Общая экология. М.: Дрофа, 2004. 416 с.