Фадеев ручей и родник с одноименным названием: качество вод и геоэкологическая характеристика
Автор: Глазова В. А., Гапоненков И. А., Федорова О. А., Даувальтер В. А.
Журнал: Вестник Мурманского государственного технического университета @vestnik-mstu
Статья в выпуске: 1 т.23, 2020 года.
Бесплатный доступ
Исследование геоэкологических и гидрохимических характеристик воды Фадеева ручья (поверхностного источника) и родника "Фадеев ручей" (подземного источника), находящихся в Кольском районе Мурманской области, проведено с целью выявления влияния на формирование ее гидрохимического состава антропогенного фактора, обусловленного прежде всего последствиями строительства и реконструкции Восточной объездной автодороги, расположенной вокруг г. Мурманска. Отбор проб осуществлен с учетом требований нормативных документов к выполнению измерений; испытания проводились по стандартным методикам гидрохимического анализа. В процессе исследования установлено, что воды Фадеева ручья и подземного источника имеют естественное происхождение; влияние техногенных факторов отсутствует. Вода в Фадеевом ручье мягкая, слабоминерализованная, со значительными колебаниями цветности в зависимости от сезона; присутствует болотное питание водных массивов. Воду родника можно охарактеризовать как близкую к нейтральной, мягкую, ультрапресную, имеющую переменчивый химический состав в зависимости от сезона года. Увеличение содержания поллютантов в пробах родниковой воды отмечается в сезоны с обильным снеготаянием и наиболее интенсивным выпадением атмосферных осадков, которые могут вымывать загрязняющие вещества из почвы или материнской породы. Сравнение качественного состава воды из поверхностного и подземного водоисточников показало, что в точках отбора проб природные воды имеют естественный генезис и не подвергаются воздействию антропогенного фактора.
Подземные и поверхностные водотоки, качество природой воды, гидрохимический анализ, геоэкологическая характеристика, родники, underground andsurface watercourses, natural water quality, hydrochemical analysis, geo-ecological characteristics, spring
Короткий адрес: https://sciup.org/142221553
IDR: 142221553 | DOI: 10.21443/1560-9278-2020-23-1-57-62
Текст статьи Фадеев ручей и родник с одноименным названием: качество вод и геоэкологическая характеристика
В настоящее время усиление антропогенного влияния на окружающую среду способствует повышению уровня загрязнения и истощения природных вод. Поверхностные воды подвержены воздействию внешних факторов; подземные воды в большей степени защищены от такого воздействия, но данный факт не исключает возможности загрязнения водоносных бассейнов и горизонтов. Очаги загрязнения подземных вод в основном приурочены к местам интенсивной хозяйственной деятельности. Созданные человеком сельскохозяйственные угодья становятся источниками поступления в подземные воды органических и минеральных удобрений, пестицидов, бактериальных и паразитарных загрязнений. Поступление в подземные воды тяжелых металлов, свинца, ртути, кадмия, фенолов и других веществ (Левчук и др., 2019) наблюдается в районах расположения полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) и промышленных предприятий.
В Российской Федерации в регионах с повышенной техногенной нагрузкой или загрязненными поверхностными водоисточниками регулярно проводятся исследования качества родниковых вод (Сазыкина и др., 2013; Рассадина и др., 2017; Лукашевич и др., 2018; Орехова и др., 2017). По мнению Е. Ю. Васильевой, "родники (естественные выходы подземных вод на поверхность Земли), а точнее их воды могут рассматриваться в качестве индикаторов загрязнения подземных вод. Данное свойство обусловливается их исключительной чувствительностью к воздействию антропогенного влияния. При наблюдении за изменением качества воды в водоисточниках исследуются не только санитарно-техническое состояние каптажа, санитарно-экологическая характеристика площади водосбора, но и токсикологические и физико-химические показатели качества родниковой воды. Комплексная геоэкологическая оценка состояния родников, а также защищенности их водоносных горизонтов должна учитывать и природные особенности территорий формирования вод и характер антропогенного влияния на исследуемую территорию" (Васильева, 2009).
Поверхностные водотоки не защищены от влияния внешних воздействий и являются "аккумуляторами" загрязняющих веществ с водосборной территории; их воды служат индикаторами интенсивности негативного воздействия на определенные участки природных ландшафтов.
Цель данного исследования заключалась в сравнении состава подземной и поверхностной природной воды в районе Фадеева ручья (Кольский район Мурманской области), а также в определении степени влияния произведенных работ в ходе реализации крупномасштабного проекта реконструкции Восточной объездной автомобильной дороги на качество воды родника "Фадеев ручей".
Материалы и методы
Объектом исследования являлись подземные и поверхностные воды из Фадеева ручья и родника "Фадеев ручей" № 48 Кольского района Мурманской области [данное название родника приведено в справочнике (Ананьев, 2010)].
В непосредственной близости от Фадеева ручья и родника реализован проект строительства и реконструкции Восточной объездной автодороги, расположенной вокруг г. Мурманска. Строительство было начато в июле 2013 г.; работы длились более трех лет; на рассматриваемом участке трасса была расширена до четырех полос с проведением буровзрывных работ 1 .
Фадеев ручей берет свое начало в озере Верхнем Фадеевском, протекает через озера Среднее Фадеевское и Нижнее Фадеевское и через полтора километра пересекает Восточную объездную автодорогу. До дороги ручей находится в лесистой местности (отсутствуют антропогенные источники воздействия), что свидетельствует о природных факторах формирования качества воды.
Родник "Фадеев ручей" нисходящий, трещинный, стекающий по блокам дробленых трещиноватых архейских гнейсов и сгруппированный в одну струю. Питание родника происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков на водосборной площади ручья. Детальная характеристика родника приведена в справочнике (Ананьев, 2010). Родник расположен на правом берегу Фадеева ручья между 7 и 8 км Восточной объездной дороги (в 50 м от автомобильного моста).
Отбор проб с целью определения качества воды в ручье и роднике (см. карту-схему расположения станций отбора проб воды, представленную ниже) проведен в соответствии с ГОСТ 31861-2012 и требованиями нормативных документов к выполнению измерений. Гидрохимический анализ воды родника в период с декабря 2014 г. по октябрь 2019 г. осуществлен по стандартным методикам (табл. 1). С целью изучения и анализа геоэкологических условий формирования родниковых вод была отобрана проба из поверхностного водоисточника (Фадеева ручья), находящегося в непосредственной близости к роднику "Фадеев ручей".
Исследования проб воды на тяжелые металлы в июле и октябре 2019 г. были проведены в аккредитованной испытательной лаборатории Центра лабораторного анализа и технических измерений по Мурманской области с помощью метода атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией согласно ПНД Ф 14.1:2.253-09. Оценка качественного состава родниковой воды осуществлена в соответствии с действующими СанПиН 2.1.4.1175 02 "Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников"2.
Карта-схема расположения станций отбора проб воды 3 :
1 – родник "Фадеев ручей"; 2 – Фадеев ручей
Location of the water sampling stations: 1 – the spring "Fadeev stream", 2 – the Fadeev Stream
Таблица 1. Показатели и методы исследования Table 1. Indicators, methods and techniques of research
|
Показатель |
Метод |
Нормативный документ |
|
Запах |
Органолептический |
ГОСТ 3351-74 |
|
Кальций |
Титриметрический |
РД 52.24.403-2007 |
|
Нитрат-ион |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.4-95 |
|
Нитрит-ион |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.3-95 |
|
Общая жесткость |
Титриметрический |
ПНД Ф 14.1:2:3.98-97 |
|
Общая щелочность |
Титриметрический |
ПНД Ф 14.1:2:3:4.245-07 |
|
Общее железо |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2:3.2-95 |
|
Перманганатная окисляемость |
Титриметрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.154-99 |
|
рН |
Потенциометрический |
ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 |
|
Сульфат-ион |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2.159-00 |
|
Фосфат-ион |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.112-97 |
|
Хлорид-ион |
Титриметрический |
ПНД Ф 14.1:2:3.96-97 |
|
Цветность |
Фотометрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.207-04 |
|
Сухой остаток |
Гравиметрический |
ПНД Ф 14.1:2:4.261-2010 |
Результаты и обсуждение
Результаты исследований свидетельствуют о том, что строительство Восточной объездной дороги не оказало существенного влияния на качественный состав родниковой воды (табл. 2).
В ходе многолетних ежемесячных работ по определению состава родниковых вод в окрестностях г. Мурманска установлены наиболее высокие концентрации загрязняющих веществ, наблюдаемые в июне – июле и октябре – ноябре (Глазова и др., 2019; Glazova et al., 2020). Следует отметить, что в связи с "поздней весной" на Кольском полуострове в 2019 г. пробы отбирались в начале июля, а не в июне, как планировалось.
Таблица 2. Состав родниковой воды до и после реконструкции автомобильной дороги Table 2. Composition of spring water before and after road reconstruction
|
Показатель |
ПДК |
2009 г. (до начала строительства) (Сазыкина и др., 2013) |
2015 г. (во время реконструкции) |
2019 г. (после реконструкции) |
|
Запах, баллы |
2–3 |
– |
0 |
0 |
|
Цветность, градусы |
До 30 |
– |
0–5 |
3,25 |
|
рН, единицы |
6–9 |
6,5–6,7 |
6,5–7,3 |
6,94 |
|
Хлорид-ионы, мг/дм 3 |
До 350 |
– |
0,3–0,6 |
<10 |
|
Фосфат-ионы, мг/дм 3 |
—* – |
– |
0–0,6 |
0,05–0,38 |
|
Нитрит-ионы, мг/дм 3 |
– |
– |
<0,02 |
0,02–0,06 |
|
Нитрат-ионы (NO 3 – ), мг/дм 3 |
До 45 |
– |
8,5–23,4 |
0,1–0,2 |
|
Сульфат-ионы (SO 4 2– ), мг/дм 3 |
До 500 |
– |
До 7,8 |
10–15,96 |
|
Окисляемость перманганатная, мг/дм 3 |
5–7 |
– |
До 0,56 |
0,70–3,08 |
|
Общая щелочность, мг-экв/дм 3 |
– |
– |
0,60–0,80 |
0,50–0,70 |
|
Жесткость общая, ºЖ |
7–10 |
3–4 |
<0,1 |
0,52–0,78 |
|
Общее железо, мг/дм 3 |
– |
– |
До 1,9 |
<0,05 |
|
Сухой остаток, мг/дм 3 |
34–50 |
– |
174–250 |
Примечание. *Знак "–" свидетельствует о том, что измерения не проводились.
Вода в Фадеевом ручье очень мягкая, слабоминерализованная, характеризующаяся существенными колебаниями цветности в зависимости от сезона (табл. 3). Значения перманганатной окисляемости, фосфатов и нитратов подтверждают наличие болотного питания ручья.
Родниковая вода, как и любые подземные воды, имеет бóльшие, чем у ручья, значения сульфат-и хлорид-ионов, общей жесткости и щелочности. Аномальных значений общих показателей природных вод в ходе исследования выявлено не было. Воду родника можно охарактеризовать как близкую к нейтральной, очень мягкую, ультрапресную с переменчивым химическим составом (сульфатно- или хлоридно-гидрокарбонатным кальциево-натриевым).
Таблица 3. Гидрохимический состав исследованной воды Table 3. Hydrochemical composition of the studied water
|
Показатель |
Родник "Фадеев ручей" |
Фадеев ручей |
||
|
Июль 2019 г. |
Октябрь 2019 г. |
Июль 2019 г. |
Октябрь 2019 г. |
|
|
Запах, баллы |
0 |
0 |
– |
– |
|
Цветность, градусы |
<1,0 |
3,25 ± 1,40 |
70,00 ± 7,00 |
16,45 ± 3,29 |
|
рН, единицы |
6,91 ± 0,20 |
7,79 ± 0,20 |
6,96 ± 0,20 |
7,25 ± 0,20 |
|
Хлорид-ионы, мг/дм 3 |
39,00 ± 4,29 |
53,18 ± 4,79 |
<10 |
11,34 ± 1,81 |
|
Фосфат-ионы, мг/дм 3 |
0,38 ± 0,03 |
<0,05 |
3,02 ± 0,21 |
<0,05 |
|
Нитрит-ионы, мг/дм 3 |
0,06 ± 0,01 |
0,02 ± 0,01 |
0,09 ± 0,01 |
0,04 ± 0,01 |
|
Нитрат-ионы (NO 3 – ), мг/дм 3 |
<0,1 |
0,2 ± 0,02 |
2,08 ± 0,20 |
<0,1 |
|
Сульфат-ионы (SO 4 2– ), мг/дм 3 |
<10,00 |
15,96 ± 3,20 |
<10,00 |
<10,00 |
|
Окисляемость перманганатная, мг/дм 3 |
0,70 ± 0,14 |
3,08 ± 0,31 |
12,32 ± 1,23 |
35,2 ± 2,52 |
|
Общая щелочность, мг-экв/дм 3 |
0,50 ± 0,06 |
0,70 ± 0,08 |
0,30 ± 0,04 |
0,50 ± 0,06 |
|
Жесткость общая, ºЖ |
0,52 ± 0,05 |
0,78 ± 0,07 |
0,22 ± 0,02 |
0,22 ± 0,02 |
|
Общее железо, мг/дм 3 |
<0,05 |
<0,05 |
0,09 ± 0,02 |
0,52 ± 0,10 |
|
Кальций, мг/дм 3 |
8,02 ± 0,59 |
10,02 ± 0,69 |
2,41 ± 0,30 |
2,40 ± 0,30 |
|
Сухой остаток, мг/дм 3 |
250,0 ± 7,5 |
174,0 ± 5,2 |
34,0 ± 1,0 |
76,0 ± 2,3 |
При определении наличия/отсутствия тяжелых металлов в воде родника и ручья установлено, что содержание ионов исследованных элементов находятся ниже пределов их обнаружения или в количествах, не превышающих предельно допустимых концентраций (табл. 4).
Таблица 4. Содержание тяжелых металлов в исследованных пробах воды Table 4. Content of heavy metals in the studied water samples
|
Элемент |
Родник "Фадеев ручей" |
Фадеев ручей |
||
|
Июль 2019 г. |
Октябрь 2019 г. |
Июль 2019 г. |
Октябрь 2019 г. |
|
|
Pb |
<0,002 |
<0,002 |
<0,002 |
<0,002 |
|
Mn |
0,0064 |
0,0030 |
0,0138 |
0,0092 |
|
Cd |
0,0003 |
<0,0002 |
<0,0002 |
<0,0002 |
|
As |
<0,005 |
<0,005 |
<0,005 |
<0,005 |
|
Cr |
<0,0025 |
<0,0025 |
<0,0025 |
0,0029 |
|
Zn |
0,0155 |
0,0098 |
0,0043 |
0,0045 |
|
Ni |
0,0063 |
0,0054 |
<0,005 |
<0,005 |
|
Cu |
0,0015 |
0,0016 |
0,0016 |
0,0014 |
|
Mo |
0,0012 |
0,0018 |
0,0011 |
0,0011 |
|
Co |
<0,0025 |
<0,0025 |
<0,0025 |
<0,0025 |
Заключение
В результате проведенного исследования можно сделать вывод о том, что строительные и буровзрывные работы, произведенные при реконструкции Восточной объездной автомобильной дороги, не оказали существенного воздействия на качество воды родника "Фадеев ручей". Вода родника практически не изменила своего химического состава (за исключением незначительного увеличения минерализации). Таким образом, формирование гидрохимического состава родниковой воды обусловлено исключительно природными факторами.
Сравнение качественного состава воды из поверхностного и подземного водоисточников показало, что в точках отбора проб природные воды имеют естественный генезис и не подвергаются воздействию антропогенного фактора. Родниковая вода в отличие от воды из Фадеева ручья содержит большее количество минеральных веществ; в воде ручья наблюдаются рост цветности и перманганатной окисляемости, а также повышенное содержание биогенных элементов.
Работа выполнена в рамках темы НИР № ГР АААА-А17-117013110208-5 "Мониторинг качества родниковых вод г. Мурманска и его пригорода". Авторы благодарят сотрудников лаборатории воды Центра лабораторного анализа и технологических измерений по Мурманской области за помощь при выполнении химических анализов.
