Гидрохимическая оценка качества воды залива реки Свияга в городе Ульяновске

Развитие аквакультуры в России, в соответствии с действующим законодательством, требует проведения научных исследований, позволяющих оценить пригодность того или иного водоема для рыбохозяйственного использования. Важной составляющей таких исследований является гидрохимическая оценка качества воды [7, 9].

Следует отметить, что такие исследования приобретают особую актуальность для водоемов, расположенных в городской черте. В условиях прогрессивно возрастающей антропогенной нагрузки на такие водоемы необходимы меры постоянного контроля факторов загрязнения [1, 5, 8].

Общеизвестно, что на химический состав воды большое воздействие оказывают антропогенные, гидрологические и климатические факторы, а также интенсивность биопродукционных процессов, протекающих в водоеме. Все эти факторы в комплексе определяют качество, химические и биологические особенности, влияют на цветность, привкус и запах, с которых начинается оценка органолептических показателей воды [2, 3, 4, 6].

Для водоемов, расположенных в городской черте важно проводить постоянный мониторинг с оценкой физических и гидрохимических показателей воды.

Цель работы: определение гидрохимических показателей для оценки качества природной воды залива реки Свияга на предмет рыбохозяйственного использования.

Материал и методы исследований. Объектом научного исследования послужил залив реки Свияга в Ленинском районе города Ульяновска. Исследования проводились на кафедре биологии, экологии, паразитологии, водных биоресурсов и аквакультуры в Ульяновском ГАУ.

Оценка качества воды в изучаемом водоеме проводилась путем контрольных измерений физико-химических показателей.

Согласно санитарным требованиям, проводили измерения температуры испытуемой воды, количества растворенного кислорода и уровня рН. Измерение температуры природных вод во время отбора проб является неотъемлемой частью анализа, так как температура воды является быстро изменяющимся во времени показателем. Определение температуры воды в водоеме производили сразу после отбора пробы. Для измерения использовали ртутный термометр с пятидесятиградусной шкалой с ценой деления до 0,1 ˚С. (ГОСТ 13646). Уровень рН и содержание ионов в природной воде измеряли портативным прибором Hanna HI 9025C, количество растворенного кислорода – с помощью портативного анализатора МАРК 302Э.

Отбор проб испытуемой воды проводился согласно Рекомендациям: Р

52.24.353-2012.

Гидрохимический анализ проб исследуемой воды проведен согласно стандартным методикам по следующим показателям: аммоний-ион (ПНД Ф 14.1:2:4.276-2013); сульфат-ион (ПНД Ф 14.1:2:3.108-97); биохимическое потребление кислорода (БПК 5 ) (ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97); взвешенные вещества (ПНД Ф 14.1:2:4.254-09); химическое потребление кислорода (ХПК) (ПНД Ф 14.1:2:3.100-97); окисляемость перманганатная (ПНД Ф 14.1:2:4.154-99); нитрит-ион (НДП 10.1:2:3.91-06); нитрат– ион (ПНД Ф 14.1:2:4.4-95); нефтепродукты (ФР.1.31.2011.11315); медь (ПНД Ф 14.1:2:4.48-96); цинк (ПНД Ф 14.1:2:4.6096); железо общее (ПНД Ф 14.1:2:4.50-96);

свинец (ГОСТ 31870 метод 1).

Результат исследований. Согласно оценке водоема по органолептическим показателям, качество воды соответствует показателям для водоемов рыбохозяйственного назначения: посторонних запахов (химического происхождения) не было обнаружено; цветность находилась в пределах допустимых значений (30-70º). Параметры прозрачности и мутности также соответствуют показателям качества воды, пригодной для рыбоводных водоемов. Средняя температура воды на период исследования составила 20,5 ºС. Такой температурный режим воды приемлем для многих промысловых видов рыб (Таблица 1).

Таблица 1 – Органолептические показатели качества воды залива		реки Свияга
Показатель	Стандарт на методы исследований	Результаты
Температура воды в момент взятия пробы, ºС Температура воды на глубине 4 м, ºС	ГОСТ 13646	24,0 17,0
Запах при 20 ºС качественно; Запах при 20 ºС в баллах	ГОСТ 3351	Травянистый 3
Запах при 60 ºС качественно; Запах при 60 ºС в баллах	ГОСТ 3351	Травянистый 4
Цветность В градусах цветности º	ГОСТ 3351	слабо –желтая 40,0
Прозрачность, см	ИСО 7027	33,5
Мутность, мг/дм3	ГОСТ 3351	29,0

Таблица 2 – Физико-химические параметры воды залива реки Свияга

Показатель	Результаты пробы воды
Температура воды в момент взятия пробы, ºС	25,0
Содержание растворенного кислорода, мг/л	6,5
Насыщаемость кислородом, %	81,0
Водородный показатель, рН	8,0

Газовый режим водоёма во многом определяется растворимостью газа. Она, в свою очередь, зависит от природы газа, температуры воды, величины её минерализации и давления. Наибольшее значение для гидробионтов имеют кислород и водород. Наличие в воде растворенного кислорода является обязательным условием для существования большинства организмов, населяющих водоемы.

Водородный показатель (pH) является одним из важных факторов среды. Наиболее благоприятно для большинства рыб значения (pH) близкое к нейтральному. При значительных сдвигах в кислую или щелочную сторону возрастает кислородный порог, ослабляется интенсивность дыхания. Параметры содержания растворенного кислорода в водоеме и водородного показателя представлены в таблице 2.

На основании полученных данных можно заключить, что физико-химические показатели воды исследуемого водоема находились в пределах допустимых значений для обитания теплолюбивых видов рыб. Температурный максимум воды водоема в период исследования (июль месяц), находился в диапазоне 24-26 ºС, средняя температура составила 20,5 ºС что допустимо при выращивании многих промысловых видов рыб. Водородный показатель (рН) находится на уровне – 8, что говорит о слабой щелочности данного водоема, но в пределах нормативных значений для рыбохозяйственных водоемов. Содержание кислорода в водоеме находилось на уровне 6,5 мг/л. Такая концентрация допустима при выращивании многих видов рыб, в том числе осетровых, но не благоприятна для таких пресноводных видов рыб, как радужная форель.

Таблица 3 – Гидрохимический состав воды исследуемого водоема

Показатель	Единицы измерений	Проба залив р. Свияга	НД на методы испытаний	Технологическая норма	Допустимые значения
Аммоний-ион	мг/дм3	Менее 0,1	ПНД Ф 14.1:2:4.276 2013	0,5	1,0
Сульфат-ион	мг/дм3	92±15	ПНД Ф 14.1:2:3.108-97	100	100
Биохимическое потребление кислорода (БПК 5 )	мгО 2 /дм3	26,4±3,4	ПНД Ф 14.1:2:3:4.123 97	1-6	6
Биохимическое потребление кислорода (БПК 20 )	мгО 2 /дм3	43±6	ПНД Ф 14.1:2:3:4.123 97	4-9	до 15
Взвешенные вещества	мг/дм3	11±1	ПНД Ф 14.1:2:4.254-09	до 10	30
Химическое потребление кислорода (ХПК)	мг/дм3	43±9	ПНД Ф 14.1:2:3.100-97	до 15	30
Окисляемость перманганатная	мг/дм3	11±1	ПНД Ф 14.1:2:4.154-99	10-15	30
Нитрит-ион	мг/дм3	0,30±0,08	НДП 10.1:2:3.91-06	0,2	не более 0,3
Нитрат – ион	мг/дм3	1,02±0,18	ПНД Ф 14.1:2:4.4-95	0,2 - 1	3,0
Нефтепродукты	мг/дм3	0,12±0,04	ФР.1.31.2011.11315	0,05	0,05
Медь	мг/дм3	0,0029±0,0012	ПНД Ф 14.1:2:4.48-96	0,001	0,001
Цинк	мг/дм3		ПНД Ф 14.1:2:4.60-96	0,01	0,01
Железо общее	мг/дм3		ПНД Ф 14.1:2:4.50-96	до 2	2 - 5
Свинец	Мкг/дм3		ГОСТ 31870 метод 1

Особое значение для питания фитопланктона и высшей водной растительности имеют биогенные элементы – азот, фосфор, железо, кремний и др. Азот и фосфор принадлежат к числу важнейших органогенных элементов, необходимых всем живым организмам. Недостаток соединений азота и фосфора снижает продуктивность водоемов. С другой стороны, избыток некоторых соединений азота может служить показателем загрязнения водоема, что особенно опасно для зимующей рыбы.

На животные организмы существенно влияет содержание в воде микроэлементов – кобальта, марганца, меди, цинка и др. Недостаток или их избыток приводит к патологии в развитии, отравлениям и гибели. Источником поступления микроэлементов в рыбу является вода, растительность, естественные и искусственные корма.

Нами проведены исследования в образцах воды залива Свияги на содержание меди, цинка, железа, свинца.

Физиологическая роль цинка полифункциональна. Он положительно влияет на активность половых и гонадотропных гормонов гипофиза рыб, а также, входит в состав многих ферментов. Особое место среди химических элементов отводится железу. У рыб в обмене железа между средой обитания и организмом, кроме желудочно-кишечного тракта, определенную роль играют жабры, плавники и кожа. Медь является компонентом ряда ферментов, связанных с окислительно-восстановительными процессами. Важной функцией меди в организме животного является её участие в синтезе гемоглобина.

Органические           вещества присутствуют в воде в растворенном и взвешенном виде. Доля растворенного органического вещества в сотни раз больше, чем органического вещества в живых организмах детрита. От биогенных элементов, обеспечивающих развитие фитопланктона, зависит продуктивность водоема. Количество кислорода, величина (pH), состав и биохимическое состояние органического вещества, а также компоненты солевого состава – следствие жизни деятельности организмов, т.е. результат                интенсивности биопродукционных процессов.

Для    определения    продукции органического вещества в водоеме мы использовали данные БПК. Определению этого показателя следует уделять большое внимание, так как биохимическое потребление кислорода дает представление о количественном содержании в воде нестойкого,     быстро    окисляющегося органического вещества.

Мы     также      исследовали перманганатную окисляемость, которая дает более полное представление о содержании растворенного в воде органического вещества. Различная степень окисления органических веществ химическими реагентами позволяет с помощью методов гидрохимического анализа     оценить     происхождение органического вещества, скорость его минерализации,     следовательно,     и интенсивность       биопродукционных процессов.

Показатели     гидрохимического анализа воды исследуемого водоема представлены в таблице 3.

Заключение. В воде исследуемого залива Свияги определено содержание: нитратов, нитритов, меди, цинка, железа, свинца, перманганатной окисляемости, БПК, ХПК, аммоний-ион, сульфат –ион.

Полученные данные говорят о процессе органического загрязнения исследуемого водоема: уровень БПК 5 превышает допустимые значения более чем на 20 мг О 2 /дм³.

Параметры БПК 20 и ХПК также превышают нормативные значения в четыре раза.

В тоже время, в исследуемом водоеме наблюдается повышенное содержание цинка и свинца. Соединения тяжелых металлов в водоем попадают вместе со сточными водами, могут вымываются из оцинкованных труб и иных коммуникаций, могут накапливаться и поступать в воду из ионообменных фильтров.

Необходимо отметить, что в водоеме обнаружено небольшое повышение содержания нефтепродуктов – на 0,07 мг/дм3 по сравнению с нормой ПДК. Они могут поступать в воду с ливневой канализацией и являться результатом попадания топлива от моторных лодок, присутсвующих в зоне залива. Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организм человека, животный мир, водную растительность, физическое, химическое и биологическое состояние водоема.

Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы.

Учитывая нарастающую антропопрессию на исследуемый водоем при его использовании для рыбохозяйственных целей необходимо проведение мероприятий по очистке объекта в первую очередь от органических и химических загрязнений. Это предполагает, в том числе, контроль и исключение попадания в залив бытовых неочищенных (канализационных) стоков города Ульяновска.