Мониторинг гидрохимического состояния реки Енисей в г. Красноярске

Введение. За последние годы во многих регионах наблюдается ухудшение экологического состояния поверхностных вод. Увеличение антропогенной нагрузки, несанкционированные сбросы промышленных отходов в водоемы резко ухудшают гидрохимические показатели для всех видов водопользователей [1–4].

Цель исследования. Анализ качества воды реки Енисей по содержанию загрязняющих веществ.

Объекты и методы исследования. Объекты исследования – пробы воды р. Енисей в створе, находящемся в 2 км выше течения реки от города Красноярска. Анализ содержания загрязняющих веществ проводился путем отбора проб воды в течение 2014–2015 гг. Качество вод оценивалось по предельно допустимым концентрациям.

Результаты исследования и их обсуждение. Для различных нужд водопотребления предъявляются разные требования к химическому, физическому и бактериологическому составу. Вода расходуется на различные нужды человека, по объемам потребления воды можно выделить три основные категории водоснабжения: хозяйственно-питьевое; культурно-бытовое; производственное.

Качественные показатели воды зависят от многих факторов как антропогенного, так и природного характера [5]. К природным характеристикам относятся условия формирования поверхностных или подземных потоков. Наиболее значимым загрязнителем воды является деятельность человека [6]. Антропогенные загрязнения вод различны по объемам и степени вредности для человека и экосистем. Источниками загрязнения могут быть:

• -    сточные воды различных отраслей промышленности;

• -    городские сточные воды;

• -    атмосферные осадки, с которыми поступают различные загрязнители антропогенного характера из воздуха и почв;

• -    биологические (органические), химические и физические загрязнения воды.

Река Енисей занимает 2-е место по длине среди рек России и Евразии (после Оби) и 7-е место среди рек мира. Для бассейна Енисея характерна резкая асимметричность: его правобережная часть в 5,6 раза обширнее левобережной.

Енисей – природная граница между Западной и Восточной Сибирью. Река Енисей самая многоводная, крупная и протяженная в Красноярском крае. Общая длина – 3 487 км, а общая площадь бассейна – 2 580 000 км². Фазы гидрологического режима сглажены за счет расположения на реке Саяно-Шушенской и Красноярской ГЭС.

К антропогенным факторам формирования качественного состава воды р. Енисей в районе города можно отнести наличие промышленных объектов, таких как ООО «КрасКом», ООО «КраМЗ», ОАО «Русал», ОАО «Красноярский завод ЖБИ».

Приведены результаты исследований загрязненности реки Енисей Красноярского края за период 2014–2015 гг. Пробы воды на анализ были отобраны в створе, находящемся в 2 км выше течения реки от города. Содержание загрязняющих веществ в воде определялись по 14 ингредиентам: кислород, хлориды, сера, БПК 5 , азот аммонийный, нитраты, железо, медь, цинк, никель, кадмий, алюминий, марганец, нефтепродукты.

Ионный состав воды реки Енисей характеризуется преобладанием гидрокарбонатных ионов (21,4–183,1 мг/дм3). Среди катионов преобладают ионы кальция (6,7–44,0 мг/дм3). Уровень рН варьируется от 7,8 до 8,1. Имеет нейтральную или слабощелочную реакцию среды. На всем протяжении реки вода по значению жесткости «мягкая». Величина цветности составляет 5–144,9 град Pt-Co шкалы. Качество воды относится к 3-му классу (загрязненная – очень загрязненная) [7].

Загрязненность воды р. Енисей металлами неоднородна и характеризуется как «устойчивая» для ионов меди, марганца, железа (превышение ПДК наблюдалось в более 30% проб) и как «неустойчивая» для ионов цинка, кадмия и алюминия (менее 30% превышений), по остальным же веществам загрязненность определялась как «единичная» и «неустойчивая».

Выявлено, что минерализация в р. Енисей в г. Красноярске составляет в среднем 137 мг/л при ПДК 1000 мг/л. Концентрация кислорода варьируется от 10,67 до 11,4 мг/л. Количество растворенного кислорода, необходимого для окисления бактериями загрязняющих веществ БПК 5 , равно в среднем за годы исследований 1,445 мгО 2 /л. Содержание хлоридов в среднем 1,17 мг/л.

Показатель серы имеет значения 8,04– 8,27 мг/л. Азот аммонийный указывает на загрязнение, источниками которого являются хозяйственно-бытовые сточные воды, сточные воды предприятий пищевой и химической про- ставляет 0,042 мг/л (в пределах допустимых концентраций). Содержание нитратов в норме варьируется в пределах 0,084–0,089 мг/л. Загрязнение нефтепродуктами составляет в среднем 0,069 мг/л, превышает норму ПДК. В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН, ухудшается газообмен с атмосферой.

По содержанию загрязняющих веществ вода в реке Енисей является загрязненной и относится к 3-му классу (гидрокарбонатному). Взвешенные вещества включают в себя различные компоненты, такие как пыль, зола, сажа, дым, сульфаты, нитраты и другие твердые составляющие. Имеют как антропогенное, так и естественное происхождение [8]. Взвешенные вещества отнесены к «твердым», содержание их составило 7,93 мг/л в среднем за исследуемый период.

Гидрохимические показатели качества воды в р. Енисей в среднем за два года представлены в таблице.

мышленности, показатель азота в среднем со-

Гидрохимические показатели качества воды

Загрязняющее вещество	Средняя концентрация вещества за 2014 г., мг/л	Средняя концентрация вещества за 2015 г., мг/л
Кислород	11,4	10,67
Хлориды	1,23	1,11
Сера	8,04	8,27
БПК 5	1,57	1,32
Азот аммонийный	0,045	0,039
Нитраты	0,089	0,084
Железо	0,113	0,117
Медь	0,908	0,9
Цинк	5,82	4,97
Никель	0,667	0,7
Кадмий	0,183	0,176
Алюминий	12,6	11,9
Марганец	6,07	7,04
Нефтепродукты	0,064	0,075

В результате исследований были получены данные, характеризующие уровень загрязненности воды в реке тяжелыми металлами (железо, медь, цинк, никель, кадмий, алюминий, марганец). Содержание железа в воде варьируется от 0,113 до 0,117 мг/л и незначительно превышает показатель ПДК. Значительные количест- ва железа поступают в реку со сточными водами предприятий.

Концентрация меди составляет 0,9 мг/л, находится в пределах допустимых показателей. Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. Избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные орга- низмы. Некоторые соединения меди могут быть токсичны при превышении ПДК в воде. Излишняя концентрация ионов меди придает воде отчётливый «металлический вкус».

Предельно допустимая концентрация цинка в воде не должна превышать 1 мг/л. В наших же исследованиях содержание цинка превышает ПДК в 5 раз и составляет в среднем 5,4 мг/л. Многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид. Цинк попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов, а также со сточными водами.

Содержание никеля в воде составляет 0,68 мг/л, что превышает норму ПДК. В воду никель попадает из почв и растительных и животных организмов при их распаде. Соединения никеля в реку поступают также со сточными водами. Повышенное его содержание оказывает действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения. Лимитирующий показатель вредности – санитарнотоксикологический.

При проведении исследования было выявлено значительное превышение содержания кадмия в воде – 0,18 мг/л (при ПДК 0,001 мг/л). Лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический. В природные воды поступает при выщелачивании почв, полиметаллических и медных руд, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Основное загрязнение происходит через антропогенное воздействие. В повышенных концентрациях кадмий токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами.

В результате исследований содержание алюминия варьируется в значениях 11,9– 12,6 мг/л, что является превышением предельно допустимой концентрации вещества (ПДК алюминия составляет 0,5 мг/л). Алюминий попадает в природные воды естественным путем при частичном растворении глин и алюмосиликатов, а также в результате вредных выбросов отдельных производств (электротехническое, строительство, оптика), с атмосферными осадками или сточными водами. Присутствие в воде алюминия в концентрациях, превышающих 0,2 мг/л, способно вызвать выпадение в осадок хлопьев гидрохлорида алюминия, а также изменение цветности воды.

Содержание марганца составило 6,5 мг/л, что превысило норму ПДК. К антропогенным источникам марганца можно отнести удобрения и пестициды, содержащие в себе это вещество. Опасность марганца заключается в его не до конца изученных свойствах и сложностях с его нахождением в воде. Небольшие концентрации этого вещества не вредны для организма, но постоянное накопление может нанести ущерб. Именно поэтому допустимые нормы содержания марганца жестко контролируются.

Выводы

• 1.    Главным источником загрязнения воды в р. Енисей является антропогенный фактор.

• 2.    В результате исследований выявлено превышение ПДК практически по всем тяжелым металлам. По анализу проб вода в реке по нормативам считается загрязненной.

• 3.    Для снижения нагрузки на реку Енисей необходимы контроль за качеством вод и улучшение экологического состояния в целом.