Оценка качества воды реки ивановка бассейна реки Амур по содержанию растворенного органического вещества

В природных водах состав органических веществ формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации. Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыбы. Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления вод, загрязненных органическим веществом [2].

Цель. Провести химико-экологическую оценку состояния реки Ивановка бассейна реки Амур.

Задачи:

• -    оценить экологическое состояние малой реки Ивановка по содержанию растворенного органического вещества;

• -    оценить техногенное воздействие на экосистему р. Ивановки.

Объект и методы исследований. Амурская область располагает значительными водными ресурсами и в первую очередь – поверхностными. Река Ивановка – малая река бассейна реки Амур, впадающая в р. Зея. Длина реки от истока – 136 км. Площадь водосбора – 2710 км². Заболоченность 15 %, лесистость <5 %. Начинается на заболоченном участке Зейско-Буреинской равнины, близ села Романовка. Река Ивановка протекает на равнинной местности через сельскохозяйственные районы южной части Приамурья. Относится к дальневосточному типу рек с преобладанием дождевого питания [1].

В результате выпаса скота, сенокосов, возделывания сельскохозяйственных культур в реку попадают стоки с сельскохозяйственный угодий. В районе села Анновка находится водохранилище, в которое попада- ют стоки вскрышных вод Ерковецкого угольного разреза, на котором производится добыча угля открытым способом, в результате чего происходит техногенное загрязнение воды в реке Ивановка.

В течение 2011–2013 гг. проведены исследования по содержанию растворенного кислорода и растворенного органического вещества. Исследования проводили на базе лаборатории кафедры «Экология, почвоведение и агрохимия» и кафедры «Химия» ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный аграрный университет». Содержание органических веществ в воде определяли по БПК 5, перманганатной (ПО) и би-хроматной окисляемости (ХПК). Содержание растворенного кислорода определяли методом Винклера [4, 5].

Отбор проб проводили в летний период, контрольные станции отбора проб воды выбирали с учетом геоморфологических особенностей водоема, поверхности водосбора и антропогенной нагрузки. Для исследований были определены следующие станции отбора проб:

Станция 1 – исток реки (водохранилище в районе с. Романовка).

Станция 2 – р. Ивановка (в районе п. Екатеринославка, 30 км от истока).

Станция 3 – р. Ивановка (в районе с. Анновка, 80 км от истока).

Станция 4 – водохранилище в районе с. Анновка (образуется за счет стоков с сельскохозяйственных угодий и сбрасывания вскрышных вод Ерковецкого угольного разреза).

Станция 5 – водохранилище (место стока воды из водохранилища в реку Ивановка).

Станция 6 – р. Ивановка в районе с. Анновка (ниже сброса воды из водохранилища).

Станция 7 – устье р. Ивановки (ниже с. Усть-Ивановки, впадает в р. Зея).

Результаты исследований. Одним из важнейших факторов, обеспечивающих требуемое качество воды в водных объектах, является кислородный режим. Наличие в воде растворенного кислорода обеспечивает в природных водах самоочистительную способность, суть которой заключается в том, что растворяющегося в результате различных природных процессов кислорода в воде оказывается достаточно, чтобы обеспечить жизнедеятельность организмов, перерабатывающих попадающие в воду загрязнения [6].

Содержание растворенного кислорода в летний период 2011–2013 гг. характеризовалось значительным разбросом по годам и зависело от погодных условий. Концентрация растворенного кислорода в воде в 2011 г. на фоне высоких температур и небольшого количества осадков не достигала требуемой величины для водоемов рыбохозяйственного назначения. На всех станциях отбора проб содержание растворенного кислорода составило 3,2–4,6 мг О 2 /л, кроме воды в водохранилище у села Анновка, где она составила 5,8– 6,7 мг О 2 /л. Минимальное содержание растворенного кислорода в 2011 г. зафиксировано в устье реки (станция 7) в пределах 3,2–3,8 мг О 2 /л, где наблюдалась недонасыщенность кислородом.

В июне 2012 г. на всех станциях отбора проб воды содержание растворенного кислорода в воде составило 6,3–7,3 мг О 2 /л. Это свидетельствовало о достаточном обеспечении кислородом. В водохранилище у с. Анновка количество растворенного кислорода отмечалось на уровне 4,7 мг О 2 /л, что ниже рыбохозяйственного норматива. В водоеме происходило интенсивное размножение водорослей. В июле в воде реки ниже стока из водохранилища содержание растворенного кислорода 5,0 мг О 2 /л, что, по-видимому, связано с поступлением большого количества воды, загрязненной органическим веществом. В августе 2012 г. на фоне низких температур и небольшого количества осадков содержание растворенного кислорода в воде на всех станциях отбора проб было в пределах нормативов.

В 2013 г. в июне количество растворенного кислорода в воде было на уровне ПДК. В июле и в первой декаде августа выпало 1,5 нормы осадков. В результате увеличенного привноса органического вещества с прилегающих территорий содержание растворенного кислорода в воде всех станций отбора было ниже рыбохозяйственного ПДК – 2,1–4,5 мг О 2 /л. В целом минимальные показатели содержания растворенного кислорода в воде зафиксированы во время повышения количества осадков, и растворенный кислород мог расходоваться на окисление аллохтонного органического вещества.

Характеристикой степени загрязнения воды легкоподвижным органическим веществом, способным разлагаться микроорганизмами, служит биохимическое потребление кислорода (БПК) [3].

В июле 2011 г. превышение БПК5 отмечалось в пробах воды станций 4,5,6. Превышение рыбохозяйственного норматива – в 2,3–4,1 раза, культурно-бытового норматива – в 1,1–2,1 раза, что соответствует классу «грязные воды». В августе в воде водохранилища у истока реки (станция 1) превышение содержания БПК5 для водоемов рыбохозяйственного назначения составило 1,5 ПДК, в водохранилище у с. Анновка превышение ПДК – в 2,2 раза (рис. 1).

• ■    Станция 1

• ■    Станция 2

• ■    Станция 3

• ■    Станция 4

• ■    Станция 5

• ■    Станция 6

• ■    Станция 7

Рис. 1. БПК5 в воде р. Ивановка в 2011 г., мг О/л

В июне 2012 г. в воде на станциях отбора 1,2 – БПК5 3,0–3,7 мг О/л, класс воды «умеренно загрязненная», ниже по реке Ивановка превышения нормативов не отмечалось, класс воды «чистая». В июле и августе в воде водохранилища у с. Анновка рыбохозяйственный норматив превышен в 2,2–3,1 раза (рис. 2).

В 2013 г. на всех станциях отбора проб в течение всего периода наблюдения отмечалось превышение рыбохозяйственного и культурно-бытового нормативов, величина БПК5 варьировала от 2,2 до 9,5 мг О/л. Вода реки соответствовала классам качества «умеренно загрязненная», «грязная». Возможно, это связано с выпадением большого количества осадков в летний период и поступлением аллохтонных органических веществ с поверхностного водосбора (рис. 3). По данным исследований, в условиях Амурской области периоды повышений и понижений окисляемости связаны прежде всего с неустойчивым гидротермическим режимом муссонного климата [7].

Перманганатная окисляемость (ПО) подвержена закономерным сезонным колебаниям. В 2011 г. максимальные значения ПО были зафиксированы в июле на всех станциях отбора проб воды р. Ивановка (10,8– 16,3 мг О/л), что выше ПДК в 2,2–3,3 раза, в августе наблюдалось снижение показателя до 1,7 ПДК. В 2012 г. величина перманганатной окисляемости в воде на всех станциях отбора проб превышала рыбохозяйственный и гигиенический норматив в 1,2–3,5 раза (5,8–17,4 мг О/л).

В 2013 г. на фоне повышенного количества осадков на всех станциях отбора проб показатель был 13,0–19,7 мг О/л, что превышало норматив в 2,6–4,0 раза. В течение времени наблюдений перманганатная окисляемость была наиболее высокой в водохранилищах в районе истока реки и с. Анновка, что указывает на загрязнение легкоокисляемым органическим веществом (табл.).

Перманганатная окисляемость, мг О/л

Место отбора	2011 г.			2012 г.			2013 г.
	июнь	июль	август	июнь	июль	август	июнь	июль	август
Станция 1	11,0	14,1	11,2	12,7	17,4	15,7	16,0	19,7	10,1
Станция 2	8,3	16,3	5,8	8,8	8,7	10,0	18,1	13,4	9,9
Станция 3	5,5	12,6	10,6	5,8	8,1	16,8	15,6	14,6	10,1
Станция 4	7,1	11,5	10,7	5,0	14,6	8,8	5,8	13,0	7,0
Станция 5	4,7	17,2	10,6	6,1	15,5	8,8	5,2	16,1	6,6
Станция 6	5,6	13,9	7,9	5,8	10,8	11,0	15,4	14,6	9,6
Станция 7	8,1	10,8	8,2	6,0	9,4	13,0	12,1	15,1	10,1
СанПин 2.1.4.559-96 Рыбохозяйственный и гигиенический норматив			5,0 мг О/л

Химическое потребление кислорода (ХПК) дает оценку практически всему растворенному органическому веществу. В июне 2012 г. на всех станциях отбора проб содержание ХПК в воде не превышало культурно-бытовой норматив и было в пределах 12,0–28,0 мг О/л. В июле на фоне повышенного количества осадков и стоков с прилегающих сельскохозяйственных угодий и угольного разреза наблюдалось превышение норматива для водоемов культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения на станциях 4, 5, что связано с поступлением трудноокисляемых веществ. В августе 2011 г. наибольшие значения ХПК – в водохранилище у истока реки (рис. 4).

• ■    Станция 1

• ■    Станция 2

• ■    Станция 3

• ■    Станция 4

• ■    Станция 5

• ■    Станция 6

• ■    Станция 7

Рис. 4. Химическое потребление кислорода в воде р. Ивановка в 2012 г., мг О /л

В 2013 г. высокие значения химического потребления кислорода зафиксированы в июне-июле (24,0– 96,0 мгО/л), что превышало рыбохозяйственный норматив в 1,6–6,4 раза, культурно-бытовой норматив в 1,2–3,2 раза. Это свидетельствует о накоплении в воде планктонного гумуса, который относится к алифатическим соединениям. В августе отмечалось снижение данного показателя (рис. 5).

июнь июль август

• ■    Станция 1

• ■    Станция 2

• ■    Станция 3

• ■    Станция 4

• ■    Станция 5

• ■    Станция 6

• ■    Станция 7

Рис. 5. Химическое потребление кислорода в воде р. Ивановка в 2013 г., мг О /л

Выводы. Поверхностные воды малой реки Ивановка по содержанию органических веществ относятся к классу «умеренно-загрязненные» и «загрязненные». Качество воды зависит от гидротермических условий. В результате привноса органических соединений наблюдается систематическое нарушение нормативов по содержанию растворенного кислорода и перманганатной окисляемости, предельно допустимых концентраций по биохимическому (БПК) и химическому (ХПК) потреблению кислорода. На качество воды оказывают влияние сельскохозяйственное землепользование и добыча угля открытым способом. Самые высокие концентрации органических соединений наблюдаются в воде водохранилища, куда стекают стоки вскрышных вод с Ерковецкого угольного разреза.