Особенности качества воды реки Амур у Хабаровска в мае-июне 2019 года

Качество воды р. Амур зависит от качества вод его притоков, формирующихся в различных природно-климатических условиях и неодинаково освоенных в хозяйственном отношении территориях Китая и России [4, 6, 12]. С водами рр. Зея, Бурея, Сунгари и Уссури в р. Амур поступают загрязняющие вещества, входящие в состав промышленных и бытовых сточных вод, с поверхностным стоком с сельскохозяйственных и городских территорий, с затопленных территорий во время паводков [1–5, 8, 10, 13–17].

Структура водного потока Амура в районе г. Хабаровска в поперечном профиле реки неоднородна [11], поэтому содержание растворенных веществ распределено крайне неравномерно [17]. В правобережной части на качество вод оказывают влияние воды рек Сунгари и Уссури [1, 3, 17], в меньшей степени малых рек г. Хабаровска [2, 13], в левобережной части – воды рек Зея и Бурея [8, 16, 17].

Спецификой природных условий Приамурья являются паводки, охватывающие в бассейне Амура значительные пространства и имеющие периодичность. За 120 лет – с 1896 по 2018 гг. – инструментальных гидрологических наблюдений на Амуре у г. Хабаровска периоды повышенной водности отмечались в следующие годы: 1896–

1911 (максимальный уровень – 642 см), 1927–1938 (616 см), 1951–1964 (634 см), 1981–1998 (620 см), 2009-й – предположительно 2025-й (808 см).

Формирование качества воды р. Амур во время интенсивных паводков пока недостаточно изучено [14, 15]. Поэтому целью настоящих исследований было изучить особенности качества воды р. Амур у г. Хабаровска в мае–июне 2019 г. во время глубокой весенней межени и паводка, сформировавшегося вскоре после неё.

Объекты и методы

Пробы воды в 2019 г. отбирали в 1 км ниже железнодорожного моста на 5 станциях, равномерно расположенных по ширине основного русла Амура. При высоких уровнях воды количество станций возрастало до 6 (рис. 1). В гидрологическом отношении пробы воды отбирались в период весенней межени (28.IV), на подъеме (23.V), пике (3.VI) и спаде (18.VI) паводка (рис. 2).

Химические анализы проб воды осуществляли в ЦКП «Межрегиональный центр экологического мониторинга гидроузлов» при ИВЭП ДВО РАН. Минеральные формы азота (NH₄ ⁺ , NO₃ ^- , NO₂ ^- ), перманганатную окисляемость и цветность определяли по [12]. Летучие ароматические углеводороды (ЛАУ) – бензол, толуол, этилбензол, изомеры ксилола – методом парофазного анализа в сочетании с газовой хроматографией на хрома-

Рис. 1. Карта-схема района исследований

• Fig. 1.    Scheme of the research area

  тографе Кристалл-5000.1 (Россия) по [9].

Микробиологические посевы производили согласно общепринятым в водной микробиологии методам [6]. Определяли общую численность гетеротрофных бактерий и численность эвтрофной группы сапрофитных бактерий. Результаты подсчета выражали в численности колониеобразующих единиц (КОЕ) микроорганизмов в 1 мл воды.

Результаты и обсуждение

Гидрологический режим р. Амур характеризуется неравномерным распределением водного стока в течение года. В первой половине 2019 г. в гидрологическом режиме реки отчетливо выделялись зимняя и летняя межень, крайне слабое половодье и небольшой паводок, сформированный преимущественно в бассейнах рек Сунгари и Уссури (рис. 2).

В зимнюю межень в районе г. Хабаровска наименьший уровень воды р. Амур достигал -109 см и был ниже по сравнению с 2010 (-70 см), 2011 (-26 см), 2013 (-9 см), 2014 (-20 см) и 2017 (-57 см) гг. Это свидетельствует о большом влиянии гидротехнического строительства в бассейне Амура на его зимний сток, несмотря на резкое снижение расходов воды р. Бурея в феврале 2019 г. (в среднем до 564 м ³ /с – наименьшее значение после 2008 г.) из-за оползня на Бурейском водохранилище.

Весеннее половодье вследствие ограниченных запасов влаги в снежном покрове характеризовалось коротким по времени (рис. 2) небольшим подъемом воды (56 см). Следует отметить, что в апреле–июне 2008 г., самом маловодном за период наблюдений году, уровень воды не превышал нуля.

Летняя межень р. Амур может наблюдаться в любой месяц, часто бывает в июне или июле. В последние годы вероятность ее появления возросла из-за аккумуляции талых снеговых вод водохранилищами. Об этом свидетельствуют низкие уровни воды в конце апреля 2017 г. (-27 см) и в середине июня 2018 г. (-118 см). В первой половине 2019 г. летняя межень отмечалась в конце апреля и

Рис. 2. Динамика уровней воды у г. Хабаровска в первой половине 2019 г. Точками отмечены даты отбора проб

• Fig. 2.    Dynamics of water levels near Khabarovsk in the fi rst half of 2019. The dots mark the sampling dates

являлась самой глубокой (-167 см) за весь период наблюдений из-за низких запасов влаги в снежном покрове и промерзания подземных вод.

Паводок на р. Амур в мае–июне 2019 г. был обусловлен выходом южного циклона и активных атмосферных фронтов, ставших причиной обильных осадков на обширной территории юга Дальнего Востока: в г. Биробиджане в мае выпало 219 мм осадков (350% от месячной нормы), в г. Хабаровске – 117 мм (186%). Поэтому наряду с рр. Сунгари и Уссури большое влияние на водный режим Амура оказали р. Бурея (расход воды с 15 по 17 мая в среднем составлял 4574 м ³ /с) и притоки Амура в пределах Еврейской автономной области (Бира, Биджан и др.).

Гидрохимические исследования р. Амур свидетельствуют, что содержание органических веществ, определяемых по перманганатной окис-ляемости, варьирует в широких пределах, а их динамика схожа с динамикой уровня воды (рис. 3). В межень отмечалось минимальное содержание органических веществ (5,0–7,3 мгО/л), с ростом уровней вод происходил и рост содержания органических веществ. Максимальное количество органических веществ отмечено на пике паводка на середине реки и в левобережной части (16,9– 19,4 мгО/л), что вероятно связано с поступлением паводковых вод левобережных притоков Амура (Бурея, Бира, Биджан и др.), о чем свидетельствует возрастание цветности воды до 101° (рис. 3). Аналогичное увеличение цветности воды в этой части Амура отмечалось и на подъеме исторического паводка в 2013 г. [15].

Отмечено, что основной вклад в поступление минеральных форм азота вне зависимости от гидрологического режима в основном вносят воды рр. Сунгари и Уссури (рис. 3), что отражается в их повышенном содержании в правобережной части реки и на середине. Минимальное содержание минеральных форм азота отмечалось в межень (аммонийный азот до 0,006 мг/л, нитратный до 1,5 мг/л, нитритный до 0,011 мг/л), максимальное значение отмечалось на пике паводка (до 0,12, 2,6 и 0,034 мг/л соответственно). Аммонийный азот в левобережной части р. Амур наблюдался только на пике паводка (до 0,07 мг/л).

Иная динамика концентраций нитратного азота отмечалась в средней части Амура во время исторического паводка 2013 г., когда на пике паводка его содержание достигало 2,0 мг/л, а на спаде – 2,4 мг/л [15].

Летучие ароматические углеводороды – бензол, толуол, этилбензол и ксилолы – в поверх-

Рис. 3. Гидрохимические показатели воды р. Амур у г. Хабаровска. 1-5 – точки отбора проб по профилю р. Амур от левого берега к правому (см. рис. 1)

Fig. 3. Hydrochemical parameters of the Amur River water near Khabarovsk. 1-5 – sampling points along the river from left bank to right (see. Fig. 1)

ностные воды поступают со сточными водами промышленных предприятий, в результате разливов нефти, а также во время дождей с поверхностным стоком с промышленных и городских территорий [2, 18–20]. В реках ЛАУ аккумулируются в донных отложениях и могут вновь поступать в водную среду во время паводков.

Особое внимание на загрязнение р. Амур ароматическими соединениями обратили после техногенной аварии в КНР на нефтеперерабатывающем заводе в г. Цзилинь в 2005 г., в результате которой в р. Сунгари поступило около 100 т токсичных веществ, включая нитробензол, бензол, анилин и другие соединения. На выходе из р. Сунгари содержание нитробензола в воде р. Амур составляло 0,2 мг/л, а у Хабаровска – 0,05 мг/л [1]. Поступившие со стоком р. Сунгари летучие ароматические соединения оказали негативное влияние на структуру микробного сообщества р. Амур, что привело к снижению самоочищающего потенциала реки [5]. После техногенной аварии в период ледостава ЛАУ регистрировались в мышечных тканях и внутренних органах рыб р. Амур: бензол до 50 мкг/кг, толуол до 1,5 мкг/кг, этилбензол до 1,8 мкг/кг, ксилолы (сумма) до 1,3 мкг/кг [4].

В мае–июне 2019 г. впервые была подробно исследована динамика ЛАУ в р. Амур у г. Хабаровска при изменении гидрологического режима реки. Исследования показали, что в водах р. Амур фиксировались все 6 веществ из ЛАУ, а их распределение по ширине реки значительно варьировало в разные периоды водности (рис. 4). В большей степени ЛАУ отмечались в прибрежных зонах, что связано с их поступлением с водами выше расположенных притоков.

Во время весенней межени в правобережной части реки отмечалось повышенное содержание толуола (40 мкг/л), что может быть обусловлено влиянием вод р. Сунгари. На пике паводка ЛАУ отмечались только в прибрежных частях реки (рис. 4), что связано с поступлением ЛАУ с поверхностным стоком. В правобережной части Амура содержание толуола составляло 80,8 мкг/л. Такое высокое его содержание может быть обусловлено влиянием малых рек г. Хабаровска, в первую очередь р. Курча-Мурча, дренирующей одну из промышленных зон г. Хабаровска. Воды и донные отложения этой реки в значительной степени загрязнены нефтепродуктами (толуола до 200 мкг/кг) [2].

Повышенное суммарное содержание ЛАУ 75,3 мкг/л в левобережной части Амура на пике паводка может быть обусловлено влиянием лево-

Рис. 4. Содержание ЛАУ в водах р. Амур у г. Хабаровска (мкг/л). 0-5 – точки отбора проб по профилю р. Амур от левого берега к правому (см. рис. 1)

Fig. 4. Content of BTEX in the Amur River water near Khabarovsk (µg/l). 0-5 – sampling points along the river from left bank to right (see. Fig. 1)

бережных притоков, дренирующих территорию Еврейской автономной области.

Микробиологические исследования проводили на подъёме, пике и спаде паводка. Распределение численности сапрофитных (СБ) и гетеротрофных бактерий (ГБ) по профилю р. Амур показало, что на подъёме и на спаде паводка легкодоступные органические вещества в большей степени поступали в правобережную часть реки (рис. 5). Численность СБ у правого берега была в 4 раза выше, чем у левого, ГБ – в 3 раза. Здесь сказывается влияние паводковых вод р. Уссури, а также вод малых рек г. Хабаровска, которые характеризуются высоким уровнем загрязнения [2, 13].

На пике паводка интенсивное поступление органических веществ с поверхностным стоком обусловило рост численности сапрофитной группы бактерий, участвующих на начальных стадиях разложения органического вещества, на середине реки и у левого берега (рис. 3а). Это связано с прохождением паводковых вод, сформированных в бассейнах вышерасположенных притоков р. Амур – р. Сунгари, р. Бурея и др.

Отношение численности группы ГБ к численности группы СБ является показателем степени трансформации органических веществ. При величине <10 преобладают начальные этапы де- струкции органических веществ. Данный показатель в воде р. Амур варьировал при разных уровнях воды. На подъеме уровня вод у левого берега и на середине соотношение ГБ/СБ варьировало в пределах от 10 до 17, в то время как у правого берега данный показатель составлял 5,8, что говорит о влиянии поступления свежего органического вещества с поводковыми водами р. Уссури. На пике паводка данный показатель по всему профилю Амура снижался, демонстрируя вклад органического вещества других притоков, а также поверхностного стока с водосбора амурского гидроузла. После прохождения пика паводка данный показатель вновь увеличился (до 17,5).

Выводы

Гидрохимические и микробиологические исследования качества вод р. Амур ниже г. Хабаровска в период глубокой весенней межени и паводка в мае–июне 2019 г. показали, что наименьшее содержание биогенных и органических веществ было отмечено в период межени, а наи-больше – на пике паводка. На пике паводка органические вещества в большей степени поступали с паводковыми водами рек Бурея, Бира и Сунгари. Основной вклад в поступление минеральных форм азота вне зависимости от гидрологического режима вносят воды рек Сунгари и Уссури. Мак-

Рис. 5. Численность сапрофитных (а) и гетеротрофных (б) бактерий в водах р. Амур у г. Хабаровска (тыс. КОЕ/мл). 0-5 – точки отбора проб по профилю р. Амур от левого берега к правому (см. рис. 1)

Fig. 5. Saprophytic (a) and heterotrophic (b) bacteria number in the Amur River waters near Khabarovsk (thousand CFU/ml). 0-5 – sampling points along the river from left bank to right (see. Fig. 1)

симальное поступление ЛАУ в р. Амур происходит с поверхностным стоком на пике паводка. Влияние стока органического вещества в р. Амур с притоками прослеживается в снижении величины отношения гетеротрофных и сапрофитных бактерий в различные фазы паводка.