Процессы снижающие качество поверхностных вод. Результаты мониторинга качества воды поверхностных водных объектов

Поверхностные воды суши - воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы). Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды. Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы. Различают солёные и пресные воды суш.

Образование поверхностных вод - сложный процесс. Потоки, низвергающиеся с неба в виде дождя или снега - это испарившаяся из морей и океанов вода. От характера местности, по которой она течет под действием силы тяжести (одновременно вода является сильнейшим разрушителем той части земной коры, находящейся выше уровня моря), зависит маршрут, по которому она, собираясь в ручьи и реки, устремляется снова к морю. Таким образом, завершается одна крупная фаза гидрологического цикла.

Стекая по поверхности, вода захватывает и переносит нерастворимые минеральные частицы песка и почвы, часть из них она оставляет по дороге, часть переносит к морю, а какие-то вещества растворяются в ней.

Поверхностные воды, проходя по неровной местности и падая со скал, насыщаются кислородом воздуха, его соединения с органическими и неорганическими веществами, вымытыми из суши конкретной местности и солнечный свет поддерживают большое разнообразие форм жизни в виде водорослей, грибов, бактерий, мелких ракообразных и рыб.

Кроме того, русла многих рек бывают покрыты деревьями, тех районов, по которым они протекают, если берега рек покрыты лесами. Опавшие листья и хвоя деревьев попадают в реки, они играют большую роль в наполнении воды биологическим содержанием. После попадания в воду они растворяются в ней. Именно этот материал в дальнейшем становится основной причиной загрязнения ионообменных смол, которые используют для очистки воды.

Физические и химические свойства загрязнений поверхностных вод постепенно меняются с течением времени. Внезапные природные катаклизмы могут привести к резкому изменению в короткий срок состава поверхностных источников воды. Химия поверхностных вод меняется также в зависимости от сезона, например, в периоды сильных дождей и таяния снега (период большого паводка, когда уровень в реках резко поднимается). Это может оказать благоприятное или неблагоприятное влияние на характеристики воды, в зависимости от геохимии и биологии местности.

Химия поверхностных вод также меняется в течение года в несколько циклов засухи и дождей. Длительные периоды засухи серьезно влияют на нехватку воды для промышленного использования. В местах, где реки впадают в моря, возможно попадание соленой воды в реку в период засухи, что создает дополнительные проблемы. Промышленные пользователи должны ориентироваться на изменчивость поверхностных вод, обязательно учитывать при проектировании очистных сооружений и разработке других программ.

Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также "обогащают" химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения "кислотных дождей". Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. К числу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения. В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.

К поверхностным водам относят водотоки, водоемы, болота и ледники. В водотоках естественных (реки, ручьи) и искусственных (каналы), происходит движение воды по руслу в направлении общего уклона поверхности. Водотоки могут быть постоянными или временными (пересыхающими или перемерзающими).

Водоем - это скопление вод в естественной (озеро) или искусственной (водохранилище, пруд) впадине, сток из которой отсутствует или замедлен. Лишь малая часть гидросферы содержится в реках, примерно в четыре раза меньше, чем в болотах, и в шестьдесят раз менее, чем в озерах.

Значение рек в водном круговороте неизмеримо больше, чем воды в них содержится, поскольку вода в реках обновляется в среднем каждые 19 дней.

Для сравнения - в болотах полное обновление воды происходит за 5 лет, в озерах – за 17 лет.

Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей.

Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины - вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии. Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу - высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине.

В действительности река - это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница - водораздел.

Самый большой бассейн имеет река Амазонка, она является и самой многоводной рекой (среднегодовой сток равен 220 000 куб. м/сек).

Густота речной сети зависит от многих факторов: в первую очередь, от общего увлажнения территории - чем оно больше, тем больше густота рек, как например, в тундре и лесных зонах; от рельефа и геологического строения территории - в районах распространения растворимых и трещиноватых (карстующихся) известняков речная сеть редкая, а реки, как правило, мелкие и пересыхающие.

Все реки имеют начало и конец. Начало реки, место, где появляется постоянное русло водотока, называется истоком. Истоком может быть озеро, болото, родник или ледник.

Устье - место впадения реки в море, озеро или одной реки в другую. У ряда крупных северных рек устья имеют вид узких воронкообразных заливов - они называются эстуариями. В эстуариях речные наносы под действием волн и течений выносятся в море. Крупные эстуарии имеют такие реки, как Конго в Африке, Темза и Сена в Европе, а также российские реки Енисей и Обь. В отличие от них, в дельтах, наоборот, реки буквально блуждают, впадая в море, среди собственных наносов, разбиваясь на многочисленные рукава и протоки. Крупнейшие дельты имеют реки - Амазонка, Хуанхэ, Лена, Миссисипи и др.

Рельеф местности впрямую влияет на уклон русла реки и, соответственно, на скорость течения воды. Разность отметок высот поверхности воды в реке в двух точках, расположенных на некотором расстоянии вдоль ее течения, называется падением реки. Уклон реки - отношение падения реки к ее длине. Падение воды с отвесного уступа называется водопадом.

Самый высокий водопад на Земле - Анхель (1054 м) в бассейне реки Ориноко. Самый широкий (1800 м) - Виктория на р. Замбези (его высота 120 м.). Равнинные реки обычно текут спокойно и плавно, с небольшим падением и малыми уклонами. У больших рек развиты широкие долины и они удобны для судоходства. Горные реки имеют большие уклоны и, поэтому, бурное течение, узкие порожистые глубокие долины. Вода в русле несется с бешеной скоростью, пенится, образует водовороты и водопады.

Горные реки обычно непригодны для судоходства, зато обладают большими запасами гидроэнергии и удобны для строительства ГЭС.

Для народного хозяйства (судоходства, строительства гидроэлектростанций, водоснабжения населенных пунктов, орошения полей) очень важными характеристиками рек являются расход воды (количество воды, проходящее по руслу за единицу времени) и годовой сток (расход воды в реке за год).

Величина годового стока характеризует водоносность реки и зависит, от климата (соотношения атмосферных осадков и испарения на площади речного бассейна) и рельефа (равнинный рельеф уменьшает сток, горный, наоборот, его увеличивает).

От скорости и устойчивости к размыву горных пород зависит величина переносимого водой материала, состоящего из растворенных в воде химических и биологических веществ и твердых мелких частиц - величина твердого стока. Климатические условия влияют на питание и режим рек (ледниковое, снеговое, дождевое и грунтовое). От преобладающего типа питания зависит внутригодовое распределение стока - режим рек. Режим рек - это жизнь речного потока в течение какого-то времени (суток, сезонов и года). По режиму реки подразделяются на несколько основных групп. На реках с весенним половодьем и преимущественно снеговым питанием. Относительно быстрое стаивание снежного покрова приводит к подъему и разливу воды (весеннее половодье). Летом реки переходят на дождевое питание и, хотя, осадков выпадает большое количество, из-за усиленного испарения эти реки мелеют. На реках отмечается межень - время устойчивого низкого уровня воды в русле. Зимой во время ледостава (замерзания и образования неподвижного льда) реки питаются исключительно грунтовыми водами и наблюдается зимняя межень. Поводковые режим характерен для рек с дождевым и смешанным питанием. Паводки - кратковременные (иногда очень значительные) подъемы воды в реке - в отличие от половодий могут возникать в любое время года и связаны чаще всего о обильными дождями. В теплые зимы паводки могут проявляться и в это время года.

Позднее таяние снега и ледников в горах вызывает летнее половодье. Таким режимом характеризуются, например, реки берущие начало в Альпийских горах. Реки муссонного климата, характеризуются паводковым режимом во второй половине лета и зимней меженью. Из-за маломощного снежного покрова весеннее половодье у них выражено слабо или совсем отсутствует. Муссоны нередко приносят обильные осадки, имеющие ливневой характер, что приводит к катастрофическим наводнениям. В это время под водой оказываются обширные территории с многочисленными селениями. Разрушаются здания, гибнут посевы, животные и, даже, люди. Особенно буйным нравом отличаются реки Восточной и Южной Азии: Амур, Хуанхэ, Янцзы, Ганг.

Озера различаются не только размерами и глубиной, но также цветом и свойствами воды, составом и численностью населяющих их организмов. На количество озер (озерность территории) влияет повышенная влажность климата и рельеф с многочисленными замкнутыми котловинами. Размеры, глубина, форма озер во многом зависят от происхождения их котловин. Различают котловины тектонического, ледникового, карстового, термокарстового, станичного и вулканического происхождения. Бывают еще запрудные (завальные или плотинные) озера, образующиеся в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах.

Тектонические озерные котловины имеют большие размеры и глубину, так как они образовались на месте опусканий, трещин и разломов земной коры. Классическими тектоническим озерами являются крупнейшие озера мира: Каспийское и Байкал в Евразии, Великие Африканские и Североамериканские озера.

Ледниковые озерные котловины формируются при выпахивающей деятельности ледников или в результате размыва или скопления ледниковых вод в районах аккумуляции ледникового материала и образования ледниковых форм рельефа. Таких озер много в Финляндии, на севере Польши, в Карелии и д.р.

Карстовые озерные котловины образуются в результате провалов, просадок и размыва, в первую очередь, легко растворимых горных пород: известняков, доломитов гипсов, солей. Термокарстовых озер много в зоне вечной мерзлоты в тундре и лесотундре. Здесь вода растворяет подземные льды.

Старинные озера – это остатки брошенных речных русел.

Вулканические озерные котловины возникли в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей. Это - Кроноцкое и Курильское озера, озера в Новой Зеландии. По солености воды озера делят пресные и соленые. В отличие от рек, режим озер зависит от того, вытекают из него реки - проточное озеро (Байкал) или же это бессточный водоем (Каспийское).

Болота - это участки суши с обильным, застойным или слабопроточным увлажнением грунта в течение большей части года, с характерной (болотной) растительностью, недостатком кислорода и постоянным образованием торфа (слой торфа должен достигать не менее 0,3 м, если торфа меньше - это будут заболоченные земли. Торфом называют полуразложившиеся растительные остатки. Назвать болота водоемами нельзя, так как вода в них содержится в связанном состоянии. Но болота содержат лишь 5-10 % сухого вещества (торфа), остальное - вода. Поэтому болота являются важными аккумуляторами пресной воды. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора и наиболее распространены они в районах с вечной мерзлотой. Наиболее распространены болота в лесах Северного полушария, а также в Бразилии и Индии. Из-за обилия болот и заболоченных лесов лесную зону в Западной Сибири называют лесоболотной. Там же находится и крупнейшее болото в мире - Васюганское. Процессы заболачивания в этом регионе продолжаются и в настоящее время. Средняя горизонтальная скорость распространения кромок болот и наступления их на окружающие леса составляет 10-15 см в год.

Способы образования болот различны. Это и зарастание, заторфовывание водоемов (озер) и застой воды в местах выхода родников и при близком залегании грунтовых вод; а также накопление влаги в понижениях и плоских участках под лесами и лугами (особенно часто заболачиваются лесные вырубки.) По источникам питания выделяют верховые (питаются атмосферными водами), низинные (грунтовое увлажнение) и переходные болота. При классификации по степени богатства субстрата они соответствуют олиготрофным (бедным), евтрофным (богатым) и мезотрофным. Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа (в поймах, древнеозерных котловинах).

Грунтовые воды сильно минерализованы и, поступая в болото, они обогащают его. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, мхи, часто встречаются заросли черной ольхи. Здесь обычно находит пристанище множество птиц, и их помет, содержащий азотистые вещества, также обогащает болото.

Торф низинных болот – прекрасное удобрение.

Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах, увлажняются атмосферными водами, очень бедными питательными веществами, и растительность здесь совершенно иная. В основном это мхи и чахлые деревца. Торф верховых болот с бедной растительностью содержит мало золы, поэтому является горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива.

Болота имеют большое водоохранное значение. Накапливая огромные запасы воды, они регулируют водный режим рек и поддерживают стабильность водного баланса территории; очищают проходящие через них воды. Болота являются истоками многих рек. Растительность болот не представляет особой кормовой ценности. Но после осушения они используются под сельскохозяйственные или лесные культуры. Однако при этом часто мелеют и исчезают малые реки.

Загрязнение поверхностных вод

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности и числа случаев экстремально высокого содержания загрязняющих веществ в водных объектах. Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Новосибирске. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания.

Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества.

Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК -0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах.

Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической.

Нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения. Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями.

Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.

Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация - обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

Дезинфекция и обеззараживание поверхностных вод

Еще одним немаловажным блоком любой установки является блок обеззараживания и дезинфекции воды. Под дезинфекцией обычно подразумевается очистки поверхностных вод от всех типов живых микроорганизмов, в числе которых не только потенциально опасные для человеческого здоровья организмы вроде бактерий и вирусов, но и микроводоросли, способные навредить технике, трубопроводу и другим вступающим в контакт с загрязненной водой предметами. А чтобы, например, избежать попадания аналогичных вредных веществ в почву используют системы автономной загородной канализации, информацию о которой можно учесть, наверняка, весьма полезной. Сегодня существует несколько методов очистки стоков, каждый из которых обладает как своими преимуществами, так и своими недостатками, на некоторых из них мы остановимся подробнее.

Одним из наиболее распространенных методов очистки поверхностных вод от потенциально опасных микроорганизмов является их окисление при помощи тех или иных реагентов. Самым дешевым методом является хлорирование воды, так как этот реагент считается самым дешевым. Более дорогим, но более надежным и безопасным реагентом является озон, который после очистки попросту разлагается на безвредные соединения вроде воздуха, воды или углекислого газа в отличии от хлора, который остается в воде и способен нанести вред, как человеческому организму, так и бытовой или промышленной технике.

Еще одним методом очистки поверхностных вод от микроорганизмов является облучение воды ультрафиолетом, которое считается одним из наиболее эффективных и безопасных методов дезинфекции воды. При облучении воды ультрафиолет проникает в ядро живых клеток, нанося ДНК последних необратимые повреждения, которые становятся причиной потери микроорганизмом способности к репродукции. Очистка методом ультрафиолетового облучения сегодня считается одним из наиболее экологических технологий обеззараживания воды, который гарантирует высокое качество и хороший результат.

Общая характеристика качества поверхностных вод

Характеристика качества рек Вологодской области выполнена на основании материалов, полученных в результате проведения гидрохимического мониторинга в 50 пунктах, контроль на которых осуществляет Вологодский ЦГМС, и 1 пункте производственного контроля (ОАО "Северсталь") на водных объектах Вологодской области:

29 реках, Кубенском озере, Рыбинском и Шекснинском (включая оз. Белое) водохранилищах.

Оценка качества вод производилась в соответствии с разработанными Гидрохимическим институтом и введённоми в действие в 2002 г. РД 52.24.643-2002 "Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям, с применением программного комплекса "УКИЗВ – сеть".

По анализу проб, отобранных в 2010 г., можно сделать вывод о том, что поверхностные воды области в основном относятся к 3 классу (категория "загрязненная") – 60 % пунктов наблюдений, к 4 классу (категория "грязная") – 36%, к 5 классу (категория "экстремально грязная") – 2 % пунктов, что объясняется природным происхождением и фоновым характером повышенного содержания в поверхностных водах области железа, меди и цинка, а также химического потребления кислорода (ХПК), которые в основном и определяют величину УКИЗВ. При этом антропогенная составляющая загрязнения четко прослеживается лишь на водотоках, естественный сток которых значительно меньше объемов поступающих в них сточных вод (рр. Пельшма, Кошта, Вологда, Содема, Шограш). Ко 2 классу (категория «слабо загрязненная» относится 2% пунктов (рисунок 1.2. и таблица 1.2.).

По сравнению с 2009 годом произошло уменьшение числа водных объектов, отнесенных к 3 классу качества (категория «загрязненная») с одновременным увеличением числа объектов, отнесенных к 4 классу (категория «грязная»).

Анализ возможных причин показал:

В 2010 году по сравнению с 2009 годом снизился объем загрязненных сточных вод на 2,3 млн. м3, масса загрязняющих веществ уменьшилась на 0,6 тыс. тонн;

Ухудшение качества воды коснулось в большинстве случаев водных объектов, антропогенное влияние на которые незначительно, либо вовсе отсутствует.

Таким образом, можно сделать вывод, что ухудшение качества воды в водных объектах области связано с аномально высокой температурой и дефицитом осадков в период летней межени 2010 г, что привело к усилению окислительных процессов и увеличению доли подземных вод в формировании стока. Вследствие этого произошло увеличение содержания в воде веществ азотной группы, а также веществ, характерных для водовмещающих грунтов (медь, цинк, алюминий, марганец).

Таблица 1.2.

Сравнение качества поверхностных вод области на основе Комплексного показателя УКИЗВ за 2009 и 2010 годы.

Рисунок 1.2

Рисунок 1.3.

Изменение качества воды по длине оз.Кубенское - р.Сухона -
р.Малая Северная Двина в 2009- 2010 гг.

Рисунок 1.4

Изменение качества воды по длине оз.Белое - Шекснинское вдхр. -
Рыбинское вдхр. в 2009-2010 гг.

Р. Пельшма

Качество воды р. Пельшмы за 2010 год (рисунок 1.5.) ухудшилось в пределах категории 5 "экстремально грязная" - УКИЗВ = 7,89 (в 2009 г. УКИЗВ = 7,29).

Основными ингредиентами-загрязнителями являются лигносульфонаты и фенолы, среднее содержание которых составило соответственно 14,6 ПДК и 15,3 ПДК. Максимальные значения биохимического потребления кислорода (БПК5) отмечались летом и составили 83,0 ПДК. Максимальное содержание фенолов и лигносульфонатов также отмечалось зимой и составило 22,3 и 21,06 ПДК соответственно.

Рисунок 1.5.

Качество воды р. Пельшмы в 2003 - 2010 гг.

Р. Сухона в районе г. Сокола и устья р. Пельшмы

Качество воды р. Сухоны выше г. Сокол по сравнению с 2009 г. улучшилось в пределах категории 3Б "очень загрязненная" (УКИЗВ равно 3,57), ниже г. Сокол – ухудшилось с переходом из категории 3Б "очень загрязненная" в категорию 4А «грязная» (УКИЗВ равно 4,34) (рисунок 1.6.).

Рисунок 1.6.

Качество воды р. Сухоны в районе г. Сокола в 2003 - 2010 гг.

Выше устья р. Пельшмы качество воды р. Сухоны осталось в пределах категории 3А "загрязненная": УКИЗВ2010 = 2,68, УКИЗВ2009 = 2,70.

Ниже устья р. Пельшмы качество воды р. Сухоны также осталось в пределах категории 3А «загрязненная» (УКИЗВ2010 = 2,70, УКИЗВ2009 = 2,81) (рисунок 1.7.).

Рисунок 1.7.

Качество воды р. Сухоны в районе устья р. Пельшмы и с. Наремы в 2003 - 2010 гг.

Р. Вологда. Вода в реке выше города (рисунок 1.8.) по сравнению с предыдущим годом в 2010 г.осталась в категории 4А "грязная" (УКИЗВ2010 = 4,32, УКИЗВ2009 = 4,54).

Ниже г. Вологды в 2010 г. качество воды по сравнению с 2009 годом ухудшилось с переходом из категории 4Б «грязная» в 4В «очень грязная» (УКИЗВ2010 = 6,02, УКИЗВ2009 = 5,54).

Рисунок 1.8.

Изменение качества р. Вологды в районе г. Вологды в 2003 - 2010 гг.

К лимитируемому числу показателей, определяющих загрязнение воды р. Вологды ниже города и обусловливающих УКИЗВ относятся азот аммонийный (4,1 ПДК) и азот нитритный (4,2 ПДК), БПК5 (3,3 ПДК), фенолы (1,4 ПДК), ионы меди (4,4 ПДК), никеля (1,5 ПДК), железа (2,3 ПДК), марганца (1,5 ПДК).

Рыбинское водохранилище

Качество воды Рыбинского вдхр. по показателю УКИЗВ выше г. Череповца ухудшилось в пределах категории 3Б «очень загрязненная» (УКИЗВ = 3,85) (рисунок 1.9.).

Качество воды ниже г. Череповца (д. Якунино) ухудшилось с переходом из категории 3Б «очень загрязненная» в категорию 4А «грязная»: УКИЗВ2009 = 3,31, УКИЗВ2010 = 4,26.

В районе с. Мякса качество воды улучшилось в пределах категории 3Б «очень загрязненная»: УКИЗВ2009 = 3,74, УКИЗВ2010 = 3,24.

Основными веществами, определяющими величину УКИЗВ Рыбинского водохранилища являются ионы меди, железа, а также ХПК, имеющие природное происхождение и фоновый характер. В районе с. Мякса отмечен азот аммонийный (1,1 ПДК), д. Якунино БПК5 (1,3 ПДК), июны марганца (1,3 ПДК).

Рисунок 1.9.

Изменение качества Рыбинс кого вдхр. в районе г. Череповца в 2003 - 2010 гг.

Р. Кошта

В 2010 году качество воды в р. Коште (рисунок 1.10.) по сравнению с 2009 годом осталось в пределах категории 4Б «вода грязная» при УКИЗВ 6,11 (в 2009 г. УКИЗВ = 6,29).

Основными веществами, загрязняющими воду р. Кошты, явились ХПК (2,7 ПДК), азот нитритный (5,7 ПДК) и аммонийный (3,6 ПДК), сульфаты (1,9 ПДК), БПК5 (2,0 ПДК), ионы никеля (1,7 ПДК), цинка (2,8 ПДК), меди (6,6 ПДК), железа (2,0ПДК) и марганца (1,8 ПДК).

Рисунок 1.10.

Качество воды р. Кошты в районе г. Череповца в 200 3 - 2010 гг.

Р. Ягорба

Вода р. Ягорбы (рисунок 1.11.) в 2009 г. выше г. Череповца (д. Мостовая) относилась к категории 4А "грязная" (УКИЗВ = 5,00), что незначительно выше уровня 2009 г. (УКИЗВ = 4,93). В черте г. Череповца качество воды ухудшилось с переходом из категории 3Б "очень загрязненная" в категорию 4А «грязная»: УКИЗВ2009 = 3,75, УКИЗВ2010 = 4,41.

К числу основных ингредиентов-загрязнителей воды р. Ягорбы относятся: ионы никеля (1,4 - 1,7 ПДК), меди (2,3 – 3,6 ПДК), железа (1,1 – 2,2 ПДК), марганца (1,0 – 1,3 ПДК), БПК5 (1,4 - 2,0 ПДК), ХПК (1,8 – 2,7), азот аммонийный ((1,1 ПДК) и нитритный (1,5 ПДК), сульфаты (4,3 ПДК) и нефтепродукты (1,6 ПДК).

Рисунок 1.11

Качество воды р. Ягорбы в 2003 - 2010 гг.

С целью оценки и выявления влияния хозяйственной деятельности на качество поверхностных вод проводился также расчет индекса загрязненности вод (ИЗВ), при котором концентрации веществ с повышенными природными значениями не учитывались.

Оценка качества поверхностных вод по комплексному показателю "Индекс загрязнения воды (ИЗВ)" показала, что в 60 % пунктов наблюдений в 2010 году вода относилась к категории "чистая", в 34 % - "умеренно загрязненная", в 4 % (р. Кошта – 3 км выше устья, р. Вологда – ниже г. Вологды) - загрязненная, в 2 % (р. Пельшма) – "чрезвычайно грязная" (таблица 1.3.).

Наибольшую антропогенную нагрузку в области испытывают реки Пельшма, Кошта, Вологда ниже г. Вологды, Содема, Шограш.

Наиболее чистыми водными объектами области являются реки Юг, Кубена, Чагода, Лежа, Куность, Молога, Кема, Старая Тотьма, Б. Ельма, Сямжена, Леденьга, В. Ерга, Андога, Андома, оз. Белое, оз. Кубенское, Шекснинское вдхр.

Таблица 1.3. Сравнение качества поверхностных вод области за 2009 и 2010 годы.

В целом качество воды поверхностных водных объектов в черте города Москвы соответствует нормативам, установленным для водных объектов культурно-бытового назначения (за исключением участка реки Москвы ниже сбросов сточных вод Курьяновских очистных сооружений).

Условно «по качеству» реку Москву в черте города можно разбить на три характерных участка, это:

участок верхнего течения реки - традиционно является наиболее чистым участком в городе Москве, по большинству показателей качество воды стабильно в течение года и очень незначительно изменяется по течению реки. Среднегодовые концентрации анализируемых показателей не превышают установленных нормативов культурно-бытового водопользования.

участок центральной части города -один и самых нестабильных по качеству. Высокая плотность автодорожной сети, городской застройки и огромное количество водовыпусков приводят к тому, что качество воды в реке нестабильно по металлам, взвешенным веществам и нефтепродуктам.

Кроме того, отмечаются существенные колебания концентраций анализируемых показателей как в течение года, так и вдоль реки, что свидетельствует о влиянии наиболее загрязненных притоков и выпусков промышленных сточных вод на данном участке (около 700 - более половины всех водовыпусков). Основным источником загрязнения на данном участке является поверхностный сток с территории автодорожной сети и городской застройки. Однако среднегодовые концентрации анализируемых показателей не превышают установленных нормативов культурно-бытового водопользования.

участок нижнего течения реки - на данном участке наибольшее влияние на экологическое состояние р. Москвы оказывают Курьяновские очистные сооружения (КОС), после выпуска которых в р. Москва резко увеличивается концентрация прежде всего биогенных элементов - ионов аммония, нитритов, фосфатов

Анализ результатов наблюдений в 2012 году показал, что качество воды в р.Москва по среднегодовым концентрациям анализируемых показателей соответствовало нормативам, установленным для водных объектов культурно-бытового назначения* за исключением содержания в воде органического загрязнения. Уровень содержания труднорасстворимой

органики (по ХПК) во всех створах наблюдения находился на уровне ПДК

В отдельных пробах зафиксированы превышения допустимого содержания органического загрязнения (до 2 ПДКк-б по ХПК

В сравнении с предыдущим 2011 годом в р. Москва в черте города отмечено увеличение содержание органического загрязнения (по ХПК — бихроматная окисляемость, наиболее высокая степень окисления; величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильнейших химических окислителей. В водоёмах и водотоках подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает, как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод.

Кроме того по среднегодовым концентрациям железа и марганца превышения нормативов, наблюдавшиеся в 2010, 2009 годах в 2012 году также как и 2011 году не зафиксированы. Также в 2012 не зафиксированы превышения нормативов культурно-бытового водопользования по среднегодовым концентрациям нефтепродуктов (в предыдущем 2011 году превышения были зафиксированы в двух створах наблюдения.

В течение всего рассматриваемого периода качество воды соответствовало нормативам по содержанию во всех отобранных пробах хлоридов, сульфатов, натрия, сухого остатка, нитратов, нитритов, меди, цинка, кобальта, фенолов, АПАВ, сульфидов, мышьяка, общего и шестивалентного хрома, магния, селена, фторидов и молибдена.

*Для оценки загрязнения снега использовались нормативы содержания загрязняющих веществ в поверхностных водных объектах, установленные для водных объектов культурно-бытового водопользования в соответствии с ГН 2.1. 5. 1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования»

Принимаемые меры по улучшению качества поверхностных вод

Важнейшей задачей с точки зрения сохранения благополучного состояния водных объектов является максимально возможная очистка всех городских стоков.

На сегодняшний день мы достигли того, что эффективность очистки, к примеру, поверхностного стока с территорий крупных автодорог (МКАД, 3-е транспортное кольцо) по нефтепродуктам на сооружениях тонкой очистки достигает 97 %. Объем коммунального стока (ОАО «Мосводоканал») за последние 5 лет ежегодно снижается на 5%. Реализуются мероприятия по реконструкции очистных сооружений коммунально-бытовой канализации с переходом на наилучшие технологии удаления биогенных элементов.

Повышенное внимание ежегодно уделяется санитарному состоянию водосборных территорий. Повышение эффективности уборки и очистки водоохранных зон привело с снижению концентраций в реке Москва взвешенных веществ, некоторых металлов и нефтепродуктов. В центральной части города их концентрации стали минимальными за последние пять лет наблюдений. В 2012 году 3 малых реки (Нищенка, Ваганьковский Студенец, Пресня) улучшили свой «класс качества» - интегральный показатель загрязнения по совокупности загрязнителей.

Город всегда уделял большое внимание мероприятиям по снижению негативного воздействия на водные объекты, хотя согласно федеральному законодательству река Москва и ее притоки относятся к собственности Российской Федерации, и полномочия Москвы как субъекта федерации по государственному контролю и надзору за их состоянием ограничены. В двух государственных программах города Москвы - Развитие индустрии отдыха и туризма и Развитие коммунально-инженерной инфраструктуры - предусмотрены мероприятия по модернизации очистных сооружений коммунально-бытовой канализации, реконструкции более 500 км канализационных и водосточных сетей, строительство 14 очистных сооружений дождевой канализации жилой застройки, реабилитации водоемов города Москвы (29 водных объектов) и участков малых рек. Целевыми показателями программ являются увеличение доли сточных вод хозяйственно-бытовой канализации, очищенных до нормативных значений с 80 до 100%, увеличение доли сточных вод дождевой канализации, очищенных до нормативных значений, в общем объеме сточных вод дождевой канализации с 55 до 75%, увеличение площади города, обеспеченной сетями водостока, с 89,4 до 91,6%, снижение загрязнения поверхностного стока нефтепродуктами и взвешенными веществами на 25% и 17% соответственно.

Приоритетными задачами улучшения качества являются:

1. Снижение загрязнения реки Москвы в центральной части города металлами и нефтепродуктами;

2. Снижение загрязнения реки Москвы органикой на выходе из города;

3. Повышение качества воды в малых реках (оно хуже чем в р. Москве вследствие антропогенной трансформации большинства притоков, заключения их в коллектора, нарушения естественной экосистемы и снижения процессов самоочищения водотоков).

По первой проблеме

Основной мерой является повышение эффективности санитарного содержания и уборки территории. Это систематическая работа. Результаты видны: отмечено снижение загрязнения реки Москвы по нефтепродуктам и отдельным металлам (железо, марганец). Среднегодовая концентрация нефтепродуктов в 2012 году в центральной части города стала минимальной за последние пять лет наблюдений.

Первое полугодие 2013 года подтверждает положительную динамику по содержанию в реке Москве нефтепродуктов и металлов в центральной части города.

По второй проблеме

Сброс сточных вод очистными сооружениями коммунально-бытовой канализации приводит к возрастанию концентраций биогенных элементов (аммония, нитритов, фосфатов) в реке Москве ниже по течению. По данным прошедшего 2012 года среднегодовая концентрация аммония на выходе из города составила 3,5 ПДК — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в среде — концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущее поколение, не снижающее работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни. Величины ПДК приведены в мг/ 3 (л, кг).

Для улучшения качества очистки сточных вод и совершенствования технологии удаления биогенных элементов ОАО «Мосводоканал» реализуются мероприятия по реконструкции очистных сооружений с использованием современных технологий удаления азота и фосфора и внедрения систем обеззараживания ультрафиолетом .

Комплексная реконструкция очистных сооружений позволит существенно улучшить экологическое состояние основного водотока города - реки Москва.

По третьей проблеме

Малые реки - притоки реки Москвы традиционно отличаются более низким качеством воды, вследствие заключения их в коллектора, снижению интенсивности процессов самоочищения и нарушения экосистемы.

Анализ результатов наблюдений в 2012 году свидетельствует об улучшении качества воды в большинстве притоков р. Москвы (за счет качественной и своевременной санитарной уборки территории). В сравнении с предыдущим 2011 годом отмечено повышение класса качества для рек Неглинка (ЦАО), Нищенка (ЮВАО), и ручей Ваганьковский студенец (ЦАО).

Среднегодовая концентрация железа и марганца в устьях большинства малых рек впервые за последние пять лет наблюдений соответствовала нормативам культурно-бытового водопользования.

Однако проблемы тоже все равно остаются: за прошедший период 2013 года в малых реках отмечалось несоответствие нормативам по содержанию таких металлов как свинец, кадмий, отмечалось повышенное содержание органического загрязнения и взвешенных веществ.

Качество поверхностных вод

Гидрографическая сеть автономного округа включает около 290 тысяч озер и тридцати тысяч водотоков, из них большую часть составляют малые реки. Основной водной артерией является река Обь, которая принимает крупные притоки: Иртыш, Вах, Аган, Тромъеган, Большой Юган, Лямин, Ляпин, Пим, Северная Сосьва, Казым. Общая протяженность гидросети около 172 тысяч км.

Большая часть рек относится к равнинному типу, имеет медленное течение, широкие поймы и большое количество русловых озер. Ледостав начинается в октябре, за зиму мелкие реки и озера промерзают до дна. Ледоход проходит с начала мая по начало июня.

Для рек характерно сильно растянутое половодье, пониженная дренирующая роль, что является одним из важных факторов переувлажнения и заболачивания территории. Заболоченность водосборов рек достигает 50-70% и более. Влияние вод болот в значительной мере определяет региональные гидрохимические особенности как речных вод, так и грунтовых вод поверхностных водоносных горизонтов.

Поверхностные воды автономного округа испытывают мощную антропогенную нагрузку, связанную с активным развитием в последние десятилетия инфраструктуры городов и крупнейшего в России нефтегазодобывающего комплекса.

При ландшафтно-геохимических исследованиях гидрографическая сеть рассматривается как основной блок, через который проходят потоки природных и техногенных веществ. Динамика химического состава поверхностных вод является индикатором региональной экологической обстановки. Это определяет значимость гидрохимических исследований, которые составляют важнейший раздел территориальной системы экологического мониторинга Югры.

Характеристика качества поверхностных вод представлена по результатам мониторинга в 34 створах Росгидромета и 1 692 локальных пунктах территориальной сети наблюдений (рисунок 1).

Наблюдения на постах государственной наблюдательной сети (федеральные створы) обеспечиваются Росгидрометом (исполнитель – Ханты-Мансийский ЦГМС) на 16 крупных водотоках (Обь с протоками, Иртыш, Вах, Аган, Тром-Юган, Большой Юган, Конда, Казым, Назым, Пим, Амня, Ляпин, Северная Сосьва) вблизи населенных пунктов. Ежегодный объем измерений – около 8000 шт.

Рисунок 1. Пункты мониторинга поверхностных вод на территории

Функционирование локальных пунктов наблюдений территориальной системы обеспечивается предприятиями-недропользователями и Правительством автономного округа (координатор – Природнадзор Югры). Локальные пункты мониторинга охватывают 700 крупных и мелких водотоков в границах лицензионных участков недр, испытывающих основную нагрузку со стороны нефтегазового комплекса. В 2018 году в границах 308 лицензионных участков недр произведено 91080 измерений качества вод.

Речные воды Югры имеют ряд гидрохимических особенностей. Для них характерна низкая минерализация, повышенные значения ионов аммония и металлов, вызванные присутствием в речных и озерных водах большого количества органических соединений, интенсивное окрашивание и малая прозрачность вод (таблица 1).

Природными ландшафтно-геохимическими условиями вызвано практически повсеместное превышение предельно допустимых концентраций (далее – ПДК) по железу (в 94-98% проб), марганцу (в 75-91% проб), цинку (в 29-53% проб) и меди (в 60-73% проб) (рисунок 2).

Причинами этого являются геохимические особенности таёжных заболоченных ландшафтов со свойственной им кислой реакцией почв и широким распространением восстановительной обстановки. Железо, марганец, цинк и медь обладают высокой миграционной способностью в ландшафтах кислого глеевого класса, поэтому интенсивно поступают из почв в грунтовые воды и затем – в реки.

Таблица 1

Среднее содержание загрязняющих веществ и параметров

Многолетние наблюдения показывают, что средние концентрации указанных веществ находятся в диапазоне:

железа – 1,35-1,86 мг/дм 3 , или 13-18 ПДК;

марганца – 0,09-0,18мг/дм 3 , или 9-18 ПДК;

цинка – 0,01-0,02 мг/дм 3 , или 1-2 ПДК;

меди – 0,003 – 0,007 мг/дм 3 , или 3-7 ПДК.

Рисунок 2. Распределение измерений соединений железа и марганца

относительно экологического норматива

Характерной природной особенностью поверхностных вод автономного округа также являются значительные сезонные колебания гидрохимического состава. Максимальные значения показателей загрязнения достигаются в период зимней межени, когда низкие расходы и температура воды способствуют увеличению концентраций веществ.

За период 2010-2018 годы на 15 крупных водотоках зафиксировано 159 случая высокого (ВЗ) и экстремально высокого (ВЗ) загрязнения поверхностных вод (таблица 2), из них 137 случаев наблюдались в период закрытого русла, когда питание рек осуществляется только грунтовыми водами, что приводит к нарушению кислородного режима и замедлению скорости химических реакций. Оставшиеся 22 случая были зафиксированы в период начала половодья (смыв загрязняющих веществ с прилегающей территории) и перед ледоставом (понижение температуры воды). Около 61% общего числа случаев ВЗ + ЭВЗ приходится на тяжелые металлы, 37% на растворенный кислород (рисунок 3).

Таблица 2

Перечень водотоков со случаями ВЗ и ЭВЗ в 2010-2017 годы

Недостаток растворенного кислорода объясняется низким уровнем воды в период закрытого русла и частичным промерзанием створов при отсутствии возможности насыщения кислородом речных вод.

Высокие концентрации растворенных форм тяжелых металлов, в свою очередь, связаны с пониженным содержанием кислорода – в анаэробных условиях замедляется скорость окисления соединений металлов.

Особую актуальность для оценки экологической ситуации в регионе представляют концентрации нефтепродуктов и хлоридов в поверхностных водах, которые характеризуют техногенные потоки загрязняющих веществ в районах нефтепромыслов.

В соответствии с требованиями, утвержденными постановлением Правительства автономного округа от 23.12.2011 №485-п, отбор проб поверхностных вод для определения нефтепродуктов и хлоридов, как приоритетных загрязняющих веществ, проводится в пунктах локального мониторинга ежемесячно с учётом гидрологических особенностей водных объектов. Ежегодный объем измерений нефтепродуктов в поверхностных водах на территории лицензионных участков – около 9 000 шт.

По результатам локального мониторинга доля проб, загрязненных нефтепродуктами, имеет тенденцию к снижению с 11 % в 2008 году до 4,8 % 2018 году от общей выборки (рисунок 4).

Рисунок 4. Распределение измерений нефтепродуктов относительно ПДК

В целом за 5 лет годы на нефтяных месторождениях округа, среднее содержание нефтепродуктов в поверхностных водах варьировало на уровне 0,026-0,049 мг/дм3, не превышая установленного норматива (таблица 1).

Содержание хлоридов в поверхностных водах, как и нефтепродуктов, отражает степень техногенной нагрузки и соблюдение норм рационального природопользования. Ежегодно в поверхностных водах на лицензионных участках недр выполняется около 9 000 измерений хлоридов. При этом превышения ПДК хлоридов фиксируются редко, а доля проб, загрязненных хлоридами, с 2008 года не превышает 0,1-0,8% от выборки (рисунок 5).

Рисунок 5. Распределение измерений хлоридов относительно ПДК

Систематически повышенные концентрации нефтепродуктов и хлоридов в пунктах мониторинга поверхностных водах отмечаются локально, преимущественно в границах давно разрабатываемых лицензионных участков с повышенным уровнем аварийности: Самотлорском (север) (18 пунктов) и Самотлорском (12 пунктов), Мамонтовском (16 пунктов), Южно-Сургутском (3 пункта), Правдинском (7 пунктов), Южно-Балыкском (4 пункта), Мало-Балыкском (4 пункта), Усть-Балыкском (2 пункта), Вахском (9 пунктов) и Советском (8 пунктов).

Для улучшения экологической ситуации под контролем Природнадзора Югры осуществлена корректировка природоохранных мероприятий недропользователей на территории указанных лицензионных участков, в части принятия оперативных мер по снижению аварийности на трубопроводных системах; проведения первоочередных мероприятий по восстановлению загрязненных земельных участков и представлению рекультивированных участков к освидетельствованию в текущем году.

Таким образом, качество воды в поверхностных водных объектах автономного округа во многом объясняется природным происхождением и сезонной динамикой соединений железа, марганца, цинка, меди, а также растворенного кислорода. Мониторинговыми исследованиями последних лет показано, что нефтяное и солевое загрязнение в целом для региона стабилизировалось на относительно низком уровне.

Снижение нефтяного и солевого загрязнения поверхностных вод на территории автономного округа подтверждается также результатами наблюдений в створах Росгидромета. В основных реках (Обь и Иртыш) с 2008 года отмечается устойчивая тенденция снижения среднегодовых концентраций нефтепродуктов до уровня, не превышающего ПДК; содержание хлоридов стабильно составляет десятые доли ПДК.

Указана дата переноса документа на новую платформу 1C-bitrix.