СТАТЬИ
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДЫ
В ВОДОТОКАХ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ЗОНЕ ТРАССЫ ГАЗОПРОВОДА Л. Хохлова
научные интересы: химический состав и качество поверхностных вод Наличие данных отрицательного влияния строительства и эксплуатации газопроводов и компрессорных станций (КС) на водные экосистемы весьма ограничено, в то время как поверхностные воды достаточно чутко реагируют на антропогенные изменения. В сентябре 1999 и 2000 гг. было проведено рекогносцировочное обследование малых водотоков вдоль трассы газопровода на территории Республики Коми. Это большей частью небольшие речки и ручьи, притоки 2-3 порядка, относящиеся к бассейнам двух тиманских рек Вымь и Ижма (табл. 1) Отбор проб воды на химический анализ осуществляли с глубины 0.5 м в полиэтиленовые флаконы. На каждой станции в период отбора проб производили определение температуры воды, рН, растворенного в воде кислорода, биологического потребления кислорода (БПК5), фиксировали пробы воды для дальнейшего определения в них макро- и микроэлементов, содержания органических, биогенных и загрязняющих веществ. Химико-аналитические работы проводили в стационарных условиях по общепринятым методикам [5]. По существующей гидрохимической классификации [3] бассейны рек Ижма и Вымь относятся к Тимано-Вычегодскому (центральному) району. Тиман является как бы осью района и оказывает существенное влияние на характер грунтового питания поверхностных вод. Особенностью рек бассейна Выми и Ижмы является повышенная минерализация воды, обусловленная развитием в регионе гипсоносных и отчасти соленосных отложений. Прежде всего, в их водах повышена роль сильных анионов, в результате чего происходит обогащение вод солями сильных кислот, а именно сернокислым кальцием. В наибольшей степени эта характеристика относится к левым полугорным притокам рек Ижма и Вымь, истоки которых находятся в районе Тиманского кряжа. Другой отличительной особенностью региона, под влиянием которой идет процесс формирования химического состава поверхностных вод, является его сильная заболоченность [7]. Водотоки и водоемы, питающиеся главным образом атмосферными и болотными водами, очень бедны солями и имеют низкую минерализацию воды. Таким образом, диапазон колебаний минерализации в разных водоемах очень большой. В результате обследования водотоков, пересекающих трассу газопровода, были выявлены источники загрязнения и водные объекты, на которых это антропогенное воздействие сказывается в большей степени. Прежде всего, к ним относится р. Ижма. На период проводимого обследования минерализация воды составила 387.8 мг/дм3. Среди анионов доминировали гидрокарбонатные ионы (143.0 мг/дм3), но при этом сравнительно высокой была доля сульфатных ионов (74.1 мг/дм3) и хлоридов (63.0 мг/дм3). На исследуемом участке р. Ижма принимает стоки с очистных сооружений КС. Химический анализ воды, взятой из трубы, сбрасывающей стоки с КС, показал высокую минерализацию (613.3 мг/дм3) за счет повышения концентрации (табл. 2) всех основных анионов (Сl-, SO4-2-, HCO3-) и катионов (Ca2+, Mg2+, Na+K+). Возрастание концентрации ионов хлора, вероятнее всего, обусловлено тем, что в целях обеззараживания сточных вод на очистных сооружениях производится их хлорирование. В технологическом процессе котельной используются подземные воды, обогащенные ионами кальция и магния, определяющих жесткость воды. Нередко на котельных для связывания ионов кальция и магния в воду добавляют концентрированную серную кислоту. Образующиеся в результате химической реакции соли (CaSO4 и MgSO4) в конечном счете поступают на очистные сооружения и далее в р. Ижма, обогащая поверхностные воды ионами названных солей. Не исключено, что метод "голодной очистки" применяется и на котельной КС. Концентрация аммонийного азота в сточной воде, поступающей в р. Ижма, составила 1.28, нитратов – 5.1 мг/дм3. В самой реке ниже поступления загрязненных стоков эти показатели были в пределах нормы. Но и в сточных водах и в воде р. Ижма наблюдалось очень высокое содержание органического вещества, определяемого по ХПК (бихроматная окисляемость). В нефильтрованных пробах ХПК было равно 1446 (вода р. Ижма) и 1756 мг/дм3 (сточная вода), показатели истинно растворенного органического вещества (т.е. в отфильтрованной воде) соответственно составили 642 и 392 мг/дм3. Ориентируясь на первые значения, можно предположить массовое развитие фито- и зоопланктона, способных развиваться в загрязенных водах. Кроме того, не исключено осаждение мелких частичек органического вещества на взвешенных веществах, определение которых не проводилось. Минерализация воды в притоках р. Ижма (реки Ухта, Тобысь и руч. Крохаль), составила 197.2-314.8 мг/дм3. Химический состав воды гидрокарбонатно-кальциевый. В воде рек Ухта и Тобысь концентрация сульфатных ионов составила соответственно 84.1 и 32.0 мг/дм3, содержание хлоридов было незначительным. В воде руч. Крохаль, напротив, очень низким было содержание ионов SO42-, а концентрация ионов хлора составила 10.4 мг/дм3. Как уже указывалось выше, повышенная минерализация и разнообразие химического состава воды рек рассматриваемого региона, прежде всего, обусловлены участием грунтовых и подземных вод в питании поверхностных вод. Минерализация воды и концентрация гидрокарбонатных ионов определили слабощелочную реакцию среды (рН 7.9-8.0). Наименьшее содержание органического вещества зафиксировано в воде р. Ухта, где цветность воды составила 60°, а бихроматная окисляемость всего 10.2 мг/дм3. Цветность воды и ХПК в р. Тобысь и руч. Крохаль были немного выше. Содержание минерального фосфора и аммонийного азота во всех водотоках было в допустимых для рыбохозяйственных водоемов пределах, но в воде р. Тобысь наблюдалась высокая концентрация нитратов. Приток р. Ухта второго порядка – руч. Комбриель –относится к типу водотоков, в питании которых основная роль принадлежит болотным водам. Ручей характеризуется слабокислой реакцией среды (рН 6.7) и повышенной цветностью (184-188°). Минерализация воды при гидрокарбонатно-кальциевом составе достаточно низкая (46.9-62.1 мг/дм3). Концентрация аммонийного азота превысила ПДКрбхз в 1.6-1.8 раза. Низкая минерализация воды (59.3 мг/дм3) наблюдалась также в водоеме, расположенном на территории, подверженной воздействию тяжелой техники, используемой при ликвидации последствий аварии. Среди анионов здесь доминировали сульфатные ионы, а концентрации ионов кальция и натрия были примерно на одном уровне (табл. 2). Помимо того, что сульфатными ионами, как правило, обогащены болотные воды, здесь не исключена возможность насыщения воды ионами SO42- за счет поступления их с атмосферными осадками [1]. Техногенная нагрузка привела к изменению морфологических и физико-химических свойств почв, что, впоследствии, сказалось на формировании химического состава воды. В водоеме наблюдалась очень высокая цветность (1495°), что произошло вследствие насыщения воды почвенным гумусом (торфом). А особенно сильное повышение цветности в процессе разложения дает кора древесины. Гумусовые вещества плохо разлагаются в кислой среде (рН 6.4), чем и объясняется наличие такой высокой цветности в водоеме [6]. Насыщение воды органическим веществом гумусового происхождения объясняет также повышенные концентрации меди (34 ПДКрбхз) и марганца (35 ПДКрбхз), поскольку поступление микроэлементов в природные воды в виде комплексных соединений с гуминовыми кислотами, особенно в окрашенных водах, является большой вероятностью [2]. По минерализации (119.2-234.8 мг/дм3) и химическому составу (гидрокарбонатно-кальциевые) воды рек Иоссер, Ропча и Симва (притоки р. Вымь) были близки между собой. Щелочная реакция среды (рН 8.3-8.4) наблюдалась в воде р. Симва, что также объясняется более высокими значениями минерализации воды и концентрации ионов НСО3- (табл. 2). Воды этих рек имели повышенную цветность воды (104-224°). Бихроматная окисляемость воды р. Иоссер составила 26-33 мг/дм3, а в воде р. Ропча ХПК, равная 51 мг/дм3 до газопровода, после газопровода возросла – до 194 мг/дм3. Во втором створе глубина р. Ропча (около 0.5 м) была значительно меньше, чем в первом створе (1.5 м). Видимо, в результате лучшей прогреваемости водной толщи, большее развитие получили фито- и зообентос, а процессы разложения проходили более интенсивно. Слабощелочная реакция среды (рН 7.8) способствовала и процессу разложения гумусовых веществ, о наличии последних свидетельствует цветность воды в р. Ропча, равная 104-109°. Содержание минерального фосфора (0.006-0.016 мг/дм3) было незначительным, а концентрация аммонийного азота (0.42-0.55 мг/дм3) немного превышала ПДКрбхз в воде рек Иоссер и Симва. Повышение концентрации нитратов зафиксировано в воде р. Симва в створе выше газопровода (0.150 мг/дм3). Что касается азотистых соединений, то необходимо учитывать многообразие источников их поступления и особенности круговорота азота в природе. Источниками поступления азотистых веществ в водоемы могут быть почвы, атмосферные осадки, сточные воды, возможна и азотфиксация молекулярного азота. Преобладание нитратной формы азота над другими типично для водоемов с преобладанием автохтонного органического вещества [4]. Из загрязняющих компонентов в воде исследуемых водотоков отмечено отсутствие нефтепродуктов. Концентрация фенолов превысила допустимые нормы в 2-9 раз практически во всех водотоках, что объясняется, видимо, высоким содержанием в этих водах гумусовых соединений. Предполагается, что в состав гуминовых кислот входят и фенольные гидроокислы [6]. В сточной воде концентрация фенолов превысила ПДКрбхз в 24 раза. В этом случае наличие фенолов в воде носит антропогенный характер. Во всех водных объектах зафиксировано превышение норм по содержанию соединений меди в 11.6-34.0 раза. Концентрации кремния, цинка, марганца и свинца в основном были невысокими. Высокое содержание марганца отмечено в водоеме. Таким образом, по содержанию консервативных веществ воды бассейнов рек Ижма и Вымь близки между собой, поскольку на формировании химического состава сказывается геологическое строение Тиманского кряжа. Минерализация воды была в пределах 119.2-387.8 мг/дм3. Состав воды – гидрокарбонатно-кальциевый. К специфике района можно отнести повышенные концентрации ионов хлора и сульфатов, что может носить естественный характер – р. Ухта (сульфаты) или руч. Крохаль (хлориды). Другой отличительной особенностью региона является его сильная заболоченность. Водотоки и водоемы, питающиеся главным образом атмосферными и болотными водами, бедны солями и имеют низкую минерализацию воды. Таким образом, диапазон колебаний минерализации в разных водоемах региона очень большой. Характерным почти для всех водотоков является отсутствие или незначительное содержание минерального фосфора. Наблюдалось насыщение поверхностных вод органическим веществом, о чем свидетельствуют высокая цветность (60-1495°) и бихроматная окисляемость (до 642 мг/дм3); превышение предельно допустимых норм по фенолам – в 2-9, по меди – в 12-34 раза во всех водотоках и по марганцу – в 35 раз только в водоеме. Нарушение гидрологического режима наблюдается на водотоках, «перекрытых» трубопроводом. Выше трубопровода образуются затишные участки, подверженные эвтрофированию: высокие концентрации нитратов зафиксированы в воде р. Симва, а в ряде водотоков зарегистрировано повышение аммонийного азота (до 2.3 ПДКрбхз). Ниже трубопровода, как правило, водоток мелеет и уменьшается в размерах. Свою долю антропогенной нагрузки несут сточные воды, поступающие в р. Ижма с территории КС-10 и обогащенные ионами Cl- и SO42+, нитратами, аммонийным азотом и минеральным фосфором. Под воздействием сточных вод КС-10 наблюдалось повышение хлоридов и сульфатов в воде р. Ижма. ЛИТЕРАТУРА 1. Власова Т.А. Гидрохимия главных рек Коми АССР. Сыктывкар, 1988. 150 с. 2. Еременко В.Я. Спектрографическое определение микроэлементов (тяжелых металлов) в природных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 108 с. 3. Кучина Е.С. Химизм поверхностных вод // Производительные силы Коми АССР. Т. II. Ч. II. М., 1955. С. 138-153. 4. Лозовик П.А. Оценка качества воды, степени загрязнения и трофического состояния водоемов по химическим показателям // Современное состояние водных объектов Республики Карелия. Петрозаводск, 1998. С. 20-23. 5. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 540 с. 6. Скопинцев Б.А. Органическое вещество в природных водах (водный гумус). Л.: Гидрометеоиздат, 1950. 287 с. – (Тр. Гос. океанограф. ин-та). 7. Хохлова Л.Г. Гидрохимический режим р. Ижмы и ее притоков // Биогеографические проблемы развития Севера. С. 25-36. – (Коми фил. ГО СССР; Деп. ВИНИТИ № 1200-В-90 от 28.02.90).
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3562 посещений с 25.12.2002 |