Описание исследования

Описание исследования

Качественный состав вод малых рек региона Севастополя (Черная, Бельбек, Кача) представлен содержанием главных ионов и минерализации, соединениям азота разной степени окисленности (аммонийный азот, нитритный азот, нитратный азот), фосфатам, органическим соединениям (по БПК₅, ХПК) и параметрам, характеризующим антропогенное воздействие на речную систему (СПАВ, нефтепродукты).

На рисунке 1 приведена динамика изменения концентрации главных ионов по сезонам на реках региона Севастополя, что позволяет определить динамику изменения этих ионов во времени.

Рис. 1. Динамика изменения содержания главных ионов в водах малых рек Севастополя по сезонам

Анализируя график динамики изменения концентрации главных ионов по сезонам, можно сказать, что средние сезонные изменения содержания главных ионов выражены слабо.

Воды р.Черной и Бельбек относятся к водам средней минерализации. В среднем содержание растворенных солей составляет 281 мг/л и 423 мг/л, что позволяет отнести р.Черная и р.Кача к пресным гипогалинным водам. В минеральном составе р.Бельбек преобладают сульфат-ионы, они превышают в 1,7 раза содержание хлорид-ионов. Это соотношение сохраняется во все сезоны наблюдения.

В составе растворенных солей ионы кальция преобладают над ионами магния. В водах р.Черной это превышение достигает 5, а в р.Бельбек 1,7 раза. В целом же, в пределах определяемых параметров, в р.Черной и р.Бельбек преобладают ионы кальция и сульфат-ионы. Их содержание превышает сумму ионов магния и хлорид ионов в 2,5 и 2,1 раза соответственно, что позволяет их отнести к сульфатно-кальциевому типу.

Воды р.Кача более минерализованы, чем в р.Черная и р.Бельбек. Сухой остаток достигает здесь в среднем 700 мг/л. За период с 2012 г. до 2015 г. отмечалось четко выраженная тенденция в сторону повышения минерализации воды в Каче. В водах р. Кача преобладают анионы: сульфаты и хлориды, поэтому по критериям ионного состава воды, они относятся к олигогалинным.

Изменение концентрации главных ионов в зависимости от сезона связано с уровенным режимом реки и сезонными изменениями стока ее притоков.

Изменение концентраций главных ионов в р.Черная и р.Кача выражено слабо. Так содержание ионов магния и хлор-ионов остается практически неизменным: 26 и
12 мг/л соответственно. Содержание сульфатов колеблется с 29 до 39 мг/л; кальция – с 55 до 65 мг/л.

В р.Кача содержание хлорид-ионов, и катионов магния практически не изменяется. Содержание хлоридов варьирует в пределах от 90 до 110 мг/л, магния – 50-60 мг/л. Весной наблюдается резкое уменьшение концентрации сульфат-ионов с 220 до 160 мг/л а также катионов кальция с 110 до 78 мг/л. Этот процесс продолжается вплоть начала зимы.

Более наглядную картину дает график изменения концентрации главных ионов в р. Бельбек по сезонам. В осенне-зимний период преобладает дождевое питание. В этот период наблюдается понижение содержания катионов и анионов. Весной и летом, в связи с переходом реки на питание подземными водами, минерализация резко возрастает. Это обусловлено выходом на поверхность в районе от с. Верхнесадового до помологической станции, дренажных вод, где исторически отмечается высокое стояние подземных вод. Дренажные воды, питающие Бельбек, характеризуются высокой концентрацией ионов кальция, который в 4 раза превышает концентрацию ионов магния, а также наличием хлоридов и сульфатов, средняя концентрация каждого из которых в дренажных водах достигает 130,0 мг/л.

Следует учитывать, что водность реки на протяжении года изменяется в границах 50% и в значительной мере связана с объемом отбора воды на потребности мелиорации, которая, в среднем, составляет в год для р.Бельбек 27,6 млн. куб.м и сбросом дренажных вод.

Подводя итог анализу динамики изменения главных ионов в пределах рассматриваемых параметров, следует отметить, что содержание главных ионов в реках региона Севастополя не превышает ПДК.

Содержание органических веществ в реках региона Севастополя определялось по биологическому потреблению кислорода за 5 суток (БПК₅) и по ХПК (рисунок 2).

Рис. 2. Динамика изменения БПК₅ и ХПК в водах малых рек Севастополя по сезонам

БПК, то есть использование кислорода на биохимическое окисление органических веществ при участии микроорганизмов, является одним из важнейших показателей степени загрязнения воды. Максимально допустимая концентрация БПК₅ составляет 3 мгО₂/л. Как известно, в незагрязненных водах БПК₅ обычно составляет 0,5-1 мгО₂/л. Количество органических веществ, судя по данным определения БПК и ХПК в р.Черной составляет 1,94 и 35,875 мгО₂/л соответственно. По сезонам содержание органики изменяется незначительно. Значения ХПК в водах р.Черной во все сезоны превышали ПДК (30 мгО₂/л) и в среднем составляли 35 мгО₂/л.

По течению р.Черной содержание органических веществ увеличивается после впадения в нее основного притока – р.Байдарки и после сброса сточных вод поселка Сахарная Головка. Еще более наглядно прослеживается антропогенное происхождение органического вещества в р.Бельбек, когда после сброса в нее сточных вод с очистных сооружений с.Фронтового и очистных сооружений помологической станции потребление кислорода увеличилось. Средние значения ХПК в р.Бельбек составляли 56,4 мг О₂/л.

Значение БПК₅ и ХПК в р.Кача на определяемых двух створах значимо не различалось. По содержанию легкоусвояемой органики (по БПК₅) значительных колебаний в водах р.Кача не выявлено: от 2,3 до 2,8 мг/л, что же касается содержания других органических веществ (по ХПК), то средние их значения превышали допустимые для хозяйственно-бытового назначения в 1,2 раза, что составляет 37 мгО₂/л.

При этом колебания органических веществ по ХПК составляют от 48 мгО₂/л в осенне-зимний до 17 мгО₂/л в весенне-летний.

Таким образом, во всех рассматриваемых реках наблюдается превышение содержания ХПК.

Динамика изменения антропогенных загрязнителей представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Динамика изменения концентрации спав и нефтепродуктов по сезонам в водах малых рек
региона Севастополя

В целом наиболее загрязненными нефтепродуктами являются воды р.Бельбек. Среднее содержание нефтепродуктов в них составляет 0,65 мг/л, что превышает установленную ПДК в 2 раза. Наибольшее содержание нефтепродуктов в реке Бельбек наблюдается ниже сбросов канализационных очистных сооружений.

Река Черная – наиболее чистая из рассматриваемых по содержанию нефтепродуктов, средняя концентрация которых составляет 0,097 мг/л. Пробы, взятые по течению реки, свидетельствуют о непревышении содержания нефтепродуктов установленным ПДК. Наибольшее значение содержания нефтепродуктов (0,14 мг/л) зафиксировано после гидроузла №3.

На основании приведенных показателей можно проследить динамику каждого из них по сезонам, распределение их по течению. Однако, величины отдельных показателей не дают целостного представления о качестве воды.

Для экологической оценки качества вод малых рек региона была использована «Методика комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям», которая позволила однозначно скалярной величиной оценить загрязненность воды одновременно по широкому перечню ингредиентов и показателей качества воды и классифицировать воду по степени загрязненности.

Характеристика качества вод представлена на основании расчетов удельного комбинаторного индекса загрязненности воды, которая построена по принципу разделения вод на пять классов (таблица 1).

Химический анализ вод малых рек проводился по 16 ингредиентам перечня 1 методики [8], в который входит: растворенный в воде кислород; БПК₅(О₂), ХПК, фенолы, нефтепродукты, нитрит-ионы ( ), нитрат-ионы ( ), аммоний ион ( ), железо общее, медь (Cu²⁺), цинк (Zn²⁺), никель (Ni²⁺), марганец (Mn²⁺), хлориды, сульфаты.

Таблица 1 - Классификация качества воды водотоков по значению удельного комбинаторного индекса загрязненности воды [4]

Класс и разряд	Характеристика состояния загрязненности воды	Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды
		без учета числа КПЗ	в зависимости от числа учитываемых КПЗ
		без учета числа КПЗ	1 (k = 0,9)	2 (k = 0,8)	3 (k = 0,7)	4 (k = 0,6)	5 (k = 0,5)
1-й	Условно чистая		0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
2-й	Слабо загрязненная	(1; 2]	(0,9; 1,8]	(0,8; 1,6]	(0,7; 1,4]	(0,6; 1,2]	(0,5; 1,0]
3-й	Загрязненная	(2; 4]	(1,8; 3,6]	(1,6; 3,2]	(1,4; 2,8]	(1,2; 2,4]	(1,0; 2,0]
разряд «а»	загрязненная	(2; 3]	(1,8; 2,7]	(1,6; 2,4]	(1,4; 2,1]	(1,2; 1,8]	(1,0; 1,5]
разряд «б»	очень загрязненная	(3; 4]	(2,7; 3,6]	(2,4; 3,2]	(2,1; 2,8]	(1,8; 2,4]	(1,5; 2,0]
4-й	Грязная	(4; 11]	(3,6; 9,9]	(3,2; 8,8]	(2,8; 7,7]	(2,4; 6,6]	(2,0; 5,5]
разряд «а»	грязная	(4; 6]	(3,6; 5,4]	(3,2; 4,8]	(2,8; 4,2]	(2,4; 3,6]	(2,0; 3,0]
разряд «б»	грязная	(6; 8]	(5,4; 7,2]	(4,8; 6,4]	(4,2; 5,6]	(3,6; 4,8]	(3,0; 4,0]
разряд «в»	очень грязная	(8; 10]	(7,2; 9,0]	(6,4; 8,0]	(5,6; 7,0]	(4,8; 6,0]	(4,0; 5,0]
разряд «г»	очень грязная	(10; 11]	(9,0; 9,9]	(8,0; 8,8]	(7,0; 7,7]	(6,0; 6,6]	(5,0; 5,5]
5-й	Экстремально грязная	(11; ∞]	(9,9; ∞]	(8,8; ∞]	(7,7; ∞]	(6,6; ∞]	(5,5; ∞]

Вычисленные предварительным обследованием коэффициенты комплексности загрязненности вод для рек Черная, Бельбек и Кача позволяют сделать вывод о загрязнении этих рек по нескольким ингредиентам и показателям качества воды.

Результаты расчетов комбинаторного индекса загрязненности вод рек Черная, Бельбек и Кача представлены в таблицах
2-4, где С – концентрация вещества, ПДК – предельно-допустимая концентрация вещества, n_j - данные по числу определений, n_j' - данные по числу определений, превышающих ПДК.

Таблица 2. Расчет комбинаторного индекса загрязненности воды реки Черная

	С, мг/л	ПДК, мг/л	n_j	n_j'
Кислород	7,6-8,0				0,00	0,00	0,00		0,00
Сульфаты	30-40				0,00	0,00	0,00		0,00
Хлориды	21-30				0,00	0,00	0,00		0,00
ХПК	31-40				75,00	17,06	1,07		1,00
БПК₅	1-2				6,25	1,20	0,08		1,00
Азот аммонийный	0,1-0,2	0,5			0,00	0,00	0,00		0,00
Нитриты	0,006-0,1				0,00	0,00	0,00		0,00
Нитраты	1,01-2,5				0,00	0,00	0,00		0,00
Фенолы	менее 0,001	0,001			0,00	0,00	0,00		0,00
Железо	0,2-0,4	0,3			31,25	6,00	0,38		1,00
Медь	0,01-0,07	0,1			6,25	1,00	0,06		1,00
Цинк	0,09-0,03				0,00	0,00	0,00		0,00
Марганец	менее 0,1	0,1			0,00	0,00	0,00		0,00
Никель	менее 0,002	0,002			0,00	0,00	0,00		0,00
Нефтепродукты	0,08-0,10	0,3			0,00	0,00	0,00		0,00
СПАВ	0,05-0,08	0,5			0,00	0,00		0,00		0,00

Таблица 3. Расчет комбинаторного индекса загрязненности воды реки Бельбек

	С, мг/л	ПДК, мг/л	n_j	n_j'
Кислород	7,9-9,9				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Сульфаты	66-120				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Хлориды	29-52				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
ХПК	21-57				75,00	25,00	1,56	1,50	6,0
БПК₅	2,2-3,1				31,25	2,00	0,13	1,00	3,0
Азот аммонийный	0,09-0,42	0,5			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Нитриты	0,1-0,2				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Нитраты	12-18				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Фенолы	менее 0,001	0,001			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Железо	0,7-1,2	0,3			100,00	58,00	3,63	2,70	2,7
Медь	0,015-0,022	0,1			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Цинк	0,008-0,33				0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Марганец	менее 0,1	0,1			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Никель	менее 0,002	0,002			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0
Нефтепродукты	0,5-0,76	0,3			100,00	40,00	2,50	2,50	10,0
СПАВ	0,11-0,14	0,5			0,00	0,00	0,00	0,00	0,0

Таблица 4. Расчет комбинаторного индекса загрязненности воды реки Кача

	С, мг/л	ПДК, мг/л	n_j	n_j'
Кислород	9,0-10,0				100,00		36,00	2,25	0,00	0,00
Сульфаты	160-220				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Хлориды	90-110				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
ХПК	17-48				81,25		35,00	2,19	2,00	8,00
БПК₅	2,3-2,8				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Азот аммонийный	0,11-0,25	0,5			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Нитриты	0,09-0,18				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Нитраты	14-19				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Фенолы	менее 0,001	0,001			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Железо	0,07-0,9	0,3			42,00	3,7	58,00	3,63	2,80	10,36
Медь	0,002-0,025	0,1			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Цинк	0-0,045				0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Марганец	менее 0,1	0,1			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Никель	менее 0,002	0,002			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
Нефтепродукты	0,06-0,18	0,3			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00
СПАВ	0,12-0,22	0,5			0,00		0,00	0,00	0,00	0,00

На основании данных второй и третьей граф определялась повторяемость случаев превышения ПДК (a_i). По значениям повторяемости на основе справочных таблиц [8] был определен частный оценочный балл (S_a). Рассчитана кратность превышения ПДК в тех результатах анализа, где оно имеет место (Σβ_i). Определено среднее значение кратности превышения ПДК только по тем пробам, где есть нарушение нормативов ( ).

По значениям средней кратности превышения ПДК на основе справочных таблиц методики [8] определен частный оценочный балл ( )и обобщенные оценочные баллы по каждому ингредиенту (S_i). Значения комбинаторного индекса загрязненности воды определяли как сумму обобщенных оценочных баллов по каждому ингредиенту. Затем вычисляли удельный комбинаторный индекс загрязненности воды.

Так как в воде реки Черная отсутствуют критические показатели загрязнения, то коэффициент запаса был равен 1. В соответствии с классификацией качества воды водотоков по значению удельного комбинаторного индекса загрязненности (таблица 1) воды реки Черная относятся к условно чистым (класс 1).

К критическим показателям загрязнения вод реки Бельбек относят нефтепродукты, при этом коэффициент запаса равен 0,9. В соответствии с классификацией качества воды водотоков по значению удельного комбинаторного индекса загрязненности воды реки Бельбек относятся к слабо загрязненным (класс 2).

К критическим показателям загрязнения вод реки Кача относят содержание железа, таким образом, коэффициент запаса равен 0,9.

В соответствии с таблицей 1 воды реки Кача относятся к слабо загрязненным (класс 2).

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒