Изучение динамики химического состава и органолептических свойств воды в Верхне-Тобольском водохранилище Костанайской области за 2013–2015 годы
Отправьте статью сегодня! Электронный вариант журнала выйдет 14 августа,печатный экземпляр отправим18 августа.

Изучение динамики химического состава и органолептических свойств воды в Верхне-Тобольском водохранилище Костанайской области за 2013–2015 годы

Поделиться в социальных сетях
211 просмотров
Библиографическое описание

Бекмухамбетова, А. С. Изучение динамики химического состава и органолептических свойств воды в Верхне-Тобольском водохранилище Костанайской области за 2013–2015 годы / А. С. Бекмухамбетова, О. И. Салатова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 6 (110). — С. 329-334. — URL: https://moluch.ru/archive/110/26875/ (дата обращения: 01.08.2021).



Возрастающая интенсивность использования водных ресурсов приводит к тому, что практически на всей территории Республики Казахстан фиксируется накопление загрязняющих веществ в водоемах замедленного стока, в водохранилищах.

Хозяйственное использование водоемов и их водосборов исторически сложилось в непосредственной близости к данным объектам. Вокруг водоемов располагаются многочисленные источники антропогенного воздействия и, кроме того, сельскохозяйственные угодья занимают значительные части водосборов. На значительной площади водосборов проводится выпас скота, а также многие из изученных водоемов используются для водопоя сельскохозяйственных животных.

Антропогенное воздействие на экосистемы водных объектов носит комплексный характер и результатом деятельности человека является изменение гидрологического режима, гидрохимического режима, количественных и качественных характеристик водохранилищ. В настоящее время, в связи с активной хозяйственной деятельностью человека, естественный гидрологический режим водоемов претерпевает большие изменения. Во-первых, распашка земель вокруг водоёмов приводит к усилению выноса органических и минеральных веществ из почвы в водотоки и водоемы. Во-вторых, применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве создает дополнительный поток биогенных элементов в водные объекты. В-третьих, в результате деятельности животноводческих хозяйств в экосистемы водных объектов попадает значительное количество органики и минеральных веществ. Все перечисленные факторы приводят к увеличению поступления органических и минеральных веществ в водоемы, что не может не сказаться на гидрохимическом режиме.

В связи с этим контроль качества вод на данных объектах, имеющих высокую социальную значимость, становится актуальным вопросом.

Целью нашей работы является оценка содержания химических веществ и органолептических качеств воды в Верхне-Тобольском водохранилище, в одном из основных водохранилищ Костанайской области, в разрезе трехгодичных наблюдений 2013–2015 годов.

Верхне-Тобольское водохранилище по объему является объектом многолетнего регулирования стока реки Тобол в Костанайской области. Построенное в 1972 году, оно предназначено для поддержания гарантированного стока реки, подпитки нижерасположенного Каратомарского и других водохранилищ, служащих источниками водоснабжения г. Рудного, г. Костаная и ряда других водопотребителей. Кроме того, река Тобол является трансграничным водотоком и по межгосударственному соглашению между республикой Казахстан и Россией в створе г. Кургана должен проходить сток реки Тобол заданного объема и качества. Площадь зеркала водохранилища 87,4 км². Максимальная глубина 30,0 м.1, с.115

Гидрохимический режим и качество воды в водохранилище определяются особенностями формирования стока в бассейне р. Тобол. По раннее проведенным исследованиям качество воды Верхне-Тобольского водохранилища определяется влиянием минерализованного стока р. Тобол и загрязнений, поступающих по р. Шортанды от г. Житикара, а также с.Денисовка, расположенных в его вершине. Довольно минерализованный сток поступает также от притока р. Котюбок и подземных минерализованных вод, окружающих водохранилище. В маловодные годы, при незначительном разбавлении паводком, в процессе испарения и довольно значительного питания минерализованными подземными водами, происходит увеличение минерализации поверхностных вод водохранилища, их вертикальная гидрохимическая стратификация. Наихудшее качество воды характерно для зимней межени, когда значительный объем пресной воды временно консервируется в ледовом покрове, а с глубиной минерализация увеличивается и на дне водохранилища превышает 2 г/дм3.

Для установления соответствия критериям требуемых показателей качества воды рыбохозяйственных водоемов использованы следующие нормативные документы: «Обобщенный перечень предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов», СТ РК ГОСТ Р 51592–2003 «Вода. Общие требования к отбору проб», ГОСТ 17.1.5.05–85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков».

Испытание полученных проб проводилось согласно аттестованным методикам выполнения анализов в испытательной лаборатории, аккредитованной в соответствии с Законом Республики Казахстан «О техническом регулировании».

В настоящей научно-исследовательской статье мы провели анализ состояния качества поверхностных вод в Верхне-Тобольском водохранилище на базе лаборатории отдела лабораторно-аналитического контроля Республиканского государственного учреждения «Департамент экологии по Костанайской области». В своей работе мы использовали данные результатов анализов, полученных за 2013–2015 гг. (таблица 1)..3

Таблица 1

Характеристика качества воды вВерхне-Тобольском водохранилище по химическим иорганолептическим показателям за 2013–2015 гг

Перечень показателей

ПДК рыб-хоз

2013г

2014г

2015г

Среднее значение за 2013–2015 годы

1

2

3

4

5

6

7

1

Цветность, град.

35

20,34

32,60

38,99

30,643

2

Прозрачность, см

-

22,0

16,0

15,83

17,943

3

Запах, балл

-

0

0

0

0,0

4

рН, ед.

6,5–8,5

6,9

7,4

8,2

7,50

5

Жесткость, моль/л

7

5,1

7,0

5,2

5,767

6

БПК5, мг/дм3

2

1,0

4,0

2,5

2,5

7

ХПК, мг/дм3

-

30,8

80,98

36,17

49,317

8

Кальций, мг/дм3

180

59,1

40,45

45,067

48,206

9

Магний, мг/дм3

40

21,1

45,75

37,25

34,7

10

Хлориды, мг/дм3

300

216,2

233,95

195,6

215,25

11

Сульфаты, мг/дм3

100

109,9

162,8

88,067

120,256

12

Минерализация, мг/дм3

1000–1500

755,9

852,95

446,7

685,183

13

Гидрокарбонаты, мг/дм3

-

186,1

192,2

181,4

186,567

14

Азот аммонийный, мг/дм3

0,4

0

0,295

0,177

0,157

15

Нитриты, мг/дм3

0,08

0

0,0045

0,008

0,004

16

Нитраты, мг/дм3

40

0,18

0,535

0,38

0,365

17

Фосфаты, мг/дм3

0,2

0,06

0,035

0,14

0,078

18

Железо общее, мг/дм3

0,01

0,07

0,445

0,184

0,233

19

Марганец, мг/дм3

0,01

0,086

0,47

0,02

0,192

20

Нефтепродукты, мг/дм3

0,05

0

0

0,072

0,024

По результатам нашего исследования органолептические свойства воды в 2013 году, по различным показателям находились в удовлетворительном состоянии. В 2014 году они были в пределах допустимой нормы, но цветность воды увеличилась на 38 %, показатель рН возрос на 7 %, прозрачность воды ухудшилась на 27 %, т. е., произошло незначительное снижение качества воды по органолептическим показателям. А 2015 год оказался еще более неблагоприятным: цветность в сравнении с 2014 годом ухудшилась на 19 %, а с 2013годом, почти в 2 раза. Характер рН среды изменился со слабо-кислой до слабо-щелочной, прозрачность воды осталась на уровне 2014 года. Запах в исследуемый период мы не обнаружили.

Результаты исследований по химическим показателям также оказались не однозначными. Концентрации химических веществ по всем этапам исследования представлены в среднем по общему количеству проб, отобранных в разное время года.

По первому году исследования (2013) были выявлены превышения нормативов предельно-допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного значения: по сульфатам в 1,1 раза, по железу общему в 7 раз (при нормативе ПДК — 0,01 мг/дм3), по марганцу в 8,6 раз (ПДК — 0,01 мг/дм3). По остальным ингредиентам показатели были в пределах нормы, т. е. не находились в критической близости от установленных критериев. 2

Наиболее неблагоприятным периодом для наших исследований оказался 2014год. Мы обнаружили, что произошло заметное увеличение химических веществ практически по всем исследуемым параметрам: содержание нитратов на 197,2 % (0,535 мг/дм3), увеличение магния на 118 % (45,75 мг/дм3), хлоридов на 8 % (233,95 мг/дм3), сульфатов на 48 % (162,8 мг/дм3), гидрокарбонатов (192,2 мг/дм3), железа общего на 535,7 %(0,445 мг/дм3), марганца на 446, % (0,04665 мг/дм3),общая минерализация заметно возросла на 13 % (852,95 мг/дм3), содержание только двух компонентов уменьшилось: фосфатов на 41,7 % (0,035 мг/дм3), кальция на 32 % (40,45 мг/дм3).

Нами так же был выявлен факт наличия азота аммонийного (0,295 мг/дм3), нитритов (0,0045 мг/дм3). В виду роста показателей группы азота увеличилось и содержание химического потребления кислорода на 162,9 % (80,98 мг/дм3), а биологическое потребление кислорода возросло на 400 % (4,0мг/дм3).

Факт превышения нормативов предельно-допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного назначения был установлен по БПК5 в 2 раза, магния в 1,1 раза, сульфатам в 1,63 раза, железа общего в 44,5 раз (при нормативе ПДК — 0,01 мг/дм3), марганца в 46,65 раз (ПДК — 0,01 мг/дм3). По остальным ингредиентам показатели также увеличились, но за границы нормативов не вышли. 2

В 2014 году в водохранилище также была зафиксирована наиболее высокая жесткость воды.

Исследования химических веществ в 2015 году оказались следующими. Показатель жесткости воды остался на уровне 2013 года, и его значение равнялось 5,2 ммоль/дм3. Было отмечено накопление концентрации нитритов до 0,008 мг/дм3, фосфатов до 0,14 мг/дм3 в сравнении с двумя предыдущими годами исследований, снижение концентрации азота аммонийного до 0,177 мг/дм3, нитратов до 0,38 мг/дм3. Уровень кальция достиг среднего значения за предыдущие два года и составил 45,1 мг/дм3, магния 37,25 мг/дм3.

В ходе экспериментальной работы был отмечен факт уменьшения уровня минерализации практически в 2 раза, как следствие снижения концентрации хлоридов до 195,6 мг/дм3 и сульфатов до 88,067 мг/дм3. Содержание гидрокарбонатов 186,1 мг/дм3 значительно не изменилось. Также зарегистрированы средние значения по показателям железа общего и марганца за 2013 и 2014 годы:0,184 мг/дм3, 0,02 мг/дм3 соответственно.

Химическое потребление кислорода исследуемых проб уменьшилось в сравнении с 2014 годом и достигло уровня 2013 года. Такая же тенденция отмечена и с биологическим потреблением кислорода в течение 5 суток (БПК5), показания равнялись 2,5 мг/дм3.

В процентном соотношении картина изменения химического состава водных образцов за 2015 год выглядит следующим образом. Снижение произошло по большому количеству параметров: ХПК на 55,33 %, магния на 20 %, хлоридов на 16 %, сульфатов на 46 %, азота аммонийного на 40 %, нитратов на 29 %, железа общего на 58 %, марганца на 95,7 %. А факт превышения нормативов предельно-допустимых концентраций для водоемов рыбохозяйственного назначения был установлен по следующим параметрам: БПК5 в 1,25 раза, наибольшее значение для железа общего в 18,4 раза (при нормативе ПДК — 0,01 мг/дм3), марганца в 2 раза (ПДК — 0,01 мг/дм3). По остальным ингредиентам показатели находились в норме.

Сравнив данные полученные за три года исследования (2013–2015гг) мы выявили следующую закономерность:

Величины ХПК и БПК5по средним показателям за три года в Верхне-Тобольском водохранилище подтверждают факт отсутствия сильного антропогенного воздействия, и условное отклонение БПК5 от норматива ПДК говорит о небольших концентрациях органических соединений в исследуемых образцах. Динамика величины ХПК и БПК5 представлена на рисунке 1.

Рис. 1.Содержание трудно- и легкоокисляемых органических веществ в Верхне-Тобольском водохранилище, р.Тобол за 2013–2015гг, мг/дм3

Отсутствие факта летучих пахнущих веществ, выделяющихся в результате процессов жизнедеятельности водных организмов при биохимическом разложении органических веществ в аэробных и анаэробных условиях; химическом взаимодействии компонентов, содержащихся в воде; достаточно высокая прозрачность воды, т. е. низкое содержание в ней различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ свидетельствуют об отсутствии загрязнения водного объекта промышленными сточными водами.

Лабораторные данные по минерализации поверхностных вод оказались следующими: показатели изменяются от 852,95 до 446,7 мг/дм3, жесткость от 5,1–7,0 ммоль/ дм3. Нами были установлены колебания минерализации, причем, в 2014 году регистрируется максимальное значение. В 2015г наблюдается уменьшение по всем анионам и катионам (рисунок 2).

Рис. 2. Содержание минерализации (суммы солей), в т. ч. анионов и катионов в в Верхне-Тобольском водохранилище, р.Тобол за 2013–2015гг, мг/дм3.

Повышение концентрации нитратов, азота аммонийного, железа общего, ХПК, БПК5, возможно связано с поверхностно-ливневым стоком с водосборных площадей, приводящее к загрязнению поверхностных вод.

Рис. 3. Содержание биогенных загрязняющих веществ в Верхне-Тобольском водохранилище, р.Тобол за 2013–2015гг, мг/дм3

Согласно полученным данным, содержание биогенных загрязняющих веществ, характеризующих антропогенное влияние на Верхне-Тобольское водохранилище, было наиболее высоким в 2014 году. По итогам 2015 года содержание фосфатов достигло уровня средней концентрации за 3 годичный период, содержание нитратов, азота аммонийного уменьшилось по сравнению с 2014 годом, но превысило уровень 2013 года.

В процессе исследования нами неоднократно было установлено высокое содержание тяжелых металлов в Верхне-Тобольском водохранилище. Превышения по тяжелым металлам — железу, марганцу, и повышенное содержание солей определяется в грунтовых водах, участвующих в питании реки Тобол и ее притоков в зимнюю межень, а также в период отсутствия атмосферных осадков в летний период обусловлены неблагоприятным геохимическим фоном водосборной территории. (рисунок 4).

Рис. 4. Содержание тяжелых металлов в Верхне-Тобольском водохранилище, р.Тобол за 2013–2015 гг, мг/дм3

Основной источник тяжелых металлов в поверхностных водах — подземные воды, питающие реки, которые содержат высокие концентрации тяжелых металлов за счет поступления из бурожелезняковых руд аятской свиты и других водовмещающих пород в районе размещения водохранилища.

Высокий уровень минерализации (в том числе хлориды, сульфаты) и наличие в поверхностных водах тяжелых металлов ранее уже отмечалось в научных трудах В. К. Дейнека(2010г.), М. Б. Едигенова и других авторов. Данное обстоятельство является характерным для района размещения исследуемых водохранилищ (повышенный уровень минерализации способствует растворению тяжелых металлов из почвенных комплексов и иловых отложений). 1,с.127

Необходимо отметить факт присутствия нефтепродуктов в испытуемых образцах 2015 года, которые в 2013–2014 году не выявлялись, что подтверждает антропогенное влияние на рыбохозяйственный объект.

Подводя итоги трехгодичных исследований качества воды в Верхне-Тобольском водохранилище можно сделать вывод, что основные показатели химических веществ находятся в пределах допустимого. Загрязнения водохранилища техногенного и прочего характера представляют собой: азот аммонийный (0,177–0,295мг/дм3), нитраты (0,18–0,535мг/дм3), нитриты (0,0045–0,008мг/дм3), фосфаты (0,06–0,14мг/дм3), нефтепродукты (0,072мг/дм3). Увеличение содержания биогенных веществ также свидетельствует об их техногенном приращении.

Подтверждается факт присутствия тяжелых металлов в поверхностных водах за счет питания водохранилищ грунтовыми водами с высоким содержанием общего железа, марганца и других металлов.

Наиболее неблагоприятным по показателям загрязняющих веществ в воде оказался 2014 год.

Органолептические свойства воды в течение трех лет, по различным показателям находились в удовлетворительном состоянии, но прослеживается тенденция к стабильному ухудшению качества воды.

Результаты исследований подтверждают негативное антропогенное воздействие на изученное водохранилище. На основании химических анализов установлен факт увеличения и снижения в последующем содержания некоторых загрязняющих веществ. Это свидетельствует о течении химических и биохимических процессов в водной среде, как доказательство способности самого водохранилища восстанавливать после загрязнения свои природные свойства.

Литература:

  1. Дейнека В. К. «Река Тобол в Казахстане», монография. Костанай. Костанайский печатный двор, 2010, 336с.
  2. Обобщенный перечень предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. 09.08.1990г Министерство рыбного хозяйства СССР, Москва 1990г.
  3. Протоколы результатов анализов Испытательной лаборатории отдела лабораторно-аналитического контроля Республиканского государственного учреждения «Департамент экологии по Костанайской области», 2013–2015гг.
Похожие статьи
Бекмухамбетова Айгуль Сагындыковна
Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов Верхнетобольского и Каратомарского водохранилищ Костанайской области
Экология
2016
Жанабергенова Дарья Руслановна
Интегральная оценка качества воды
Экология
2015
Шупаловская Мария Александровна
Рекреационное водопользование города Могилёва
География
2018
Лазарева Дарья Викторовна
Влияние уровня воды на изменение гидрохимических показателей в реке Вах Ханты-Мансийского автономного округа
Экология
2015
Тиркашева Мукаддас Бахромовна
Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных вод в месторождениях Нурата-Туркестанского региона
Сельскохозяйственные науки
2015
Шеркузиева Гузаль Фахритдиновна
Проблемы загрязнения водохранилищ в условиях Узбекистана
Спецвыпуск
2017
Артыкова Фарида Якубовна
К вопросу восстановления расходов воды в реке Зеравшан (гидропост Дупули) по реке-аналогу Сох (гидропост Сарыканда) и оценка изменений стока по длине реки
География
2017
Горский Владимир Евгеньевич
Основные показатели загрязнения родниковых вод
Экология
2017
Бекмухамбетова Айгуль Сагындыковна
Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов Верхнетобольского и Каратомарского водохранилищ Костанайской области
Экология
2016
Жанабергенова Дарья Руслановна
Интегральная оценка качества воды
Экология
2015
Шупаловская Мария Александровна
Рекреационное водопользование города Могилёва
География
2018
Лазарева Дарья Викторовна
Влияние уровня воды на изменение гидрохимических показателей в реке Вах Ханты-Мансийского автономного округа
Экология
2015
Тиркашева Мукаддас Бахромовна
Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных вод в месторождениях Нурата-Туркестанского региона
Сельскохозяйственные науки
2015
Шеркузиева Гузаль Фахритдиновна
Проблемы загрязнения водохранилищ в условиях Узбекистана
Спецвыпуск
2017
Артыкова Фарида Якубовна
К вопросу восстановления расходов воды в реке Зеравшан (гидропост Дупули) по реке-аналогу Сох (гидропост Сарыканда) и оценка изменений стока по длине реки
География
2017
Горский Владимир Евгеньевич
Основные показатели загрязнения родниковых вод
Экология
2017
публикация
№6 (110) март-2 2016 г.
дата публикации
март-2 2016 г.
рубрика
Экология
язык статьи
Русский
Опубликована
Похожие статьи
Бекмухамбетова Айгуль Сагындыковна
Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов Верхнетобольского и Каратомарского водохранилищ Костанайской области
Экология
2016
Жанабергенова Дарья Руслановна
Интегральная оценка качества воды
Экология
2015
Шупаловская Мария Александровна
Рекреационное водопользование города Могилёва
География
2018
Лазарева Дарья Викторовна
Влияние уровня воды на изменение гидрохимических показателей в реке Вах Ханты-Мансийского автономного округа
Экология
2015
Тиркашева Мукаддас Бахромовна
Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных вод в месторождениях Нурата-Туркестанского региона
Сельскохозяйственные науки
2015
Шеркузиева Гузаль Фахритдиновна
Проблемы загрязнения водохранилищ в условиях Узбекистана
Спецвыпуск
2017
Артыкова Фарида Якубовна
К вопросу восстановления расходов воды в реке Зеравшан (гидропост Дупули) по реке-аналогу Сох (гидропост Сарыканда) и оценка изменений стока по длине реки
География
2017
Горский Владимир Евгеньевич
Основные показатели загрязнения родниковых вод
Экология
2017
Бекмухамбетова Айгуль Сагындыковна
Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов Верхнетобольского и Каратомарского водохранилищ Костанайской области
Экология
2016
Жанабергенова Дарья Руслановна
Интегральная оценка качества воды
Экология
2015
Шупаловская Мария Александровна
Рекреационное водопользование города Могилёва
География
2018
Лазарева Дарья Викторовна
Влияние уровня воды на изменение гидрохимических показателей в реке Вах Ханты-Мансийского автономного округа
Экология
2015
Тиркашева Мукаддас Бахромовна
Структурно-гидрогеологический анализ формирования подземных вод в месторождениях Нурата-Туркестанского региона
Сельскохозяйственные науки
2015
Шеркузиева Гузаль Фахритдиновна
Проблемы загрязнения водохранилищ в условиях Узбекистана
Спецвыпуск
2017
Артыкова Фарида Якубовна
К вопросу восстановления расходов воды в реке Зеравшан (гидропост Дупули) по реке-аналогу Сох (гидропост Сарыканда) и оценка изменений стока по длине реки
География
2017
Горский Владимир Евгеньевич
Основные показатели загрязнения родниковых вод
Экология
2017