Исследование качества воды Истринского водохранилища по химическим и микробиологическим показателям | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 6 июля, печатный экземпляр отправим 10 июля.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Исследование качества воды Истринского водохранилища по химическим и микробиологическим показателям / Е. В. Фомичева, И. Н. Карзова, Е. Г. Захарова [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 6 (348). — С. 96-101. — URL: https://moluch.ru/archive/348/78347/ (дата обращения: 24.06.2024).



Качество воды — общая проблема практически для всех регионов России, особенно крупных мегаполисов. Водоснабжение большинства крупных городов в нашей стране основано на использовании водных ресурсов поверхностных и подземных источников. Изучено качество поверхностных вод Истринского водохранилища по химическим и микробиологическим показателям.

Ключевые слова: цветность воды, окисляемость, нитриты, нитраты, колиформные бактерии.

Вода является очень важным и наиболее уязвимым компонентом окружающей среды. Водные ресурсы относятся к категории возобновляемых и самых обильных на Земле, и в третьем тысячелетии они приобрели значение стратегических. Пресная вода имеет ограниченность и неравномерное природное распределение по земной поверхности, а ее загрязнение является глобальной ресурсной проблемой человечества. Но основная угроза возникновения водного голода заключается не в нехватке водных ресурсов (считается, что в настоящее время используется всего около 10 % мировых запасов пресных вод), а в загрязнении основных источников водоснабжения — поверхностных и подземных вод. Подсчитано, что объем сбрасываемых в водный бассейн суши промышленных и коммунальных сточных вод составляет в настоящее время порядка 2000 км 3 в год, т. е. почти 5 % ежегодного речного стока земного шара, из которых более 20 % без какой-либо очистки. Известно, что до 80 % заболеваний человека связано с потреблением загрязненной воды.

Для обеспечения водой г. Москвы и Московской области создан комплекс, состоящий из 15 водохранилищ и двух крупных каналов, соединяющих Волжский источник водоснабжения. Истринское водохранилище входит в состав данного комплекса. Эта система водоснабжения базируется в том числе и на использовании поверхностных вод. Использование поверхностных вод во многом определено историческим развитием системы водоснабжения и в настоящее время обусловливает появление проблем, связанных с качественным составом воды.

Целью работы является исследование состояния поверхностных вод Истринского водохранилища по химическим и микробиологическим показателям. В работе использовались общепринятые методики гидрохимии и микробиологии, позволяющие осуществить отбор проб воды и оценить ее качество по стандартным показателям (гидрохимическим и санитарно-микробиологическим). При обработке результатов исследования использованы методы математикой статистики [1,4].

Исследования качества воды Истринского водохранилища проводились в Рублевском отделении центра контроля качества воды, расположенном на Рублёвской станции водоподготовки АО «Мосводоканал» по пяти показателям: цветности, окисляемости, нитритам, нитратам и присутствию колиформных бактерий — бактерий группы кишечной палочки (БГКП).

Цветность — показатель, характеризующий окраску воды и её интенсивность. Наличие вымываемых из почвы гуминовых и фульвовых кислот, наличие солей железа и других металлов, присутствие других примесей органических и неорганических веществ и определяют цветность. Количество примесей зависит от геологии региона, состава почв, наличие торфяных болот, где содержание гуминовых кислот максимально. Увеличение цветности зависит и от сезона года: в периоды паводков, половодья, снеготаяния, ливневых явлений, а также во время массового цветения фитопланктона — все это приводит к повышению показателя цветности. Таким образом, повышенная цветность — показатель неблагополучия, так как с поверхностными водами могут попадать в водоем и сточные воды промышленных предприятий и канализации. Также органические вещества могут затруднять водоочистку на станциях водоподготовки — взаимодействуя с дезинфектантами (озоном и хлором), будучи безвредные, образуют вредные и опасные соединения [2].

Цветность воды определяют визуально или фотометрическим путём сравнения с растворами, имитирующими природную цветность. Исследуемую воду сравнивают с эталонным раствором и измеряют в градусах по платиново-кобальтовой шкале. Требование СанПиН 2.1.4.559–96 — цветность питьевой воды должна быть не более 20º.

Диаграмма показателя цветности воды Истринского водохранилища

Рис. 1. Диаграмма показателя цветности воды Истринского водохранилища

Цветность в поверхностных и придонных слоях приплотинной зоны водохранилища составляла в 2017 году 23 градуса как в поверхностных, так и в донных слоях, что выше, чем в 2015 г. и 2016 г. и выше среднемноголетних значений.

Наблюдалась следующая динамика сезонных колебаний показателей цветности: в зимние периоды показатели цветности не превышали среднемноголетние и прошлогодние значения; в 2017 г. в связи с обильным снеготаянием увеличился приток воды в Истринское водохранилище, произошло увеличение объема воды в боковых притоках, в связи с этим происходило увеличение показателей цветности; с апреля по сентябрь показатели цветности не превышали среднемноголетние и прошлогодние значения; с октября по ноябрь, показатели цветности в придонном слое приплотинной зоны водохранилища были выше среднемноголетних значений. В осенний период с понижением температуры воды происходили процессы постепенного осаждения, отмирания и деструкции фитопланктона вносящего вклад в общую цветность водной экосистемы.

Окисляемость — общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с одним из самых сильных окислителей — перманганатом калия. Природа органических веществ может быть разнообразной: гуминовые и фульвовые кислоты почв, сложная органика растений, метаболиты бактерий, а также химические продукты антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе сточные воды очистных сооружений промышленных предприятий, сельскохозяйственных комплексов, хозяйственно-бытовые стоки [3].

Значение показателей перманганатной окисляемости воды Истринского водохранилища

Рис. 2. Значение показателей перманганатной окисляемости воды Истринского водохранилища

Средние значения перманганатной окисляемости в поверхностных и придонных слоях водохранилища в 2017 году выше, чем в 2015г. и 2016г. и среднемноголетних значений (Рисунок 2).

Наблюдалась следующая динамика сезонных колебаний показателей окисляемости: в зимний периоды 2015–2017 г. величина окисляемости в приплотинной зоне водохранилища не превышала среднемноголетние значения; в период весеннего половодья, показатель окисляемости в поверхностном слое приплотинной зоны водохранилища повышается до 6 мг/дм 3 , что было ниже среднемноголетних и прошлогодних значений. Повышение показателей перманганатной окисляемости связано с началом весеннего половодья, и как следствие, поступлением в водохранилище с водосборной площади, легкоокисляющихся органических и минеральных веществ; с июня по октябрь свой вклад в окисляемость вносит фитопланктон путем продуцирования органического вещества, особенно в период цветения водохранилища; в ноябре 2017 величина окисляемости в приплотинной зоне водохранилища превысила среднемноголетние и прошлогодние значения.

Нитриты(соли азотистой кислоты, нитрат ион NO 2- ) могут быть также различного происхождения: могут образоваться в результате восстановления нитратов денитрифицирующими бактериями, а также при нитрификации аммиака. Наличие нитритов свидетельствует о недавнем загрязнении воды органическими веществами животного происхождения. Нитриты являются промежуточным продуктом биологического цикла азота, ступенью в цепи бактериальных процессов окисления нитратов до аммония или восстановления до аммиака и азота. В водах поверхностных водоемов нитриты могут оказаться при сбросах неочищенных и плохо очищенных сточных вод промышленных предприятий, где используются в качестве ингибиторов коррозии, а также консервантов (пищевая промышленность).

Диаграмма количества нитритов в воде Истринского водохранилища

Рис. 3. Диаграмма количества нитритов в воде Истринского водохранилища

Содержание нитрит-ионов в поверхностных и в придонных слоях в 2016 году выше, чем в 2015 г., 2017 г. и среднемноголетних значений (Рисунок 3).

Незначительное повышение концентраций нитрит-ионов в 2017 году происходило только в июне, июле и ноябре, это связано со следующими факторами: в июне происходило естественное, сезонное увеличение концентрации нитрит- ионов, что связано с деятельностью микроорганизмов и водорослей, и усилением процессов разложения органических веществ; небольшое увеличение концентрации нитрит — ионов в поверхностном слое водохранилища отмечалось в конце лета, что обусловлено активностью фитопланктона, и его способностью восстанавливать ионы нитратов до нитритов; в целом нитрит-ионы находились на уровне среднемноголетних показателей и не превышали ПДК.

Нитраты (соли азотной кислоты, нитрат ион NO 3- ) обнаруживаются в незагрязненных водах болотистого происхождения, но они могут оказаться в воде как продукт минерализации аммиака и нитритов, образовавшихся в результате гниения органических отбросов. Наличие только нитратов при отсутствии нитритов и аммиака указывает на давнее, возможно случайное, однократное загрязнение воды фекалиями человека и животных. Если одновременно с нитратами в воде присутствуют аммиак и нитриты, это является серьезным признаком постоянного и длительного загрязнения воды. В связи с тем, что в настоящее время установлена роль нитратов воды в возникновении метгемоглобинемии, особенно у детей, этому показателю придается большое значение. Нитраты обусловлены попаданием в водоисточники хозяйственно-бытовых, промышленных сбросов и вод сельскохозяйственных угодий, обрабатываемых минеральными удобрениями, а также с осадками. Поэтому, наиболее высоким показатель нитратов может быть в небольших водоемах (прудах и озерах), а так же в реках и неглубоких колодцах и скважинах.

Нитраты оказывают токсическое действие на организм человека и животных. Постепенно накапливаясь в организме нитраты вызывают метгемоглобинемию — взаимодействуя с гемоглобином крови образуют метгемоглобин, который не переносит кислород к тканям, как нормальный физиологический гемоглобин. Таким образом, развивается кислородное голодание в тканях и органах, что отрицательно и порой пагубно влияет на организм в целом. Ухудшается самочувствие, наступает вялость и апатия, при достижении 20- 50 % метгемоглобина развиваются одышка и тахикардия, потеря сознания. Превышение количества метгемоглобина более 50 % приводит к смерти. Нитраты губительно воздействуют на пищеварительную, нервную, кровеносную, кроветворную, сердечно — сосудистую системы и многие другие органы. Особенно опасно действие нитратов на детей, у которых еще окончательно не сформированы многие системы, в том числе нервная и ферментативная.

Содержание нитрат-ионов в воде Истринского водохранилища

Рис. 4. Содержание нитрат-ионов в воде Истринского водохранилища

Содержание нитрат-ионов поверхностных воды находится на уровне среднемноголетних показателей, и в придонных слоях в 2016 году произошло повышение показателя, но в 2017 году наблюдается возвращение к уровню значений (Рисунок 4).

Незначительное повышение концентраций нитрат-ионов происходило в период с февраля по апрель в придонном слое, это связано с естественными внутриводоёмными процессами в завершающей стадии разложения органических веществ и их минерализации.

Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) — это группа микроорганизмов, к которой относят представителей родов Escherichia (в том числе и Е. coli ), Citrobacter (типичный представитель C. coli citrovorum ), Enterobacter (типичный представитель E. aerogenes ), которые объединены в одно семейство Enterobacteriaceae благодаря общности морфологических и культуральных свойств.

По данным исследований последних лет наряду с бактериями Escherichia (E. сoli), Citrobacter, Enterobacter и Klebsiela к нему также относят способные ферментировать лактозу бактерии Enterobacter cloasae и Citrobadter freundii . Эти бактерии возможно обнаружить не только в фекалиях, но также в окружающей среде, и даже в питьевой воде с относительно большой концентрацией питательных веществ. Общее микробное число (ОМЧ) — количество сапрофитных микроорганизмов, обнаруживаемых в 1 мл природной или питьевой воды. Характеризует наличие бактерий в исследуемой воде как сапрофитной, так и патогенной флоры.

Показатели КОЕ общих колиформных бактерий

Рис. 5. Показатели КОЕ общих колиформных бактерий

Средние значения общих колиформных бактерий в поверхностном слое водохранилища в 2016 году сильно возросли, но в 2017 году вернулись к уровню среднемноголетних значений. Средние значения в придонном слое водохранилища в 2015–2017 г. были на уровне среднемноголетних значений.

Сезонная динамика численности ОКБ

Рис. 6. Сезонная динамика численности ОКБ

Сезонная динамика ОКБ в Истринском водохранилище в 2015–2017 годах иллюстрирует, что в санитарно-микробиологическом аспекте вода является чистой и безопасной, употребление в качестве питьевой возможно после соответствующей очистки, не прибегая к сложным и дорогостоящим способам. В течение многих лет уровень ОКБ в открытом водоисточнике не только не превышал допустимых норм, а напротив, был почти в 10 раз ниже.

В Истринское водохранилище постоянно поступают недостаточно очищенные сточные воды с превышением предельно допустимых концентраций биогенных веществ от очистных сооружений расположенных на водосборной площади и притоках водохранилища, что приводит к стимулированию роста фитопланктона и эфтрофикации водоема в целом. Увеличение численности фитопланктона сказывается на увеличении цветности.

Качество природной воды в Истринском водохранилище формировалось под влиянием следующих климатических и гидрологических условий: температура воздуха в зимний период времени характеризовалась как высокими показателями с обильным снеготаянием и выпадением дождевых осадков, так и низкими температурами (до -35С 0 ). В феврале и марте месяце температура воздуха в дневное время доходила до +18С 0 . Гидрологический режим в марте месяце направлен на принятие паводковых вод. В период весеннего половодья, значительных ухудшений показателей качества воды в водохранилище не отмечалось. В июне 2017 г. атмосферных осадков выпало больше климатической нормы, что привело к незначительному росту ряда показателей качества воды в Истринском водохранилище.

В целом нужно отметить, что Истринское водохранилище является надежным источником воды хорошего качества с низкими показателями загрязняющих веществ, что наиболее ценно при производстве питьевой воды на станциях водоочистки.

Литература:

  1. Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд–во МГУ, 1970. 487 с.
  2. Гигиеническое значение цветности питьевой воды для здоровья населения // Материалы пленума междуведомственного научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Российской Федерации. Москва, 2002. — С. 45–47.
  3. Муравьев А. Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами. 3–е изд. СПб: «Крисмас+», 2004. — 248 с.
  4. Унифицированные методы анализа вод / под ред. Ю. Ю. Лурье. Изд. 2–е, исправленное. М.: «Химия», 1973. — 376 с.
Основные термины (генерируются автоматически): Истринское водохранилище, вод, зона водохранилища, питьевая вода, показатель, весеннее половодье, вещество, нитрат, окружающая среда, показатель цветности.


Ключевые слова

нитриты, нитраты, цветность воды, окисляемость, колиформные бактерии

Похожие статьи

Влияние уровня воды на изменение гидрохимических...

Существенное влияние на химический состав воды в реках также оказывают процессы

Эти процессы позволяют снизить концентрацию химических элементов в период половодья за

Сходная просматривается тенденция к увеличению данного элемента в весеннее — осенний...

Основные показатели загрязнения родниковых вод

Нитраты поступают в воду через промышленные и сельскохозяйственные стоки.

Нитраты попадают в организм человека с некачественной питьевой водой, которая загрязнена продуктами

Основные термины (генерируются автоматически): вод, водородный показатель.

Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов...

Показатели качества воды по химическим иорганолептическим показателям в Каратомарском иВерхнетобольском водохранилищах за 2013–2015 годы.

Превышение показателей по цветности в 1,8 ПДК было зафиксировано только в Каратомарском водохранилище.

Результаты надзора на состоянием водных объектов в местах...

проба, вод, показатель, вещество, водоем, орошаемое земледелие, проба были, санитарное состояние, Центральная Азия.

Основные термины (генерируются автоматически): проба, положительный результат, питьевая вода, окружающая среда, водоисточник, кишечная...

Оценка влияния хвостохранилища Лебединского ГОКа на...

Основными загрязняющими веществами в воде хвостохранилища являются соединения азота, железа общего и в меньшей мере нефтепродукты. В целом подземные воды характеризуются удовлетворительным качеством, пригодным для использования их в питьевых целях.

Негативные последствия использования технологии открытого...

Невозобновляемые запасы питьевых вод водозаборов ближайших городов и поселков либо выходят из строя, либо качество воды. нефтекамск, вод, питьевая вода, марганец, Сульфат, Башкортостан, питьевая вода города, водная среда, питьевое водоснабжение города...

Анализ факторов, вызывающих аномально высокую концентрацию...

В воды Иваньковского водохранилища марганец попадает с талыми водами во время весеннего половодья, а также подземными и грунтовыми водами. Поступая в водоем марганец в растворенных формах в результате сорбции, окисления, поглощения водными организмами...

К вопросу о значимости определения понятий...

Ключевые слова: вода, водохранилище, микробиологические показатели, загрязнение водоемов, гигиенические требования. Оценка токсичности воды различных регионов ЮФО РФ. вод, водная среда, оптическая...

Похожие статьи

Влияние уровня воды на изменение гидрохимических...

Существенное влияние на химический состав воды в реках также оказывают процессы

Эти процессы позволяют снизить концентрацию химических элементов в период половодья за

Сходная просматривается тенденция к увеличению данного элемента в весеннее — осенний...

Основные показатели загрязнения родниковых вод

Нитраты поступают в воду через промышленные и сельскохозяйственные стоки.

Нитраты попадают в организм человека с некачественной питьевой водой, которая загрязнена продуктами

Основные термины (генерируются автоматически): вод, водородный показатель.

Мониторинг химического состава воды и рыбных ресурсов...

Показатели качества воды по химическим иорганолептическим показателям в Каратомарском иВерхнетобольском водохранилищах за 2013–2015 годы.

Превышение показателей по цветности в 1,8 ПДК было зафиксировано только в Каратомарском водохранилище.

Результаты надзора на состоянием водных объектов в местах...

проба, вод, показатель, вещество, водоем, орошаемое земледелие, проба были, санитарное состояние, Центральная Азия.

Основные термины (генерируются автоматически): проба, положительный результат, питьевая вода, окружающая среда, водоисточник, кишечная...

Оценка влияния хвостохранилища Лебединского ГОКа на...

Основными загрязняющими веществами в воде хвостохранилища являются соединения азота, железа общего и в меньшей мере нефтепродукты. В целом подземные воды характеризуются удовлетворительным качеством, пригодным для использования их в питьевых целях.

Негативные последствия использования технологии открытого...

Невозобновляемые запасы питьевых вод водозаборов ближайших городов и поселков либо выходят из строя, либо качество воды. нефтекамск, вод, питьевая вода, марганец, Сульфат, Башкортостан, питьевая вода города, водная среда, питьевое водоснабжение города...

Анализ факторов, вызывающих аномально высокую концентрацию...

В воды Иваньковского водохранилища марганец попадает с талыми водами во время весеннего половодья, а также подземными и грунтовыми водами. Поступая в водоем марганец в растворенных формах в результате сорбции, окисления, поглощения водными организмами...

К вопросу о значимости определения понятий...

Ключевые слова: вода, водохранилище, микробиологические показатели, загрязнение водоемов, гигиенические требования. Оценка токсичности воды различных регионов ЮФО РФ. вод, водная среда, оптическая...

Задать вопрос