В статье рассматривается антропогенное воздействие на гидросферу Москвы, в частности влияние на подземные воды и водоемы. Проанализированы изменения уровня, температуры и химического состава грунтовых вод. Рассмотрены основные факторы загрязнения водоемов сточными водами и их влияние на состояние водных объектов. Проведенный анализ проб позволил говорить о довольно высоких температурных показателях воды; аммиачному запаху внизу по течению реки Москвы от города при удовлетворении нормативам концентрации загрязнений.
Ключевые слова: антропогенное воздействие, мегаполис, грунтовые воды, сточные воды, концентрация химических веществ.
Москва, будучи одним из крупнейших мегаполисов мира, оказывает значительное воздействие на гидросферу. В условиях урбанизации и интенсивного развития инфраструктуры актуализируется проблема понимания текущих изменений в экологическом состоянии подземных вод и водоемов города. Данная статья направлена на исследование основных факторов, влияющих на гидросферу Москвы, с акцентом на подземные воды и водоемы.
Воздействие мегаполиса на важнейшие характеристики состояния грунтовых вод идет по трем направлениям: изменение уровня вод; температуры и химического состава. Произведенные в 2021 г. замеры при помощи скважин и бытовых колодцев показали, что около 30 % Московской территории подтоплены и имеют высокий уровень грунтовых вод (далее ГВ), составляющий 3 метра от поверхности; при этом уровень ГВ в большинстве точек наблюдения имеет тенденцию снижения в 7,4 сантиметра ежегодно в последние 10 лет. Причиной этому могли послужить климатические сдвиги, уборка и вывоз снега, быстрый рост площадей застройки и асфальтирования, усовершенствование дренажей и ливневых канализаций и компенсация существующих гидродинамических депрессий, которые были вызваны чрезмерной эксплуатацией вод в прошлом [1].
Наличие и состояние искусственных покрытий и коммуникаций значительно определяют температуры ГВ: замеры в скважинах, колодцах и родниках показали, что в 40 % скважин, 32 % колодцев и 23 % родниках выявлено тепловое загрязнение. Превышений температуры было выявлено в долинах Москвы-реки и реки Яузы. Это обусловлено приповерхностным залеганием грунтовых вод и песчаным составом водоносных слоев на этих территориях. Другие очаги распространения теплового загрязнения находились в центре города на застроенных территориях и вблизи промышленных предприятий.
Химический состав грунтовых вод меняется по большей части при попадании сточных вод в почву. В загрязнении преобладают нефтепродукты, аммоний и хлориды. Исследование химического состава грунтовых вод по 100 скважинам, 64 бытовым колодцам и 146 родникам выявило, что средняя концентрация нефтепродуктов в Москве снизилась на 12 % по сравнению с предыдущим годом (2021–2020 гг.), вторя тенденции, продолжающейся 11 лет. Аналогично произошло снижение концентрации аммония; незначительно (на 2 %) — средняя концентрация хлоридов. При анализе других показателей химического загрязнения тоже прослеживается общая тенденция понижения концентраций: причинами этого являются реорганизация ряда производств в черте города в социальный фонд и уменьшение поступления загрязняющих веществ от транспорта.
Сточные воды оказывают наибольшее влияние на состояние водоемов Москвы. В урбанизированных районах с высоким автомобильным трафиком формируется поверхностный сток, содержащий органические вещества, нефтепродукты и металлы. В жилых районах с частной застройкой характерно повышенное содержание аммонийного азота, попадающего в водоемы из плохо очищенных канализационных стоков. Анализ вод в Косинских озерах (Черное, Белое и Святое) в ООПТ ПИП «Косинский» в Москве показал, что в двух исследованных озерах состояние воды было “условно чистым” (Черное и Белое), в Святом — «слабо загрязненное». Во всех обследованных объектах обнаружено загрязнение низкого и среднего уровня органическими веществами [1].
Московские водотоки в наибольшей степени имплементированы в инфраструктуру города через организацию входов малых рек и ручьев в водосточную сеть, использования для целей водоотведения и дренажа, производства судоходства и пр. Для сохранения прибрежных экосистем крупных рек Москвы, испытывающих большую нагрузку, правительство города создает особо охраняемые природные территории регионального значения. На территории Новой Москвы большинство водных объектов сохранили способность к естественному самовосстановлению: имеют открытое русло, естественные берега и сохранившиеся пойменно-долинные комплексы.
За последние 10 лет в Москве-реке и реке Яузе в центральной части города концентрация нефтепродуктов в воде упала на 32 % и 23 % соответственно. Наблюдается также снижение концентрации аммонийного азота на 38 % в нижнем течении Москвы-реки.
Малые реки — притоки Москвы-реки более подвластны антропогенному воздействию: по данным исследования 2021 года, вода в устьях малых рек относится к «слабо загрязненной» и «загрязненной», в ней превышено ПДК органических веществ, и она характеризуется повышенным содержанием железа, марганца, легко окисляемой органики, взвешенных веществ и нефтепродуктов. В тоже же время отмечается, что показатели загрязненности ниже, чем отмечались в 2011 г.
С целью оценки текущего воздействия мегаполиса на гидросферу, было проведено исследование Москвы-реки выбором трех точек для отбора проб: вверх по течению от города, в центральной части города и внизу по течению от города. Отбор, транспортировка и хранение проб проводилось по ГОСТ 31861–2012 «Общие требования к отбору проб воды». Пробы отбирались вручную и хранились в пластиковых бутылках объёмом 500 миллилитров в холодильнике при температуре 2–5 ° С (для тестов на кислотность и щёлочность); тестирование происходило в течение 24 часов после отбора проб. Сразу после отбора проб проводился органолептический анализ, замеры температуры и тест на pH.
Процесс тестирование проб проходил в лабораторных условиях при помощи тест-комплектов «Карбонаты, щёлочность» и «Хлориды» [2].
Климатические условия отбора проб и местоположение объектов водного анализа представлены в таблице 1.
Таблица 1
Описание и погодные условия маршрутов
|
Период отбора |
t воздуха |
Скорость ветра и направление |
Влаж - ность, % |
Атмосферное давление (мм.рт.ст.) |
Наличие осадков накануне |
Облачность |
|
04.11.23 13:30; село Петрово-Дальнее, 33 метра на Юго-Восток от моста через Москву-реку Координаты: 55° 74 37 с.ш. 37° 17 21 в.д. |
3°С |
5 м/с; северо-западное |
77 |
760 |
- |
высокая |
|
03.11.23 в 15:30; Москва Краснопресненская набережная, 80 метров на Юго-Восток от здания «Ривер Тауэр». Координаты: 55° 75 06 с.ш. 37° 55 04 в.д. |
6°С |
1 м/с; северное |
73 |
763 |
- |
низкая |
|
03.11.23 13:50; сельское поселение Развилковское, 300 метров на Юго-Восток от Южного вокзала, 250 метров от МКАД; координаты: 55 62 03 с.ш. 37 79 39 в.д. |
5°С |
2 м/с; северо-восточное |
75 |
763 |
- |
высокая |
Источник: составлено авторами.
Результаты исследований, проведенных в 2023 г. вместе с соответствующими ПДК и нормами, а также данными предыдущего исследования (2018 г.) представлены в таблице 2. Предыдущие пробы воды были отобраны в трехкратной повторности два раза в октябре 2014 г.: на удалении 1 км до места сброса воды в Москву-реку из КОС, в створе места сброса и через 300 м после сброса воды в Москву-реку. Химический анализ вод был проведен с использованием следующих методов исследования: потенциометрический метод для определения значений рН на иономере И-500, аргентометрический метод определения содержания хлорид-анионов, метод IСP-МS для определения концентраций основных макро-и микроэлементов на спектрометре Agilent 7500A, спектрофотометрический метод определения содержания водорастворимых фенольных соединений (метод Фолина-Чокальтеу, спектрофотометр Hach-Lange DR-2800). Отбор точек был определен точками мониторинга за состоянием КОС по данным «Докладов о состоянии окружающей среды в Москве» [1].
Таблица 2
Сравнение результатов анализа воды (2014 г.)
|
Показатель |
2014 (исследов. в городе) |
Проба до города |
Проба в городе |
Проба после города |
ПДК культ.-быт. (ГН 2.1.5.2280–07 и СанПиН 2.1.5.980–00) и ГОСТ р 57164–2016 |
|
2023 г. |
|||||
|
pH |
7,71 |
8.3 |
8.3 |
8.2 |
6,5–8,5 |
|
t, °С |
- |
5,7 |
5,6 |
9,3 |
- |
|
Карбонаты, мг/л. |
- |
73,2 |
81,9 |
82,3 |
100 |
|
Хлориды, мг/л. |
55,74 |
53,7 |
62,3 |
61,9 |
350 |
|
Общая щелочность ммоль/л. |
4,85 |
5 |
5 |
6 |
0,5–6,5 |
|
Запах, баллы. |
- |
0 |
2 |
4 |
2 балла |
|
Цветность, градусов |
- |
0 |
0 |
0 |
35 |
Источник: составлено авторами по [3].
Анализ полученных результатов позволил говорить об ухудшении качества качество воды в Москве-реке. При этом концентрации загрязняющих веществ не превышают ПДК, однако запах пробы вниз по течению от города относится к 4 бальному (запах, обращающий на себя внимание и делающий воду неприятной для питья), что в два раза превышает ПДК для питьевой воды. На результат анализа пробы, взятой вниз по течению от города, могло повлиять близкое расположение (вверх по течению) ТЭЦ-26 ПАО Мосэнерго, которая может сбрасывать стоки после химической промывки. Такие воды весьма разнообразны по своему составу вследствие обилия промывочных растворов: минеральных кислот, органических кислот, различных ингибиторов коррозии, поверхностно-активных веществ, тиомочевины, гидразина, нитритов и аммиака, запах которого и был замечен у пробы. Также аммиак может попадать в воду вместе с фекальными загрязнениями или с органическими удобрениями из сточных вод.
Аммиак и соли аммония тормозят биологические процессы в водоемах и являются высокотоксичными для рыб. Кроме того, аммониевые соли в результате биохимических процессов окисляются до нитратов, которые в свою очередь повышают угрозу онкологических заболеваний.
Подводя итоги вышесказанному можно утверждать, что Московский мегаполис оказывает на гидросферу сильное антропогенное воздействие. Вода Москвы-реки, протекая через город, обретает отталкивающий аммиаковый запах и нагревается; одновременно нормативные концентрации превышены лишь по одному показателю — запаху, который становится отталкивающим после того, как вода протекает через весь город.
Для улучшения состояния гидросферы Москвы рекомендуется применять инновационные методы очистки сточных вод непосредственно на водовыпусках и коллекторах: производить очищение поверхностных стоков воды с улично-дорожной сети — одного из главных источников загрязнения крупных городов. Эффективно применение гидроволнового метода — посредством очищения воды с помощью высокочастотных механических и электромагнитных колебаний. В тоже время, необходимо продолжать очищение водного ресурса города традиционными способами с помощью инженерной очистной инфраструктуры. Сочетание двух методов позволит значительно понизить рост антропогенной нагрузки на крупнейший мегаполис.
Литература:
- Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2020 году [Электронный ресурс]. Правительство Москвы, 2020: https://www.mos.ru/upload/documents/files/9856/Doklad_OsostoyaniiokryjausheisredivgorodeMoskvev2021gody.pdf (дата обращения: 10.09.24).
- Руководство по анализу воды. Питьевая и природная воды, почвенные вытяжки/Под ред. Г. Муравьева. -Изд.5-е, перераб. и дополн.-СПб.-360 с.
- Тимофеева Е. А., Караванова Е. И. Оценка экологического состояния Москвы — реки в районе Курьяновских очистных сооружений // Городские исследования и практики. 2018. № 3-С. 20–28.
