За последние десятилетия значительно изменился гидрологический режим многих водных объектов, произошло загрязнение речных и озерных вод тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами и др. загрязняющими веществами.
Рост и развитие столицы Казахстана Астаны вызвал усиление техногенной нагрузки на территорию Акмолинской области. В регионе располагается уникальная водная система – бассейн р. Ишим. Эта река, имея свои истоки на территории Казахстана, приобретает за последние годы все возрастающее важное народнохозяйственное значение. Воды Ишима используются для водоснабжения и орошения. Развитие промышленного и сельскохозяйственного сектора, коммунально-бытовой сферы в регионе сопровождается загрязнением поверхностных вод сточными водами, поверхностным стоком с водосборной площади водоемов [1].
Анализ и оценка экологического состояния реки Ишим, а также разработка рекомендаций по улучшению качества вод является важной научной проблемой.
Река Ишим — жизненно важная артерия не только для Казахстана, но и для всего региона Евразии, является наиболее крупным водоисточником на территории Акмолинской области со своими притоками — Колутон, Жабай, Терс-Аккан. Ширина реки не превышает 50–70 м, глубина 2 м, встречаются отдельные впадины до 18 м [2]. По своему режиму река относится к типу равнинных, преимущественно снегового питания (среднегодовая сумма осадков достигает 284 мм). Река вскрывается в середине апреля, а иногда в конце марта или в начале апреля. Вода в половодье бывает мутная, без запаха с низкой окисляемостью, невысоким содержанием взвешенных веществ. За счет разбавления талыми водами содержание солей кальция и магния уменьшается, жесткость снижается. Наиболее высокие показатели минерализации, общей жесткости наблюдаются в засушливый, жаркий месяц лета — июнь [1–3].
Население сельских мест использует воду для хозяйственно-питьевых целей, как в централизованном, так и в децентрализованном порядке. Кроме того, река Ишим используется рабочими и служащими городов и рабочих поселков в целях рекреации. В верховьях реки эксплуатируется Вячеславское водохранилище, в среднем течении — Сергеевское водохранилище, кроме того, река Ишим служит источником питания Булаевского, Пресновского, Мамлютского и других сельскохозяйственных систем водопроводов. Скорость течения воды в межень составляет 0,2–0,5 м/сек. Максимальный расход воды реки Ишим у г. Астана составляет 1080–1100 куб.м/сек, годовой объем стока 1299967 тыс. куб/год. Среднегодовой расход воды 1,11 куб. м/сек. В период c июня до июля средняя температура воды составляет в среднем около 15–20ºС [3].
Целью исследования является анализ химического [4], микробиологического и биологического состояния бассейна р. Ишим в г. Астана (табл. 1). Материалом послужили пробы воды и фитопланктона, отобранных в двух створах расположенных вниз по течению: в городе у парка-моста и ниже черты города (10 км).
По результатам биологического анализа было идентифицировано 70 видов водорослей фитопланктона [5]. На долю диатомовых водорослей приходится 70 % (49 видов), зеленых водорослей 25,71 % (18 видов), синезеленых водорослей 4,29 % (3 вида). Водоросли, доминирующие на разных участках реки Synedra ulna (Nitzsch.) Ehr., Rhoicosphenia curvata (Ku¨tz.) Grun., Navicula exigua (Greg.) J.Mu¨ll., Girosigma balticum (Ehr.) Rabenh., Cymbella cistula (Hemp.) Grun., Cymbella lanceolata (Ehr.) V.H., Gomp — honema constrictum Her [5].
Наибольшей продуктивностью, как и видовым разнообразием в реке отличаются диатомовые водоросли.
Таблица 1
Места отбора проб в бассейне р. Ишим
|
№ створа |
Местонахождения по течению |
Глубина средняя, м |
Ширина, м |
Характер водопользования |
|
1 |
р. Ишим, в пределах г. Астана |
3 |
40 |
Рекреация, рыболовство любительское, поступление хозяйственно-бытовых и промышленных стоков |
|
2 |
Р. Ишим, 10 км ниже г. Астана |
3 |
40 |
Ирригация, рыболовство любительское |
Микробиологическое исследование показало наличие в речной воде 2-х видов колоний микроорганизмов (табл. 2). Согласно рассчитанному Коли-индексу (число кишечных палочек в 1 л воды) вода р. Ишим относится к загрязненным.
Методами количественного химического анализа были определены такие показатели, как щелочность, кислотность, ХПК, жесткость, содержание хлоридов и железа в исследуемой воде (табл. 2) [4].
Запахводы реки Ишим имеет 1 балл при норме 2 балла. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.
Таблица 2
Морфологические и культурные признаки колоний микроорганизмов
|
№ п/п |
Признак |
Колонии |
|
|
Стрептококки |
Микрококки |
||
|
1 |
размер |
точечные |
точечные |
|
2 |
форма |
округлая |
округлая |
|
3 |
цвет |
желтый |
желтый |
|
4 |
поверхность |
гладкая |
гладкая |
|
5 |
оптические свойства |
полупрозрачная |
непрозрачная, матовая |
|
6 |
край |
ровный |
ровный |
|
7 |
профиль |
плоский |
слабовыпуклый |
|
8 |
консистенция |
пленчатая |
пленчатая |
Цветностьречных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Показатели цветности воды на водных объектах равняется 24° при ПДК 200°. Предельно допустимая величина цветности в водах, используемых для питьевых целей, составляет 35° по платиново-кобальтовой шкале [2–5].
Величина рН водыявляется важным показателем качества вод. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водных растений и организмов, устойчивость различных форм миграции элементов. Величина рН также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ. Воды реки Ишим характеризуются как слабощелочные (7,7 ед. pH).
Хлоридыявляются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. В отличие от сульфатных и карбонатных ионов хлориды не склонны к образованию ассоциированных ионных пар. Из всех анионов хлориды обладают наибольшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабовыраженной способностью к сорбции взвешенными веществами и потреблением водными организмами. Концентрации хлоридов и их колебания могут служить одним из критериев загрязненности поверхностных вод [4].
Железовповерхностных природных водах находится в растворенном и коллоидном состоянии. Растворенное железо представлено соединениями двухвалентного и трехвалентного железа, находящимися в ионной форме, в виде гидрокомплексов и комплексов с растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод.
Жесткость природной воды зависит главным образом от наличия в ней растворенных солей кальция и магния, суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Воды с жесткостью более 10 мг.экв/л принято считать жесткими.
Небольшую кислотность речной воды создают гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований).
Показатель общей щелочности природных вод обусловливается анионами слабых кислот НСО3–, СО32–, НSiО3–, Н2PО4– и другими анионами, гидролизующимися с образованием гидроксид-ионов.
Окисляемость бихроматная (ХПК)даёт представление о количестве кислорода, требующемся для окисления практически всех органических веществ, находящихся в воде. Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре, в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения [4].
Превышение норм ПДК отмечается в 7,6 раз по содержанию хлоридов, в 2,2 раза по содержанию железа и кальция, в 4 раза по магнию и общей жесткости.
В целом состояние поверхностного водотока реки Ишим можно считать удовлетворительным, концентрации большинства определяемых веществ находятся в пределах ПДК для рыбохозяйственных водоёмов. Характерное для поверхностных водотоков превышение ПДК по содержанию в воде железа, кальция, магния и показателя жесткости обусловлено природными и антропогенными факторами.
Таблица 3
Содержание физико-химических показателей в р. Ишим
|
№ п/п |
Наименование показателя |
Значение |
ПДК |
|
1 |
Запах, баллы |
1 |
2 |
|
2 |
Цветность, градусы |
150 |
2000 |
|
3 |
рН |
7,7 |
6,5–8,5 |
|
4 |
Хлориды, мг/л |
2307,5 |
300 |
|
5 |
Feобщ, мг/л |
0,22 |
0,1 |
|
6 |
Са, мг/л |
400,04 |
180 |
|
7 |
Mg, мг/л |
165 |
40 |
|
8 |
Жесткость, мг.экв/л |
20 |
5,1 |
|
9 |
Кислотность, ммоль/л |
0,8 |
7,5 |
|
10 |
Щелочность, ммоль/л |
3 |
0,5–6,5 |
|
11 |
ХПК, мг/л |
2,8 |
15 |
Литература:
1. Скакун В. А. Рыбное хозяйство в бассейне реки Есиль. Современные проблемы Ишимского бассейна — Алматы: 2007. — 266 с.
2. Дмитриев Л. Н., Твердовский А. И., Общая характеристика экологического состояния бассейна реки Есиль. Современные проблемы Ишимского бассейна — Алматы: 2007.- 266 с.
3. Информация Городского территориального управления охраны окружающей среды г. Астаны, 2007.
4. Нор П. Е. и др. Экология [Электронный ресурс] — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013.
5. Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П.б и др. Водоросли. Справочник.К.: Наукова думка,1989.-С.156–170.
