Влияние поверхностных сточных вод на качество воды в городской реке (на примере р. Везёлка)

Лебедева М.Г.

Одной из острых экологических проблем функционирования городских экосистем является загрязнение городских рек стоками дренажной сети города. Территория города - это один из факторов формирования поверхностного стока, оказывающий большое влияние на химический состав поверхностных сточных вод. Для городской геосистемы формирование поверхностного стока - один из механизмов самоочищения, а для реки - один из основных источников загрязнения. Городские реки фактически становятся продолжением ливневой канализации города, являются природными очистными сооружениями. В них происходит осаждение взвешенных веществ, разбавление стоков и частичное очищение вследствие протекания разнообразных процессов.

В крупных промышленных городах поверхностный сток формируется в период выпадения осадков, снеготаяния и является важнейшим источником загрязнения вод. Дренажные стоки довольно загрязнены и должны проходить хотя бы первичную очистку - отделение грубых взвесей, но в настоящее время такие мероприятия проводятся сравнительно редко. В городах, не имеющих ливневые канализации, поверхностный сток направляется в городские реки, пруды и другие водные экосистемы, в результате чего питьевое и техническое водоснабжение населенных пунктов и промышленных объектов [1] из таких водоемов практически невозможно.

Река Везелка (Болховец), являющаяся правым притоком Северского Донца, в своем нижнем течении протекает непосредственно в черте города Белгорода. Длина городского участка реки составляет около 10 км. Она является неотъемлемой составляющей ландшафта территории и, следовательно, играет важную роль в формировании экологической ситуации в городе Белгороде, на территории которого расположена крупная часть территории ее водосбора (около 55 %) ) [2]. Река характеризуется наличием каскада искусственных расширений русла, которые выполняют противопаводковую функцию, а также функционируют как каскадные гидрохимические системы. В зависимости от уровня воздействия и экологического состояния они могут характеризоваться как очищением, так и загрязнением воды в реке.

Целью данного исследования было выявление влияния поверхностного стока с городской территории на химический состав в реке, на примере р. Везелка.

Объектом исследования являются поверхностные воды р. Везёлка.

Предмет исследования - изменение гидрохимических параметров городской реки под влиянием поверхностного стока.

Для того чтобы выяснить особенности химизма реки в разных участках, мы выбрали контрольные створы для определения показателя общей минерализации. Данный показатель является более эффективным и универсальным показателем определения содержания растворённых в воде веществ, как правило, в виде солей. Его можно определить с помощью измерения показателя удельной электропроводности воды (кондуктометрический метод).

Пробы воды отбирались в различных пунктах, следуя маршруту: от Кашарского моста вдоль по течению реки, до железнодорожного моста в устьевой части реки. Места проб находятся друг от друга на равном расстоянии. После отбора проб с помощью кондуктометра в лабораторных условиях провели измерения показателя минерализации.

Искусственные расширения русла р. Везёлка принимают значительную часть городских дренажных стоков, имеют замедленный водообмен, способствуют осаждению грубодисперсных и илистых частиц, в них активно протекают процессы вторичного загрязнения воды вследствие накопления значительного количества загрязненных донных отложений. Кроме того, в местах расширения реки процесс испарения происходит более интенсивнее, чем в местах сужения реки. Эти особенности расширений речного русла приводят к тому, что показатель минерализации существенно изменяется при впадении реки в каскад этих расширений. Полученные данные отражают тенденцию повышения минерализации в реке (рис.1).

Рис. 1. Содержание растворённых в воде веществ (р. Везелка)

По полученным данным измерения показателя минерализации р. Везёлка можно пронаблюдать такую тенденцию: показатель минерализации возрастает на участках расширений в центральной части города. Нельзя исключать и природные факторы, которые вносят большие изменения в формирование химического состава реки. Так, увеличение показателей минерализации начинается в пунктах №7 и №8, а вот в пунктах №9 и №10 наблюдается небольшое понижение минерализации. Объясняется это тем, что в этих местах наблюдается сброс дренажных вод из крупных коллекторов, а также на этих участках несколько возрастает скорость течения. При сбросе сравнительно слабоминерализованных (даже после стекания по поверхностям с твердым покрытием) дождевых вод показатель минерализации воды в реке будет уменьшаться. Далее так же прослеживается тенденция увеличения концентрации показателя минерализации, и в точке №14 достигает максимального значения - 1038 мг/л. Возможно, это объясняется повышенным техногенным воздействием предприятия ОАО «Конпрок» на воды реки.

Поверхностный сток с территории города является одним из интенсивных источников загрязнения городских водоемов различными примесями природного и техногенного происхождения. Сброс вод ливневой канализации способствует поступлению в реку взвешенных частиц и грубодисперсных примесей. Эти частицы сорбируют на своей поверхности другие загрязнители, поэтому оказывают существенное влияние на экологическое состояние речной экосистемы. По нашим данным, расход сточных вод в крупном коллекторе в период интенсивного выпадения осадков может превышать 50 л/с.

Для оценки степени воздействия стока ливневой канализации нами были отобраны пробы (в период между выпадением дождей, когда расход воды минимален) для анализа химического состава реки. Параллельно отбирали пробы речной воды для оценки содержания взвешенных частиц. С помощью фильтров отфильтровали отобранные пробы воды, высушили фильтры в сушильном шкафу и после взвешивания получили средний показатель содержания взвешенных частиц в речной воде = 7,3 мг/л. Средний показатель минерализации = 1003 мг/л. Исследования показывают, что в промежуток между дождями показатель минерализации растёт, а, в свою очередь, содержание взвешенных частиц снижается. Объясняется это тем, что на расширенных участках, с низкой скоростью течения на дне оседают крупнодисперсные частицы, а мелкодисперсные находятся в водах.

Во время активного ливневого сброса в р. Везёлка (март, 2012 г) ситуация меняется. По полученным результатам среднее содержание взвешенных частиц возрастает до 1,17 г/л. Параллельно отбирали пробы речной воды, и в лабораторных условиях измеряли средний показатель минерализации, который составил 487 мг/л. Полученные данные говорят нам о том, что во время дождей содержание взвешенных частиц в реке увеличивается, а показатель минерализации существенно снижается, так как происходит разбавление речных вод атмосферными осадками. В результате проведённых исследований, нами сделаны следующие выводы:

Вода в р. Везёлка по уровню минерализации относится к водам с относительно повышенной минерализацией и солоноватым водам, так как суммарная минерализация превышает 1000 мг/дм3. Поверхностный сток Белгорода в значительной мере влияет на химический состав речной воды, способствуя как повышению (вследствие неорганизованного и организованного сброса загрязняющих веществ), так и снижению общего уровня минерализации. На участках сброса слабоминерализованных дождевых вод уровень минерализации снижается, но возрастает мутность и содержание взвешенных частиц. На других участках, где нет организованного сброса дождевых вод, минерализация возрастает, но снижается степень загрязненности взвешенными частицами.

Взвешенные частицы и грубодисперсные осадки сточных вод, осаждаясь на дне реки в участках расширений с медленным течением, становятся источниками вторичного загрязнения реки специфическими загрязнителями городской среды.

Список литературы

Авраменко П.М. Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов Белгородской области в 2005г. / П.М. Авраменко, Л.В. Александрова, А.И. Анисимов, под ред. С.В. Лукина. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. - 240с .

Петин А.Н., Сердюкова Н.С., Шевченко В.Н. Малые водные объекты и их экологическое состояние. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2005. - 240 с.