Закономерности пространственного распределения геохимического состава донных отложений в городском участке русла реки Болховец
Прядко М.П.
Загрязнение водоемов обусловлено попаданием в них с антропогенными и ливневыми стоками взвешенных частиц, растворенных соединений, токсичных и нетоксичных, механических загрязнений, часть из которых растворяется в воде или поглощается водными организмами, а другая часть аккумулируется в донных отложениях. При анализе эколого-геохимической ситуации в городском ландшафте донные отложения являются одним из наиболее информативных объектов исследований. Аккумулируя загрязнители, поступающие с водосборов в течение длительного промежутка времени, донные осадки являются индикатором экологического состояния территории, своеобразным интегральным показателем уровня загрязненности [2]. Особую опасность представляет антропогенное загрязнение донных отложений тяжелыми металлами. Тяжелые металлы обычно поступают в водоемы в токсических концентрациях со стоками горнодобывающих и металлургических предприятий, а также предприятий химической и легкой промышленности, где их соединения используют в различных технологических процессах, но также огромное их количество поступает с территории города с ливневыми стоками.
В феврале 2010 года нами был осуществлен пробоотбор донных отложений в искусственных расширениях русла реки Болховец (Везёлки) в городском отрезке - с целью выявления наиболее загрязненных участков русла реки.
Цель исследования заключается в определении содержания микроэлементов (Zn, Ni, Cu, Pb, Co) в донных отложениях участков русла городской реки для выявления закономерностей пространственного распределения геохимического состава донных отложений в реке (на примере участков искусственных расширений русла реки Болховец).
Русло реки Болховец в городской черте претерпело сильные изменения в результате работ по его расширению и углублению дна. В настоящее время на протяжении более 4 км русло Болховца представлено каскадом техногенных водоемов, существенно замедляющих водообмен в реке и отчасти выполняющих функцию по очистке городских стоков (ливневых и несанкционированных канализационных). Способность к биологическому самоочищению экосистемы реки подорвана химическим загрязнением (класс качества воды III-IV [3]). В качестве объектов исследования выбраны искусственные расширения русла реки Болховец - от первого, расположенного напротив цементного завода, до устья - места впадения Болховца в реку Северский Донец.
Ранее в проведенных нами исследованиях (в апреле, июне и сентябре 2009 года) был осуществлен рентгенфлуоресцетный анализ проб донных отложений и воды в двух участках расширений русла реки: «Квадрат» и «Университетская набережная». Полученные данные позволили установить, что река испытывает серьезное антропогенное воздействие в городской черте. В первую очередь, это воздействие сказывается в повышении концентраций в поверхностных слоях донных отложений таких микроэлементов, как Zn и Pb, и в повышенном содержании в придонном слое воды ионов некоторых металлов (прежде всего Fe, Zn и Mn).
Пробоотбор донных отложений в феврале 2010 г. осуществлялся в 10 участках расширений русла реки Болховец в пятикратной повторности для последующего рентгенфлуоресцентного анализа (использован спектрометр «СПЕКТРОСКАН МАКС-GV»). Количественный анализ микроэлементов в пробах донных отложений вели по методике выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа [1]. Результаты определения среднего содержания микроэлементов в участках расширений русла реки занесены в табл. 1.
Таблица 1.
Среднее содержание микроэлементов в донных отложениях 10 участков расширений русла реки Болховец (февраль, 2010 г.)
| Участки отбора
|
|
| |
Среднее содержание микроэлементов С* ± U
|
05 S/.V)
|
| проб
|
мг/кг
|
| Zn
|
Ni
|
Cu
|
Pb
|
Co
|
| «Расширение 1»
|
75,2±6,1
|
35,2±6,2
|
34,1±5,2
|
12,3±3,9
|
2,9
|
| «Расширение 2»
|
113,7±44,9
|
32,6 ± 5,9
|
31,9 ± 5,4
|
32,9±20,
2
|
< ПО*
|
| «Расширение 3»
|
64,4 ± 13,5
|
25,2 ± 3,9
|
26,3 ± 2,5
|
15 ± 9,8
|
< ПО*
|
| «Расширение 4»
|
89,1 ± 8,5
|
45,6 ± 9,0
|
42,3 ± 7,5
|
18,9 ± 3,3
|
8,4 ± 2
|
| «Квадрат»
|
71,1 ± 8,1
|
37,3 ± 11,5
|
36 ± 8,9
|
13,6 ± 4,8
|
6,6 ± 5,1
|
| «Университетская набережная»
|
81,9 ± 62,4
|
31,7 ± 11
|
30,7 ± 9,2
|
22,5 ± 40,7
|
2,0 ± 1,9
|
| «Парк Победы»
|
58,7 ± 22,8
|
21,1 ± 12,3
|
22,1 ± 10,3
|
17,8 ± 7,7
|
< ПО*
|
| «Диорама»
|
126,6 ± 60,2
|
33,5 ± 13,6
|
26,1 ± 15,7
|
40,9 ± 18,3
|
7,9 ± 4,2
|
| «Расширение 9»
|
82,7 ± 9
|
26,1 ± 10,3
|
25,5 ± 7
|
24,5 ± 9,3
|
< ПО*
|
| «Устье»
|
87,3 ± 7,8
|
32,3 ± 9,2
|
32,3 ± 7,8
|
17,2±10,
8
|
2,1 ± 1
|
| |
|
|
|
|
|
|
* - содержание элемента ниже предела обнаружения по данной методике
Как следует из табл. 1, самым распространенным микроэлементом в составе донных отложений является цинк, а максимальная его концентрация наблюдается на участках «Расширение 2» и «Диорама». В этих участках русла превышены предельно допустимые концентрации (ПДК) по данному микроэлементу. Согласно исследованиям 2009 года, ПДК по цинку были превышены в некоторых местах пробоотбора участков «Квадрат» и «Университетская набережная». Содержание никеля и меди во все периоды исследования не превышает ПДК, а максимальные концентрации данных микроэлементов за зимний период наблюдения на участке «Расширение 4». Ситуация со свинцом - такая же, как и с цинком: ПДК превышено на участках «Расширение 2» и «Диорама», где его концентрация максимальна. По кобальту ПДК превышена на участках: «Расширение 4» (где она максимальна), «Квадрат» и «Диорама».
Данный анализ позволил установить, что наиболее негативная экологическая обстановка наблюдается в «городском» отрезке русла - в участке расширения русла «Диорама». Приоритетными загрязнителями выступают цинк и свинец. Источниками поступления данных микроэлементов могут являться стоки ливневой канализации, о чем могут свидетельствовать данные химического анализа осадка сточных вод в реку Болховец (при входе в парк Победы), полученные в октябре 2009 года. Как показали исследования, с твердым стоком с территории города в реку стекает огромное количество Zn и Pb. Наблюдается значительное превышение уровня ПДК по данным элементам.
Таким образом, на основе полученных данных, можно выявить участки с наиболее негативной обстановкой в отношении загрязнения донных отложений - источников вторичного загрязнения реки. На эти участки следует обратить внимание в первую очередь - в целях принятия необходимых мер по улучшению экологической обстановки реки и прилегающей территории.
На основе проведенных исследований, можно сделать следующие выводы:
приоритетными загрязнителями в составе донных отложений реки Болховец выступают цинк и свинец;
наихудшее (по уровню загрязнения донных отложений) экологическое состояние реки наблюдается в городском участке реки - напротив диорамы «Огненная дуга»;
в целом расширения русла выполняют положительную роль как каскад очистительных резервуаров, препятствующих выносу загрязняющих веществ в р. Северский Донец. Однако уровень воздействия на экосистему реки превышает ее способность к самоочищению, что обусловливает необходимость проведения эколого-реабилитационных мероприятий. Для улучшения экологической ситуации на реке необходимо комплексное водоохранное обустройство бассейна реки на всем ее протяжении.
Список литературы
Методика выполнения измерений массовой доли металлов и оксидов металлов в порошковых пробах почв методом рентгенофлуоресцентного анализа. М049-П/04. - С.- Петербург: ООО “НПО “Спектрон”, 2004 г.
Московченко Д.В., Валеева Э.И. Исследование состава донных отложений рек бассейна нижней Оби (в пределах Ханты-Мансийского автономного округа) // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. Вып. 2. - Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 2001. - С. 138 - 142.
Состояние окружающей среды и использование природных ресурсов Белгородской области в 2003-2004 годах / под ред. С.В. Лукина, Ф.Н. Лисецкого, М.В. Терентьева. - Белгород: Изд-во БелГУ, 2005. - 180 с.
|
