Важной составляющей любой экосистемы являются поверхностные воды: реки, озера, водохранилища. Около 99 % от общего количества речных водотоков на территории России составляют малые реки, длина которых менее 100 км. Сегодня состояние поверхностных вод, особенно малых рек и озер, заметно ухудшилось. Состояние природных вод любого региона, округа, района имеет огромное экологическое значение. Оно существенно зависит от влияния промышленных и сельскохозяйственных предприятий, жилищно-коммунального сектора и автомобильных выбросов. Поэтому организация постоянного мониторинга качественных и количественных характеристик состава природных вод и ее безопасности для биоты всегда остается актуальной [1].
Одной из основных причин снижения качества поверхностных вод является антропогенное воздействие на реки. Республика Мордовия относится к числу регионов с развитыми сельским хозяйством и промышленностью, поэтому антропогенное влияние на водные объекты особенно явно отражается на малых реках в водохранилищах.
Большая часть населения республики проживает на территории двух городов – Саранска и Рузаевки. Столица Мордовии, Саранск, заслужено считается одним из самых благоустроенных и комфортных для проживания городов России. Несмотря на это большая часть населения все же обеспокоена экологической обстановкой в городском округе. Жители города негативно относятся к плохому состоянию рек, прудов и озер. Загрязнение рек и озер связывают прежде всего с деятельностью промышленных предприятий и постоянно возрастающим числом транспортных средств на улицах города.
На предприятиях города ощущается нехватка воды. На заводах используют чистую артезианскую воду. Большие предприятия обязаны иметь собственные очистные сооружения, но далеко не везде они есть, поэтому многие предприятия Саранска сбрасывают стоки в реки города: Инсар, Тавлу и Саранку [2].
По данным Государственного экологического надзора Министерства лесного, охотничьего хозяйства и природопользования Республики Мордовия экологическая ситуация в республике за последние 3 года оценивается как достаточно стабильная, без ухудшения [3, с. 46–51; 4, с. 53–59]. Но отмечается ухудшение состояния поверхностных вод г.о. Саранск. Особенно это касается р. Инсар, которая подвержена интенсивному антропогенному воздействию. Так по сравнению с 2016 г. в 2017 г. отмечается ухудшение состояния вод р. Инсар как до г. Саранска, так и после: в пункте г. Саранск (7 км выше города), качество воды р. Инсар по сравнению с 2016 г. также улучшилось и соответствовало 3 классу разряду «Б» очень загрязненных вод (УКИЗВ2016 – 4,00; УКИЗВ2017 – 3,36); ниже г. Саранска по сравнению с фоновым створом ухудшилась (УКИЗВ – 4,16) и соответствовала 4 классу разряду «А» грязных вод [4, с. 53–59].
Характерными загрязняющими веществами являются соединения азота (нитритные, нитратные и аммонийные), легкоокисляемые органические вещества, нефтепродукты, трудноокисляемые органические вещества, медь. Дальнейшее увеличение перечисленных загрязнителей может вызывать эвтрофикацию водоемов, особенно это касается озер и прудов, для которых характерна небольшая скорость движения воды.
Таким образом, мероприятия по охране водных ресурсов региона обязательно должны включать и защиту малых водотоков от загрязнения и деградации. Поэтому первоочередной природоохранной задачей любого региона является мониторинг качества природных вод.
В литературных источниках нет информации о состоянии вод р. Саранки и водохранилищ г.о. Саранск, воды которых используются для хозяйственных нужд, а их прибрежная территория входит в состав зон отдыха горожан. Поэтому целью нашего исследования стала оценка экологического состояния поверхностных природных вод в г.о. Саранск по органолептическим и физико-химическим показателям. Исходя из поставленной цели, были поставлены следующие задачи:
1) определить содержание и концентрацию ионов меди в воде;
2) определить обобщающие показатели, такие как кислотность, жесткость, сухой остаток, окисляемость и др.;
3) изучение санитарно-эпидемиологических требований к качеству природных вод;
4) на основе полученных результатов сделать выводы о состоянии водных объектов г. Саранска.
Материалы и методы исследования
Отбор пробы воды является важной частью ее анализа, необходимым условием правильности получаемых результатов и применяемости их в практике. Водозабор проб осуществлялся в соответствии со всеми требованиями ГОСТ 31942-2012. Он был произведен в разное время года в восьми точках городского округа Саранск: р. Инсар (район Ялга), р. Инсар (Центр города), р. Инсар (район Химмаш), р. Саранка, Лямбирское водохранилище, пруд Лесное озеро, пруд Зеленая роща и Луховский пруд (рисунок).
Карта точек пробоотбора
В ходе исследования использовались методы определения органолептических и физико-химических показателей. Несмотря на то, что для вод рыбохозяйственного назначения органолептические показатели не нормируются, все же их повышенные значения свидетельствуют о загрязнении воды. Поэтому в ходе работы нами были проведены следующие органолептические исследования: визуальная оценка цвета, прозрачности и интенсивности запаха; определение градуса цветности метод фотометрического определения (с помощью фотоэлектроколориметра APEL AP-101) с применением хром-кобальтовой шкалы [5].
Физико-химический анализ воды проводился по наиболее приоритетным показателям, определяющим качество и эколого-гигиеническую безопасность воды:
- карбонатная жесткость (кислотно-основное титрование стандартным 0,1000 М раствором НСl),
- общая жесткость (комплекснометрическое титрование 0,1000 М раствором трилона Б в присутствии аммонийной буферной смеси и индикатора хромогена),
- значение pH (потенциометрическое определение с помощью pH-метр-иономера «Экотест-120»),
- сухой остаток,
- окисляемость (окислительно-восстановительное титрование 0,01 н раствором KMnO4),
- наличие растворенных ионов (потенциометрическое определение с помощью pH-метр-иономера «Экотест-120») [6, с. 38–53].
Количество опытов по каждому показателю составило не менее трех.
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе данного исследования было получено представление о состоянии водных ресурсов г.о. Саранск. Результаты исследования приведены в таблице.
Результаты исследования
|
Показате-ли состава и свойств воды природ-ного объекта |
Водный объект |
ПДК / норма |
|||||||
|
Луховский пруд |
Пруд «Зеленая роща» |
Пруд «Лесное озеро» |
Лямбирьское водохранилище |
р. Саранка |
р. Инсар (район Ялга) |
р. Инсар (район Химмаш) |
р. Инсар (Центр города) |
||
|
Запах |
2 |
1 |
2 |
2 |
3 |
2 |
2 |
2 |
Не > 2 баллов |
|
3 |
2 |
1 |
2 |
4 |
2 |
1 |
2 |
||
|
Цвет |
бесцветная |
бесцветная |
бесцветная |
бесцветная |
бесцветная |
желтоватый оттенок |
бесцветная |
бесцветная |
бесцветная |
|
бесцветная |
мутная желтоватая |
бесцветная |
бесцветная |
желтоватый оттенок |
бесцветная |
бесцветная |
бесцветная |
||
|
Цветность |
40 |
45 |
30 |
40 |
40 |
55 |
35 |
40 |
35 |
|
45 |
60 |
35 |
50 |
55 |
45 |
35 |
40 |
||
|
Карбонатная жесткость |
4,785 |
3,741 |
2,030 |
5,046 |
4,900 |
6,438 |
4,700 |
4,600 |
7,0 мг-экв/л |
|
4,437 |
1,900 |
1,827 |
5,742 |
5,655 |
4,089 |
4,611 |
3,741 |
||
|
Общая жесткость |
6,0 |
3,6 |
1,9 |
6,6 |
8,2 |
8,9 |
7,2 |
5,6 |
10,0 мг-экв/л |
|
5,0 |
2,1 |
0,8 |
6,4 |
7,0 |
4,9 |
5,4 |
5,6 |
||
|
Водородный показатель (pH) |
6,90 |
9,29 |
6,59 |
9,3 |
8,30 |
7,03 |
7,70 |
8,80 |
6,00–9,00 |
|
6,90 |
7,45 |
6,82 |
10,13 |
7,68 |
9,83 |
8,99 |
8,62 |
||
|
Сухой остаток |
200 |
100 |
700 |
400 |
700 |
500 |
800 |
600 |
1000 мг/л |
|
400 |
300 |
200 |
300 |
600 |
500 |
500 |
300 |
||
|
Окисляемость |
7,12 |
7,92 |
4,64 |
3,84 |
3,20 |
3,84 |
3,92 |
3,60 |
5–7 мг/ л |
|
4,80 |
20,4 |
5,92 |
9,44 |
24,40 |
7,20 |
7,20 |
7,20 |
||
|
Cl– |
0,093 |
0,002 |
0,003 |
0,074 |
2,55 |
0,744 |
0,175 |
0,096 |
350 мг/л |
|
0,012 |
0,006 |
0,012 |
0,019 |
15,17 |
0,013 |
0,048 |
0,017 |
||
|
SO4 2– |
5-10 |
< 5 |
< 5 |
5-10 |
10–100 |
< 5 |
10-50 |
5–10 |
500 мг/л |
|
5-10 |
< 5 |
< 5 |
5-10 |
10–100 |
5–10 |
10-100 |
5–10 |
||
|
NO2 – |
< 0,003 |
< 0,003 |
0,003 |
< 0,003 |
< 0,003 |
0,013 |
< 0,003 |
< 0,003 |
3,3 мг/л |
|
< 0,003 |
< 0,003 |
0,003 |
< 0,003 |
< 0,003 |
0,013 |
< 0,003 |
< 0,003 |
||
|
NO3 – |
0,664 |
0,089 |
0,085 |
0,342 |
1,571 |
0,925 |
0,579 |
0,525 |
45 мг/л |
|
0,652 |
0,041 |
0,089 |
0,082 |
0,527 |
0,253 |
0,275 |
0,179 |
||
|
NH4 + |
0,133 |
0,0074 |
0,110 |
0,198 |
0,296 |
0,327 |
0,201 |
0,198 |
1,93 мг/л |
|
1,019 |
0,296 |
0,052 |
0,234 |
2,737 |
0,266 |
0,382 |
0,266 |
||
|
Сu2+ |
0,007 |
0,006 |
0,005 |
0,011 |
0,008 |
0,002 |
0,001 |
0,002 |
1,0 мг/л |
|
0,017 |
0,004 |
0,007 |
0,027 |
0,000 |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
||
Примечания: белой заливкой показаны данные проб отобранных в январе, серой заливкой – в мае; полужирным выделены показатели превышающие ПДК (норму); курсивом – показатели, которые сильно отличаются от таковых в предыдущих пробах.
Все исследуемые водохранилища организованы в руслах малых рек. Вода данных водохранилищ используется населением города для хозяйственных нужд, рыболовства и в качестве зоны отдыха (купание). Согласно полученным результатам опасение вызывает экологическое состояние Лямбирского водохранилища и пруда «Зеленая роща». Здесь отмечено высокое значение рН, что объясняется геологией водосборного бассейна (наличие карбонатных пород), и высокое значение окисляемости. Резкое увеличение окисляемости, такое как в пробах воды из упомянутых водохранилищ и р. Саранки, выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Кроме того в воде Лямбирского водохранилища обнаружено достаточно большое количество ионов меди (II).
Вода, отобранная в пруду «Луховский» и пруду «Лесное озеро» по большинству показателей соответствует нормативам качества [7, с. 6–12]. Но отмечено, что в пруду «Луховский» в летний период резко увеличилось содержание ионов аммония и меди, при этом снизилась окисляемость в 1,5 раза.
Исследования показали, что несмотря на достаточно большое антропогенное влияние, экологическое состояние р. Инсар в пределах г. Саранска нельзя назвать катастрофическим. Сезонные изменения таких показателей, как окисляемость, общая жесткость, сухой остаток и рН, вполне объяснимы гидрологическим режимом водного объекта.
Наиболее серьезные опасения вызывает состояние воды р. Саранки. В исследуемых пробах содержится большое количество как минеральных так и органических веществ. Вода р. Саранки оказалась самой грязной из всех исследуемых образцов. Данный факт объясняется в первую очередь поступлением сточных вод с предприятий и жилого сектора Юго-Западного района города. Дальнейшее загрязнение реки может привести к ее деградации.
Поэтому в целях предотвращения ухудшения экологического состояния поверхностных вод г.о. Саранска необходимо выполнение следующих основных мероприятий:
– разработка плана охраны малых рек на уровне администрации города и органов власти республики;
– очищение русел малых рек и озер от мусора ТБО;
– контроль за санитарным состоянием берегов и поймы рек;
– контроль за содержанием ферм, предприятий, складов удобрений, расположенных вдоль рек;
– запрет мойки автомобилей у водоемов;
– очистка родников;
– охрана береговой зоны;
– посадка леса и кустарника вдоль русел рек.
Заключение
Таким образом, проведенное исследование доказывает, что антропогенная нагрузка приводит к загрязнению поверхностных вод города, что сильно влияет на качество речных вод региона в целом. Исследуемые пробы воды имеют неудовлетворительные органолептические показатели, что может свидетельствовать о загрязнении водоемов. По гидрохимическому составу изученные водные объекты классифицируются как «жесткие» и «средне жесткие». В большом количестве проб превышено значение водородного показателя. Химический состав проб воды выявил повсеместные превышения окисляемости, а в некоторых случаях большое содержание аммонийного азота, что свидетельствует о риске загрязнения водоемов бытовыми и хозяйственно-канализационными стоками.
Важным условием эффективной работы региональной власти в области природоохранной деятельности является непрерывный мониторинг и систематический контроль за состоянием малых рек и водохранилищ, которые помогают выявить источники загрязнения поверхностных вод, а также оценить их экологическое состояние.
Работа выполнена в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям научно-исследовательской деятельности вузов-партнеров по сетевому взаимодействию (ФГБОУ ВО «Чувашский государственный педагогический университет имени И.Я. Яковлева») по теме «Разработка научно-методического сопровождения организации экологического воспитания средствами химии окружающей среды».