Чеченская Республика достаточно обеспечена водными ресурсами. Главной рекой по протяженности на территории республики является Терек (218 км). Река Сунжа – самый большой приток реки Терек. Начало реки Сунжа находится у Черных гор в западной части Лесистого хребта, общая длина 265 км, протяженность по территории Чеченской Республики составляет 205 км. Река Сунжа также протекает по территориям Ингушской Республики и Северной Осетии [1].
Резкому ухудшению экологии на территории Чеченской Республики способствовали военные события 1994–2001 гг. Концентрации загрязняющих веществ (сульфатов, ионов железа, нефтепродуктов) в Сунже превышали гигиенические нормативы [2] в 2,1–2,5 раза [3; 4]. Окружающая среда на территории республики (почвенный покров, водные объекты) была полностью очищена от последствий военных событий в течение 2011–2012 гг. Тем не менее антропогенная нагрузка за счет роста промышленных предприятий и увеличения численности населения может привести к ухудшению экологического состояния окружающей среды. Поэтому необходим мониторинг экологического состояния для оценки и выявления источников загрязняющих веществ, попадающих в окружающую среду.
Постановка задачи: исследовать экологическое состояние реки Сунжа Чеченской Республики.
Лабораторными методами исследовать качество воды реки Сунжа. Оценить содержание загрязняющих веществ, таких как сульфат-, нитрат- и хлорид-ионы. Также определить содержание кислорода, сухого остатка, показатель БПК5 (биологическое потребление кислорода), перманганатную окисляемость.
Цель исследования: оценить качество воды и сезонную динамику гидрохимических параметров реки Сунжа на территории Чеченской Республики.
Материалы и методы исследования
Пробы воды реки Сунжа анализировали в лаборатории Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Государственного бюджетного учреждения (ГБУ). Концентрации загрязняющих веществ – ионы хлора, азота и сульфатов – определяли спектрофотометрическим методом, тяжелые металлы – вольтамперметрическим анализатором. Нефтепродукты определяли методом ИК–спектрометрии с применением концентратомера серии КН, сухой остаток – весовым методом.
Результаты исследования и их обсуждение
В данной работе приведены результаты исследования экологического состояния воды реки Сунжи на территориях г. Грозный и 3 населенных пунктов (Брагуны, Серноводская, Старая Сунжа) Чеченской Республики за 2017 г. Качество речной воды оценивали по следующим показателям: растворенный кислород, биологическое потребление кислорода (БПК5), перманганатная окисляемость, нитраты, хлориды, сульфаты. Также определяли концентрации нефтепродуктов, тяжелых металлов и органолептические показатели (запах, вкус, мутность).
Перманганатная окисляемость, которая служит индикатором загрязненности водных объектов хозяйственно–бытовыми и промышленными сточными водами, а также атмосферными осадками, характеризует наличие в речной воде органических соединений. В пробах воды реки Сунжа показатель перманганатная окисляемость синхронно возрастал на территориях всех населенных пунктов почти в 1,5–2,0 раза осенью и находился в пределах установленного гигиенического норматива (не более 5,0 мг/дм3) в течение всего 2017 г. (рис. 1).
Рис. 1. Динамика изменения перманганатной окисляемости воды р. Сунжа
Рис. 2. Динамика изменения БПК5 в воде р. Сунжа
Рис. 3. Динамика изменения концентрации растворенного кислорода в воде р. Сунжа
Биохимическое потребление кислорода (БПК5) показывает количество кислорода, необходимое для окисления в воде органических веществ микроорганизмами в течение 5 суток в анаэробных условиях. Наличие органических веществ связано с жизнедеятельностью микроорганизмов в речной воде и поступлением в речную воду этих веществ со сточными водами и дождевыми смывами. Синхронный рост показателя БПК5 в речной воде отмечался осенью на территориях всех населенных пунктов, но не превышал ПДК (не более 4,0 мг/дм3) за весь 2017 г. (рис. 2).
Кислородный режим водных объектов зависит от количества загрязнителей, парциального давления, температуры воды. Динамика изменения содержания растворенного кислорода в воде реки Сунжа приведена на рис. 3.
Высокое содержание кислорода, в пределах 7,4–7,9 мгО2/дм3 экспериментально зафиксировано зимой в пробах речной воды на всех территориях. Вода реки Сунжа относится к 1-му классу качества по содержанию кислорода (норматив не менее 4 мгО2/дм3) в течение четырех сезонов.
Опасное влияние на организм человека при длительном употреблении оказывает вода, содержащая в значительном количестве нитраты. Характерной особенностью нитратов является повышение концентрации метгемоглобина в крови, вследствие чего снижается количество переносимого ею кислорода [5].
Экспериментальные данные по содержанию нитрат-ионов приведены на рис. 4.
Рис. 4. Динамика изменения концентрации нитрат-ионов в воде р. Сунжа
Рис. 5. Динамика изменения концентрации сульфат-ионов в воде р. Сунжа
Из рис. 4 видна динамика изменения концентрации нитрат-ионов в течение четырех сезонов. Наибольшая концентрация нитрат-ионов обнаружена зимой (27,3 мг/дм3) на территории населенного пункта Старая Сунжа, наименьшая – весной на территории с. Брагуны (7,8 мг/дм3). Из полученных данных можно сделать вывод, что среднегодовой показатель ПДК не превышал гигиенический норматив 45 мг/дм3.
Содержание сульфатов в пробах воды реки Сунжа менялось в течение года, но не выходило за пределы норматива (ПДК 500 мг/дм3) (рис. 5).
Например, летом на территории пос. Старая Сунжа концентрация сульфатов стремительно увеличивалась от 279,6 до 368,2 мг/дм3 и почти приближалась к предельно допустимой концентрации. Однако существенная разница в сезонных колебаниях по сульфатам в речной воде не повлияла на предельно допустимую концентрацию.
По содержанию хлоридов в Сунже на территории с. Брагуны отмечена динамика уменьшения почти в 2 раза: с 108,5 мг/дм3 зимой, до 54,7 мг/дм3 осенью (рис. 6).
Рис. 6. Динамика изменения концентрации хлорид-ионов в воде р. Сунжа
Рис. 7. Динамика изменения содержания сухого остатка в воде р. Сунжа
На остальных территориях наблюдалось сезонное колебание концентраций хлорид-ионов, но не превышало предельно допустимые концентрации.
Сухой остаток в воде реки Сунжа подвергался зигзагообразным сезонным колебаниям (257,3–448,5 мг/дм3) на территориях населенных пунктов Брагуны и Серноводская, но содержание в речной воде не превышало гигиенический норматив (1000 мг/дм3) в течение всего 2017 г. (рис. 7).
Важнейшим показателем, характеризующим качество воды, является водородный показатель pH. В пробах воды реки Сунжа значение водородного показателя (рН) варьировалось в пределах 7,1–7,9 (гигиенический норматив 6,5–8,5) в течение всего 2017 г., что говорит о хорошем качестве воды.
Насыщенность воды кислородом также зависит от концентрации нефтепродуктов в речной воде: образуя пленку, они препятствуют газообмену между атмосферным воздухом и речной водой. Лабораторные данные по содержанию показали незначительную концентрацию нефтепродуктов в речной воде, в пределах 0,004-0,008 мг/дм3 (ПДК 0,1 мг/дм3). Этот показатель является одним из факторов, обеспечивших высокий уровень концентраций кислорода за четыре сезона в 2017 г.
Триада тяжелых металлов – ртуть, свинец, кадмий – относится к стойким химическим загрязнителям. Эти тяжелые металлы экологически опасны, так как обладают кумулятивным и специфическими токсическими свойствами: в водной среде образуют комплексы как с органическими, так и с неорганическими соединениями. Содержание свинца, ртути, кадмия и цинка в пробах речной воды было в ничтожно малых количествах. По органолептическим свойствам вода Сунжи не имела запаха и вкуса. Однако по показателю мутность наблюдалось приближение к предельно допустимой концентрации, но не превышало гигиенический норматив.
Выводы
1. Концентрации загрязнителей в воде реки Сунжа соответствовали гигиеническому нормативу и не превышали ПДК.
2. Растворенный кислород был на хорошем уровне.
3. Показатель рН соответствовал гигиеническим нормативам.
4. Ничтожно малые концентрации нефтепродуктов и тяжелых металлов (Pb, Cd, Zn, Hg) указывают на удовлетворительное экологическое состояние крупного водного объекта в 2017 г.
Заключение
Таким образом, качество воды реки Сунжа соответствовало гигиеническим нормам благодаря незначительному влиянию хозяйственной деятельности. Однако увеличение антропогенной нагрузки с ростом численности населения и развитием промышленности показывает, что мониторинг загрязнителей в окружающей среде необходим для изучения и выявления источника попадания их в окружающую среду.