Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

КУПАНИЕ КАК ВИД РЕКРЕАЦИОННОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОЕМОВ ЦФО РОССИИ

Чекмарева Е.А. 1
1 Иваньковская НИС – филиал ФГБУН Институт водных проблем РАН
Рекреационное водопользование в центральной части России связано с различными видами досуга (отдыха) вблизи (либо на) водных объектов. Этот вид водопользования оказывает антропогенное влияние на качество воды в водном объекте, в то время как сам объект представляет химическую и микробиологическую угрозу для здоровья человека. Целью исследования было изучить качество воды ряда водоемов и выявить: как изменяется химический состав воды при купании, какие показатели (ПДКв или фоновые значения) позволяют эффективно оценить качество воды в местах рекреационного водопользования. Объектами исследования являлись водоемы, расположенные в ЦФО: Иваньковское водохранилище, Большой Люберецкий карьер, Константиновский карьер и оз. Чистое. Отбор проб воды проводили из поверхностного горизонта или в трех точках: урез, 0,8 м, 2 м; или в одной: с глубины 0,4–0,5 м в местах рекреационного водопользования. Химический анализ воды включал: физико-химические показатели (температура, рН, мутность), главные ионы (HCO3, Ca, Mg, SO4, Cl, Na и K), биогенные элементы (Fe, Si, соединения N и P), показатели содержания органических соединений (БПК5, цветность). Исследования проведены в летний период 2018 г. Подтверждены выводы, сделанные ранее: высокая рекреационная нагрузка на водоемы может приводить к увеличению вблизи берега концентраций ионов аммония, нитритов, нитратов и фосфора общего в воде. Для оценки качества воды в водоёме при рекреационном водопользовании рекомендовано использовать данные по качеству воды фоновых водоемов.
качество воды
водоемы
ЦФО
рекреация
купание
химический анализ
1. Численность населения РФ по муниципальным на 1 января 2018 г. // Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс]. URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/afc8ea004d56a39ab251f2bafc3a6fce (дата обращения: 13.03.2019).
The number of the Russian population in the municipality January 1, 2018 // Federal`naya sluzhba gosudarstvennoj statistiki. [Electronic resource]. URL: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/afc8ea004d56a39ab251f2bafc3a6fce (date of access: 13.03.2019) (in Russian).
2. Центральный федеральный округ // Научно-популярная энциклопедия «Вода России». [Электронный ресурс]. URL: http://www.water-rf.ru (дата обращения: 13.03.2019).
Central Federal District // Popular scientific encyclopedia «Water of Russia». [Electronic resource] URL: http://www.water-rf.ru (date of access: 13.03.2019) (in Russian).
3. Демин А.П. Водопользование // Научно-популярная энциклопедия «Вода России». [Электронный ресурс]. URL: http://www.water-rf.ru (дата обращения: 13.03.2019).
Demin A.P. Water use // Popular scientific encyclopedia «Water of Russia». [Electronic resource] URL: http://www.water-rf.ru (date of access: 13.03.2019) (in Russian).
4. Авакян А.Б., Бойченко В.К., Салтанкин В.П. Рекреационное использование водных объектов Московской области (состояние, проблемы, перспективы) // Водные ресурсы. 1983. № 4. С. 125–133.
Avakyan A.B., Bojchenko V.K., Saltankin V.P. Recreational use of water bodies of the Moscow region (state, problem and prospects) // Vodny`e resursy`. 1983. № 4. Р. 125–133 (in Russian).
5. Григорьева И.Л., Чекмарева Е.А. Влияние рекреационного водопользования на качество воды Иваньковского водохранилища // Известия РАН. Серия географическая. 2013. № 3. С. 63–70. DOI: 10.15356/0373-2444-2013-3-63-70.
Grigorieva I.L., Chekmareva E.A. The Influence of the Recreation on Water Quality of the Ivankovo Reservoir // Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya. 2013. № 3. Р. 63–70 (in Russian).
6. Соловьева Т.А. Купание как причина загрязнения воды // Гигиена и санитария. 1953. № 3. C. 55–58.
Solovyova T.A. Bathing as a cause of water pollution // Gigiena i sanitariya. 1953. № 3. Р. 55–58 (in Russian).
7. Ланцова И.В. Рекреационное водопользование как фактор формирования качества воды // Вода: Химия и экология. 2009. № 2. С. 2–7.
Lanczova I.V. Recreational use of water as a factor to control water quality // Voda: Ximiya i e`kologiya. 2009. № 2. Р. 2–7 (in Russian).
8. ГОСТ 3161-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб». М.: Стандартинформ, 2013. 32 с.
9. Салтанкин В.П., Григорьева И.Л. Иваньковское водохранилище // Научно-популярная энциклопедия «Вода России». [Электронный ресурс]. URL: http://www.water-rf.ru/ (дата обращения: 13.03.2019).
Saltankin V.P., Grigor`eva I.L. Ivankovskoye reservoir // Nauchno-populyarnaya e`nciklopediya «Voda Rossii». [Electronic resource]. URL: http://www.water-rf.ru/ (date of access13.03.2019) (in Russian).
10. Государственный водный реестр // Федеральное агентство водных ресурсов. [Электронный ресурс]. URL: http://www.textual.ru (дата обращения: 13.03.2019).
State Water Registry. [Electronic resource]. URL: http://www.textual.ru (date of access: 13.03.2019) (in Russian).
11. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод, дата введения: 01.01.2001 г. М.: Стандартинформ, 2000. 18 с.

Исследования были проведены в Центральном федеральном округе (ЦФО), занимающем площадь 650,2 тыс. км2. Население ЦФО составляет 39,3 млн человек, из них в г. Москва – 12,5 млн чел., Московской области – 7,5 млн чел. (за 2018 г.), по [1]. В ЦФО насчитывается 31 тыс. водотоков, 49,9 тыс. озер и искусственных водоемов общей площадью 9250 км2, по [2]. Несмотря на обилие водоемов, в округе существует проблема доступных для рекреации водоемов, что связано с высокой плотностью населения.

Под «рекреационным водопользованием» обычно понимают использование водных объектов, включая береговую полосу, для удовлетворения потребностей населения в досуге (отдыхе) [3, 4]. Рекреационное водопользование оказывает прямое или косвенное (опосредованное) воздействие на качество воды и экосистемы водных объектов [4], и является потенциальным источником химической и микробиологической опасности для здоровья человека.

Основную нагрузку на водоем оказывают купание, рыболовство и отдых с использование маломерных судов [5]. Под купанием мы понимаем погружение человека в поверхностные воды. Этот вид рекреационного водопользования оказывает микробиологическое и химическое воздействие на водоем, которое выражается в смыве с тела человека и выделении в воду продуктов жизнедеятельности. В течение 10-минутного купания в воду попадают свыше 3 млрд сапрофитовых бактерий, от 100 тыс. до 20 млн кишечных палочек; при одноразовом выделении продуктов жизнедеятельности в воду – 2,3 г хлора, 0.55 г оксида фосфора, 0,136 г аммиака, 0,073 г мочевой кислоты, 5,5 г мочевины, 45,5 г аминокислот, 0,021–0,051 г фенолов, сульфатов и других веществ, по [5–7].

Цель исследования: изучить изменение качества воды водоемов при купании в периоды высокой рекреационной нагрузки, выяснить, какие показатели (ПДКв или фоновые значения) позволяют эффективно оценить качество воды в местах рекреационного водопользования.

Материалы и методы исследования

Для исследования были выбраны водоемы Московской и Тверской областей, используемые в рекреационных целях: Иваньковское водохранилище, Большой Люберецкий карьер, Константиновский карьер и оз. Чистое.

Для оценки нагрузки от купания на водоемы в районе городского пляжа г. Конаково на Иваньковском водохранилище и пляжной зоны у центрального моста на р. Донховка (рис. 1, а) использовали методику забора воды с поверхностного слоя по горизонтальному профилю: у уреза, на глубине 0,8 м и ~2 м [5, 7]. Отбор проб воды по данной методике проводили в июне-июле 2010–2011, 2016 и 2018 гг., всего отобрано 106 проб воды.

cek1a.tif cek1b.tif

а) б)

cek1c.tif cek1d.tif

в) г)

Рис. 1. Карта-схема объектов исследования: а) Иваньковское вдхр. и р. Донховка, б) Большой Люберецкий карьер, в) Константиновский карьер, г) оз. Чистое (фон).

cek1e.tif – место отбора проб воды, cek1k.tif – пляжная зона

В Большом Люберецком и Константиновском карьерах (рис. 1, б, в) исследования проведены впервые, пробы воды отбирали однократно в летний период 2018 г. Это связано со спецификой исследования: определить качество воды в водоемах в данный момент времени, в местах рекреационного водопользования. Отбор проб воды в озере Чистое (рис. 1. г) проводили летом 2016–2018 гг., для выявления межгодовых изменений качества воды в период высокой рекреационной нагрузки. Пробы воды отбирали согласно ГОСТ 31861-2012 [8] с глубины 0,4–0,5 м.

Иваньковское водохранилище осуществляет сезонное регулирование стока. Оно является мелководным, акватории с глубинами менее 2 м занимают 48%. Полный объем при нормальном подпорном уровне (НПУ – 124 м) составляет 1120 млн м3, площадь водного зеркала – 327 км2, длина береговой линии – 520 км, средняя глубина – 3,4 м, по [9]. Река Донховка является правобережным притоком Иваньковского водохранилища. Ее длина составляет 27 км, а водосборная площадь – 158 км2 [10].

Большой Люберецкий карьер – искусственный водоем, занимающий дно бывшего карьера площадью 0,38 км2. Он находится в г. Держинский (Московская область), плотность населения которого составляет 3555 чел/км2. Пляж в западной части Большого Люберецкого карьера (вдоль ул. Угрешская, г. Держинский) – живописное место, вода визуально привлекает отдыхающих, прозрачная, хорошо прогревается в зоне купания. Для рекреационного отдыха на берегах карьера организована пляжная зона, отдельно присутствует зона туалетов, зона питания, зона активного (виндсёрфинг, аттракционы и другое) и пассивного (беседки) отдыха.

Константиновский карьер площадью 0,38 км2 расположен в окрестностях г. Твери (плотностью населения – 2763 чел/км2), вдоль Савватьевского шоссе. Это одно из самых популярных мест отдыха у воды в г. Твери, вокруг водоема сосновый бор, берег песчаный, вода в карьере прозрачная. Еще один водоем (фоновый) – оз. Чистое с площадью акватории 1,8 км2, находится в Тверской области, в Торопецком районе (д. Чистое), где плотность населения составляет 5 чел/км2. Водоем живописный, прозрачность воды достигает 3 м, есть причал, небольшой заход в водоем, кабинки для переодевания.

Пробы проанализированы в химической лаборатории ИвНИС ИВП РАН по аттестованным методикам (аттестат аккредитации RA.RU.21AH36 от 21.11.2016 г.). Химический анализ качества воды проводили по физико-химическим показателям (температура, рН, мутность), главным ионам (HCO3, Ca, Mg, SO4, Cl, Na и K), биогенным элементам (Fe, Si, соединения N и P), показателям содержания органических соединений (БПК5, цветность).

Оценку качества воды проводили в сравнении с ПДКв, используемой для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [11], и с фоновыми значениями концентрации химических элементов. Фоновый водоем – оз. Чистое, расположен в одном регионе со всеми изучаемыми объектами, плотность населения водосборной территории небольшая для ЦФО (5 чел/км2), рекреационная нагрузка на водоем невысокая, химический состав воды отличается низким содержанием главных и биогенных элементов, органических показателей.

Метеопараметры измерялись портативной метеостанцией Kestrel 5000 (США).

Результаты исследования и их обсуждение

В период отбора (июль 2018 г.) по горизонтальному профилю (урез, 0,8 м, ~2 м) погодные условия способствовали увеличению нагрузки на исследуемые пляжи (на Иваньковском вдхр. и р. Донховка в г. Конаково). Было жарко и довольно ветрено: температура воздуха изменялась в пределах от 27,1 до 29,4°С, средняя скорость ветра составила 2,8 м/с, влажность – 57,1%. Средняя температура воды составила 24,3°С. В середине дня количество отдыхающих было 554 человека (городской пляж г. Конаково), из них купалось 106 человек. Максимальная рекреационная нагрузка за период наблюдения на городском пляже г. Конаково отмечена в 2010 г. и составляет 1067 человек в середине дня (с 14 до 15 часов) при температуре воды – 25,3°С и средней температуре воздуха в июле – 24,9°С [5].

Выявлено, что концентрации сульфатов, натрия и калия, аммонийного иона, нитратов, нитритов, фосфора общего и БПК5 в воде не имеют четкого распределения по горизонтальному профилю (табл. 1).

Таблица 1

Распределение концентраций некоторых химических элементов по горизонтальному профилю пляжа г. Конаково, дм/мг3 (кр. Pобщ.вал. – мгР/дм3), июль 2010, 2011, 2016, 2018 гг.

Глубина, м

SO4

Na + K

NH4

Робщ.

2011

2016

2018

2010

2018

2010

2011

2016

2018

2010

2011

2018

ур.

10,7

9,4

16,0

4,5

13,3

0,32

0,30

0,15

0,11

0,133

0,104

0,061

0,8

9,9

8,6

16,4

5,5

14,8

0,31

0,39

0,17

0,09

0,099

0,126

0,074

~2

10,1

13,4

16,0

5,3

16,0

0,32

0,42

0,12

0,06

0,164

0,140

0,061

Исследования 2010 [5] и 2018 гг. позволяют отметить, что в водоемах с замедленным водообменном, в периоды высокой рекреационной нагрузки, у уреза воды концентрации соединений азота и фосфора выше, чем на глубине, на 0,14 дм/мг3 (NH4), 0,012 дм/мг3 (NO2), 0,12 дм/мг3 (NO3), 0,021 дм/мг3 (Робщ.). Анализ данных 28 горизонтальных профилей выявил, что вероятность (Р) накопления высоких концентраций соединений азота и фосфора у уреза водоема невысока (Р = 57%). Для использования методики отбора по горизонтальному профилю в местах высокой рекреационной нагрузки необходимо учитывать множество факторов: водообмен, температуру воды и воздуха, количество отдыхающих и другое.

Ранее было установлено, что под воздействием массового купания наблюдается увеличение концентраций сульфатов, аммонийного иона, нитратов и нитритов, общего фосфора, БПК5 [5, 7].

В 2018 г. по всем показателям превышения ПДКв [11] не зафиксировано.

Следующим этапом исследования было выявление водоемов со схожими условиями формирования природного качества воды и разными уровнями рекреационных нагрузок. Рекреационные нагрузки оценивали в зависимости от плотности населения вблизи водоемов.

Проведен сравнительный анализ качества воды Большого Люберецкого и Константиновского карьеров, оз. Чистое в июле 2018 г.

Воды исследуемых водоемов гидрокарбонатные (по О.А. Алекину), с низкой и средней минерализацией (0,1–0,4 г/дм3), слабощелочные (рН изменяется в диапазоне 7,85–8,26 ед. рН), малоцветные (8–10 градусов Pt–Co шкалы), с низким показателем БПК5 (1–1,6 мгО/дм3), низкой мутностью (менее 10 мг/дм3), невысоким содержанием гидрокарбонатов (54,9–11,9 мг/дм3), железа общего (0,03–0,06 мг/дм3), марганца (0,02–0,05 мг/дм3), кремния (0,17–0,39 мг/дм3). По показателю жесткости вода в водоемах: «мягкая» в оз. Чистое и Константиновском карьере (менее 2 мг-экв/дм3) и средней жесткости (4,75 мг-экв./дм3) в Большом Люберецком карьере. Концентрации ионов аммония выше в Большом Люберецком карьере (0,41 мг/дм3), концентрации нитратов – в оз. Чистое и Константиновском карьере (0,48 и 1,0 мг/дм3 соответственно), концентрации фосфора общего валового изменяются в воде водоемов от 0,036 до 0,059 мгР/дм3.

Превышения ПДКв [11] ни по одному показателю в воде исследуемых водоемов не было выявлено, поэтому оценку качества воды водоемов проводили в сравнении с фоновыми значениями (оз. Чистое). Озеро Чистое характеризуется низкими концентрациями химических элементов в воде (табл. 2), поэтому подходит в качестве фонового водоема.

Таблица 2

Диапазон концентраций некоторых химических элементов в воде оз. Чистое, дм/мг3 (кр. БПК5 -мгО/дм3), июль 2016–2018 гг.

HCO3

Cl

SO4

Na + K

NH4

NO3

РО4

БПК5

67,1–103,7

1,3–3,4

3,8–4

0,3–7,3

0,05–0,32

0,38–0,50

0,012–0,132

1–1,4

В результате сравнения данных химического анализа воды Большого Люберецкого и Константиновского карьеров с оз. Чистое мы получили наибольшие концентрации сульфатов – 179,8 мг/дм3 (выше в 45 раз фоновых значений), концентрации хлоридов – 36,5 мг/дм3 (в 11 раз выше фоновых значений), концентрации натрия и калия – 22,8 мг/дм3 (в 4 раза выше фоновых значений) отмечены в Большом Люберецком карьере (рис. 2, в).

Купание оказывает положительное воздействие на физическое и психологическое состояние человека. Тем не менее в водоемах ЦФО все чаще можно видеть таблички с запретом на купание. Это связано с качеством воды водоемов центральной части России. За последние десятилетия вода в водных объектах ЦФО характеризуется классами качества от «загрязненной» до «грязной», за исключением некоторых единичных озер и участков рек, водохранилищ. Неудовлетворительное качество воды часто связывают со сбросом коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, наличием урбанизированных территорий, в том числе с высокой плотностью населения.

Наблюдая за качеством воды различных водоемов и водотоков ЦФО, мы не всегда видим зависимость концентрации сульфатов и хлоридов, соединений азота и фосфора (рис. 3) от плотности населения. Это связано с особенностями формирования качества воды в каждом водном объекте.

cek2a.wmf cek2b.wmf cek2c.wmf

а) б) в)

Рис. 2. Диаграмма-роза. Концентрации главных ионов, мг/дм3, июль 2018 г.: а) оз. Чистое (фон), б) Константиновский карьер, в) Большой Люберецкий карьер

cek3a.tif

а)

cek3b.tif

б)

Рис. 3. Изменение концентраций сульфатов, хлоридов (а) и нитратов, фосфатов (б) водоемов и водотоков ЦФО в зависимости от плотности населения, 2018 г.

Следовательно, в городской черте можно иногда встретить водный объект с удовлетворительным для купания качеством воды.

Выводы

В водоемах с замедленным водообменом, в периоды высокой рекреационной нагрузки концентрации у уреза воды выше, чем на глубине, по следующим элементам: ионы аммония (на 0,14 дм/мг3), нитриты (на 0,012 дм/мг3), нитраты (на 0,12 дм/мг3), фосфор общий (на 0,021 дм/мг3). При этом вероятность распределения концентраций соединений азота и фосфора по горизонтальному профилю (урез, 0,8 м, ~2 м) невысока (57%).

Наши исследования показали, что для оценки качества при рекреационном водопользовании наиболее эффективно использовать сравнение с фоновыми значениями. Так, в Большом Люберецком карьере (г. Держинский, Московская область) выше фоновых значений (оз. Чистое, Тверская область) были концентрации: сульфатов (в 45 раз), хлоридов (в 11 раз), натрия и калия (в 4 раза)

Не выявлено тесной зависимости между концентрациями сульфатов, хлоридов, соединений азота и фосфора в воде водоемов и водотоков ЦФО и плотностью населения на их водосборах. На плотно заселенных территориях можно встретить водный объект с удовлетворительным для рекреационного водопользования качеством воды.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00609 мол_а.


Библиографическая ссылка

Чекмарева Е.А. КУПАНИЕ КАК ВИД РЕКРЕАЦИОННОГО ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ ВОДОЕМОВ ЦФО РОССИИ // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 4. – С. 87-92;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37113 (дата обращения: 20.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674