V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Современное состояние поверхностных вод озера Солдатское

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Герасименко  С.С. 1

---

1Муниципальное образовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа №21 городского округа «город Якутск»

Вахрушева  А.В. 1Габышева  О.И. 1

---

1Муниципальное образовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа №21 городского округа «город Якутск»

Работа в формате PDF

38.1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Городские озера имеют большое экологическое значение для города, так как они являются источником хозяйственно-бытового водоснабжения, средой обитания рыб, а также местом отдыха людей.

Проверки республиканского Министерства охраны природы показывают, что вода в городских озерах (Солдатское, Талое, Белое, Хомустах, ЯНИИТ, Теплое, Сайсары, Сергелях, Ытык-Кюель, Хатынг-Юрях) высокоминерализованная, в ней наблюдается высокое содержание хлоридов, сухого остатка, катионов натрия, железа. Самыми загрязненными оказались озера Солдатское, Талое, Хомустах и безымянное озеро, расположенное у НИИ туберкулеза. Данные результаты указывают на сложную экологическую ситуацию в городской среде. С ухудшением экологической ситуации в городской среде возникает необходимость проведения наблюдений за гидрохимическим составом водной среды. В связи с этим  целью работы является разработка рекомендаций по улучшению состояния поверхностных вод озера Солдатского.

 Гипотеза исследования: можно предположить, что своевременное проведение охранных мероприятий позволит сохранить  озеро Солдатское, а также даст возможность создать охранную зону в черте города.     

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить литературные источники и методики исследования
2. Дать характеристику по гидрохимическим показателям.
3. Определить качественное состояние поверхностных вод.
4. Разработать рекомендации по рекультивации данного водоема.

Научно-практическая значимость работы заключается в том что материалы данной работы могут послужить основой для проведения экологического мониторинга городских водоемов, а также применяться в качестве агитационных и научно-просветительских материалов, посвященных вопросам экологии.

ГЛАВА 1. КАЧЕСТВО ПРИРОДНЫХ ВОД И СПОСОБЫ

ЕГО ОЦЕНКИ

Под термином «качество воды» понимают сочетание химического и биологического состава и физических свойств воды, определяющее пригодность данной воды для конкретных видов водопользования. Во всех странах качество воды является предметом особого внимания государственных органов, общественных движений, средств массовой информации и широких слоев населения. Основной ущерб водной среде наносит человек. На качество воды отрицательно влияют не только отходы промышленности, стоки с полей, разливы нефтепродуктов при авариях, но также и наследие прошлых времен, когда чистоте окружающей среды уделяли недостаточно внимания (Раткович, 2003)

1.1. Уровень химического загрязнения озер города Якутска

Озера г. Якутска и его окрестностей расположены в пойме I и II надпойменных террасах реки Лены. В долине Туймаада насчитывается около 50 озер площадью около 0,05 км² каждое. В пределах городской черты можно отметить такие крупные озера, как Белое, Сайсары, систему каналов озера Теплое, Хомустах, Талое, Сергелях, Хатынг Юрях, Чочур Муран, Ытык Кюель, Соленое, Солдатское. (Иванова, 2007).

Уровень химического загрязнения озер, расположенных на территории Якутска и его пригородов, за последние пять лет значительно снизился. Проверки республиканского Министерства охраны природы показывают, что за последние пять лет по сравнению с предыдущими годами показатели уровня загрязнения воды городских озер нефтепродуктами, фенолами, аммонийным азотом и другими вредными веществами, значительно снизились. Основной причиной загрязнения озер Якутска являются аварийные сбросы сточных вод с городской системы канализации. Инспекция регулярно проводит химический анализ воды всех водоемов, расположенных на территории Якутска и его пригородов. Так, в первом полугодии 2007 года образцы проб воды озер Солдатское, Талое, Белое, Хомустах, ЯНИИТ, Теплое, Сайсары, Сергелях, Ытык-Кюель, Хатынг-Юрях, речки Мархинки были исследованы на содержание анионов и катионов, анионных поверхностно-активных веществ, фенолов, нефтепродуктов, металлов. Самыми загрязненными оказались озера Солдатское, Талое, Хомустах и безымянное озеро, расположенное у НИИ туберкулеза. Анализ показал, что вода в этих водоемах высокоминерализованная, в ней наблюдается высокое содержание хлоридов, сухого остатка, катионов натрия, железа. В последнее время благодаря проведению экологических мероприятий наблюдается существенное уменьшение уровня загрязнения самого большого и красивого озера - Сайсары. Это озеро было очищено от механических примесей, проведены укрепительные работы с бетонированием откосов берега. В результате отсыпки и бетонирования в западной береговой части озера канализационный коллектор отодвинут на 20-25 метров, что позволило предотвратить сбросы сточных вод с канализационных колодцев коллектора в Сайсары. Кроме этого, построен шлюз-регулятор, береговая часть озера облагорожена. Также была проведена закачка воды из реки Лены. Все эти работы оказали положительное влияние на состояние озера Сайсары. (http://www.yakutskrsp.ru/news/news44052.php).

1.2. Показатели качества природных вод

Все показатели качества разделены на: физические, химические, гидробиологические и биологические. В данной работе будут рассмотрены физические и химические показатели качества природных вод.

К физическим свойствам относят температуру воды,  цветность, водородный показатель (активную реакцию), и запах.

Температура воды в различных источниках неодинакова. Воды подземных источников, в отличие от поверхностных, отличаются постоянством температуры. В пределах 7-11 градусов. Для поверхностных источников она обусловлена наличием сброса сточных теплых вод и подземным питанием (холодные воды) изменчивостью температуры атмосферного воздуха. Колеблется от 4 до 24 градусов (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

Показатели температуры определяют в момент отбора проб с помощью водного термометра. Полученные данные записывали в дневник.

Цветностью называют окраску, которую может иметь природная вода и которая объясняется наличием гуминовых веществ или фульвокислот. Цветность выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. По степени окрашенности различают следующие градусы цветности воды: Почти лишенные окраски < 20°; слабоокрашенные 20—30°; средне окрашенные 40—50°; интенсивно окрашенные 60—80°; темно-окрашенные 100—200°; исключительно темно-окрашенные >200°. Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании применяли фотометрический метод определения цветности воды. Метод определения цветности основан на сравнении испытуемых проб с растворами, имитирующими природную цветность. Измерения осуществляли на спектрофотометре  «ПЭ-5300ви». Анализ проводили в день отбора проб.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: 10 мл исследуемой профильтрованной пробы, помещают в кювету с толщиной оптического слоя 50 мм и снимают показания прибора (λ = 413 нм) по отношению к дистиллированной воде. Величину цветности определяют по градуировочному графику. Для определения цветности используют хром-кобальтовую шкалу (ПНД Ф 14.1:2:4.207-04 «Методика выполнения измерений цветности питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом.»).

Вода в природных источниках может иметь различный запах. Так, по запаху воды могут быть естественного и искусственного происхождения. Естественные запахи (болотный, глинистый, сероводородный, травянистый и др.) обусловливаются живыми и отмершими организмами, продуктами размыва русл. Запахи искусственного происхождения (фенольный, нефтяной, хлорный и др.) появляются в результате сброса в водоем сточных вод и обработки воды реагентами. Запах оценивают по порогу разбавления или по пятибалльной системе: 1) очень слабый (определяемый только опытным лаборантом), 2) слабый (обнаруживаемый потребителем, если обратить на это его внимание), 3) заметный, 4) отчетливый, 5) очень сильный (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании характер запаха воды определяли ощущением воспринимаемого запаха (органолептическим метод). Анализ проводили в день отбора проб. Интенсивность запаха воды определяли при 20 и 60 °С и оценивали по пятибалльной системе согласно требованиям.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В колбу с притертой пробкой отмеривают 100 см испытуемой воды температурой 20 °С. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз перемешивают вращательными движениями, после чего колбу открывают и определяют характер и интенсивность запаха.  (ГОСТ 3351-74 «Вода питьевая. Методы определения вкуса, запаха.»)

Активная реакция воды выражает степень щелочности или кислотности воды и характеризуется концентрацией в воде водородных ионов. Концентрацию водородных ионов обозначают через рН (потенциал водорода) и условно выражают логарифмом ее величины с обратным знаком. Иначе говоря, для нейтральной реакции рН=7, для кислой рН<7, для щелочной - рН>7. Для большинства природных вод рН колеблется в пределах 6,5-8,5 (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании водородный показатель (рН) определяли потенциометрическим методом на приборе «Мультитест - ИПЛ-101». Анализ проводили в день отбора проб. Метод основан на определении концентрации иона водорода, которую находят по величине электродвижущей силы гальванического элемента, состоящего из двух полуэлементов - электродов (ЭДС равна разности потенциалов этих электродов).

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: Анализируемую пробу объемом около 30 мл помещают в химический стакан вместимостью 50 мл. В стакан опускают электрод и выполняют измерения.  (ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97 Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом.)

Химические свойства обусловливаются содержанием в ней различных  химических веществ. Химический состав природной воды может быть чрезвычайно разнообразным. В общих случаях для оценки воды с точки зрения ее использования имеют значения следующие показатели: растворенный кислород, жесткость, компоненты солевого состава окисляемость (БПК₅ и ХПК), биогенные вещества и некоторые микроэлементы.

Растворенный кислород. Содержание растворённого кислорода в воде характеризует кислородный режим водоёма и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах – от 0 до 14 мг/дм³ – и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм³ растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ. Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании растворенный кислород определяли титриметрическим методом. Пробоотбор и фиксация растворенного кислорода осуществлялась на месте отбора проб, последующие манипуляции выполняли в лабораторных условиях. Метод определения основан на титровании анализируемой пробы тиосульфатом натрия до перехода окраски  из желтой в фиолетовую, из фиолетовой в бесцветную.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: Из поверхностного горизонта отбор пробы осуществляют эмалированной посудой. Отобранную воду переливали с помощью резиновой трубки  в кислородную склянку. Склянка должна быть заполнена пробой до краев и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха. Сразу после заполнения склянки производят фиксацию кислорода: в склянку добавляют по 1 мл  раствора хлористого марганца и щелочного раствора иодида калия. Зафиксированную пробу для осаждения осадка.

После того, как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 мл раствора соляной кислоты, погружая при этом пипетку до осадка (не взмучивать!) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из склянки части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.

Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 50 мл раствора, переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока он не станет светло-желтым. Затем прибавляют 1 мл свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Массовую концентрацию (мг/л) растворенного кислорода рассчитывают по формуле (ПНД Ф 14.1:2.101-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации растворенного кислорода в пробах природных и очищенных сточных  вод йодометрическим методом.)

Биохимическое потребление кислорода (БПК₅) -  количество кислорода, израсходованное на аэробное биохимическое окисление под действием микроорганизмов и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПК является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами, он определяет количество легкоокисляющихся органических загрязняющих веществ в воде (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании БПК₅ определяли титриметрическим методом. Пробоотбор в кислородные склянки осуществлялась на месте отбора проб, последующие манипуляции выполняли в лабораторных условиях по истечении пяти суток. Метод определения основан на титровании анализируемой пробы тиосульфатом натрия до перехода окраски  из желтой в фиолетовую, из фиолетовой в бесцветную.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: Из поверхностного горизонта отбор пробы осуществляют эмалированной посудой. Отобранную воду переливали с помощью резиновой трубки  в кислородную склянку из темного стекла. Склянка должна быть заполнена пробой до краев и не иметь внутри на стенках пузырьков воздуха. В таком состоянии проба находилась пять суток.

На пятые сутки производят фиксацию кислорода: в склянку добавляют по 1 мл  раствора хлористого марганца и щелочного раствора иодида калия. Зафиксированную пробу для осаждения осадка.

После того, как отстоявшийся осадок будет занимать менее половины высоты склянки, к пробе приливают 5 мл раствора соляной кислоты, погружая при этом пипетку до осадка (не взмучивать!) и медленно поднимая ее вверх по мере опорожнения. Вытеснение из склянки части прозрачной жидкости для анализа значения не имеет.

Склянку закрывают пробкой и содержимое тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 50 мл раствора, переносят его в колбу для титрования и титруют стандартным раствором тиосульфата натрия до тех пор, пока он не станет светло-желтым. Затем прибавляют 1 мл свежеприготовленного раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения синей окраски. Массовую концентрацию (мг/л) растворенного кислорода рассчитывают по формуле (ПНД Ф 14.1:2:34.123-97. Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода после n-дней инкубации в поверхностных, пресных, подземных, питьевых, сточных и очищенных сточных водах)

Жесткость воды является важным химическим показателем, определяющим область ее пригодности для водоснабжения. Жесткость воды обусловлена содержанием в ней растворенных солей кальция и магния. Жесткость различают карбонатную и некарбонатную. Сумму карбонатной и некарбонатной жесткости называют общей. По общей жесткости (ммоль/дм³), т.е. суммарному содержанию катионов кальция и магния (Ca²⁺ + Mg²⁺), независимо от того, с какими анионами они связаны, природные воды различаются следующим образом: очень мягкие до 1,5; мягкие 1,5 – 3,0; средние 3,0 – 6,0; жесткие 6,0 – 10,0; очень жесткие более 10,0 (Алекин, 1953; Алекин 1970; Зенин, 1988).

В данном исследовании жесткость определяли титриметрическим методом. Метод определения общей жесткости основан на титровании анализируемой пробы трилоном Б до перехода окраски  из вишнево-красного цвета в голубой.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В коническую колбу отмеривают пипеткой 100 мл отфильтрованной пробы, добавляют 5 мл буферного раствора и 10-15 мг порошка индикатора (хромоген черного). Раствор окрашивается в красно-фиолетовый цвет. Пробу перемешивают и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из красно-фиолетовой в голубую. Далее проводят расчет концентрации (мг/л) по формуле. (ПНД Ф 14.1:2.98-97 Методика выполнения измерений жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом.)

Компоненты солевого состава. В подавляющем большинстве случаев солевой состав природных вод определяется катионами Са2+, Мg2+, Nа+, К+ и анионами НСO^3-, Сl^- , SO₄^2-. Эти ионы называются главными ионами воды или макрокомпонентами; они определяют химический тип воды. Остальные ионы присутствуют в значительно меньших количествах и называются микрокомпонентами; они не определяют химический тип воды.

Кальций (Са²⁺). В данном исследовании кальций определяли титриметрическим методом. Метод определения кальция основан на титровании анализируемой пробы трилоном Б до перехода окраски  из розовой в красно-фиолетовую.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В коническую колбу отмеривают пипеткой 100 мл отфильтрованной пробы, добавляют 2 мл 8 % раствора гидроксида натрия и 0,1 - 0,2 г индикатора мурексида. Раствор окрашивается в розовый цвет. Пробу перемешивают и титруют раствором трилона Б до перехода окраски из розовой в красно-фиолетовую. Далее проводят расчет концентрации (мг/л) по формуле. (ПНД Ф 14.1:2.95-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации кальция в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом. )

Гидрокарбонаты (HCO₃^-). В данном исследовании гидрокарбонаты определяли методом обратного титрования. Метод определения основан на титровании анализируемой пробы двумя титрантами (соляной кислотой и бурой) до перехода окраски  из зеленой в малиновую, и обратно – из малиновой в зеленую.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В коническую колбу отмеривают пипеткой 100 мл отфильтрованной пробы, добавляют 10 капель смешанного раствора. Проба принимает зеленый цвет. Затем титруют раствором соляной кислоты до перехода окраски в малиновый цвет. После кипятят 10 минут для удаления углекислого газа. Охлаждают пробы и проводят титрование раствором буры  до перехода окраски из зеленой в малиновую. Далее проводят расчет концентрации (мг/л) по формуле.  (ПНД Ф 14.2.99-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации гидрокарбонатов в пробах природных вод титриметрическим методом)

Сульфаты (SO₄^2-). В данном исследовании применяли фотометрический метод определения сульфатов. Метод определения основан основан на образовании стабилизированной суспензии сульфата бария в солянокислой среде с последующим измерением светорассеяния в направлении падающего луча (в единицах оптической плотности).Измерения осуществляли на спектрофотометре  «ПЭ-5300ви».

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В три мерные колбы помещают по 20 мл осадительной смеси, затем в две из них по каплям вносят 20 мл профильтрованной анализируемой пробы. Содержимое всех колб быстро доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают в течение 30 сек, и через 5 - 10 мин измеряют оптическую плотность растворов проб относительно раствора, применяя градуировочный график. Полученный результат и есть концентрации элемента (мг/л). За результат берут среднеарифметическую полученных показаний.

Хлориды (Cl^-). В данном исследовании хлориды определяли методом титрования. Метод определения основан на взаимодействии хлорид-ионов с ионами ртути (II) с образованием малодиссоциированного соединения хлорида ртути.

ХОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ: В коническую колбу отмеривают пипеткой 50 мл отфильтрованной пробы, добавляют 0,3 мл смешанного раствора. Проба окрашивается в фиолетовый цвет. По каплям добавляют азотную кислоту до появления желтой окраски. Затем пробу титруют раствором азотнокислой ртути  до перехода окраски из желтой и в фиолетовую. Готовят холостой образец (вместо пробы берут 50 мл дистиллированной воды).  Далее проводят расчет концентрации (мг/л) по формуле.  (ПНД Ф 14.1:2:4.111-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлорид-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах меркуриметрическим методом. )

Химическое потребление кислорода (ХПК) — показатель содержания органических веществ в воде, выражается в миллиграммах кислорода (или другого окислителя в пересчёте на кислород), пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в литре (1 дм³) воды. Является одним из основных показателей степени загрязнения питьевых, природных и сточных вод органическими соединениями (в основном антропогенного или техногенного характера).

Биогенные вещества – это минеральные вещества, наиболее активно участвующие в жизнедеятельности водных организмов. К ним относят соединения азота (аммонийную, нитритную и нитратную формы), соединения фосфора (фосфор общий, фосфаты), железо и некоторые микроэлементы.

1.3. Индексы оценки качества природных вод

С помощью современных методов анализа можно обнаружить загрязняющие вещества в воде и оценить данный водоем с экологической точки зрения. В данной работе для оценки качества воды нами были взяты предельно-допустимые концентрации, по двум видам водопользования - для рыбохозяйственного (ПДКвр) и культурно-бытового водопользования (ПДКв).

При проведении оценки загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям применяют метод расчета комплексных индексов. Этот метод позволяет однозначно скалярной величиной оценить загрязненность воды одновременно по широкому перечню ингредиентов и показателей качества воды, классифицировать воду по степени загрязненности, подготовить аналитическую информацию, в доступной для понимания, научно обоснованной форме (Шитиков, 2005).

Методической основой комплексного метода является однозначная оценка степени загрязненности воды водного объекта по совокупности загрязняющих веществ: - для любого водного объекта в точке отбора проб воды; - за любой определенный промежуток времени; - по любому набору гидрохимических показателей.

Наиболее информативными комплексными оценками, получаемыми по данному методу, являются: - индекс загрязненности воды (ИЗВ); - класс качества воды.

Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:

где n – число показателей, используемых для расчета индекса; Сi – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДКi – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л (Шитиков, 2005).

При определении ИЗВ для водных объектов рыбохозяйственного, хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДКвр или ПДКв для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДКв), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК₅ (Шитиков, 2005).

Учитывая, что показатель биохимического потребления кислорода (БПК₅) является интегральным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ (ПДК для БПКполн − 3 мг О₂/л), а также то, что с увеличением содержания легкоокисляемых органических веществ (уменьшением содержания растворенного кислорода) качество вод снижается более резко, ПДК для этих показателей принимается по табл. 1.1. Для кислорода находится отношение ПДКi к Ci.

Таблица 1.1

Нормативные величины БПК5 и растворенного кислорода

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл. 1.2. Большему значению индекса соответствует худшее качество воды (Шитиков, 2005).

Таблица 1.2

Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ

ГЛАВА 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Материалы и методы

Для выявления современного состояния гидрохимического состава воды озера Солдатское  был проведен отбор проб в летний период 2017 года (23 мая, 21 июня, 12 июля). Пробы отбирались с поверхностного горизонта водоема. Отбор проб осуществлялся  на двух станциях: около сквера имени Рыжикова (участок 1) и около кафе «Панда» (участок 2). Сведения о пунктах отбора проб  приведены в таблице 2.1.1. 

Таблица 2.1.1.

Точки отбора водных образцов на гидрохимический анализ

В день отбора проб на береговой линии водоема измеряли температуру воды, определяли содержание растворенного кислорода и биологического потребления кислорода. Остальные аналитические работы проводили в лабораторных условиях.

Все химико-аналитические работы по выявлению химического состава природных вод выполнены в Лаборатории экосиситемных исследований холодных регионов Института биологических проблем криолитозоны СО РАН согласно перечню нормативных документов (табл. 2.1.2).

Таблица 2.1.2

Перечень методик для проведения аналитических работ

Для характеристики водных объектов применяли общепринятые в гидрохимии классификации (Алекин, 1953, 1970).

Для выявления экологического состояния поверхностных вод по гидрохимическим показателям применяли систему ПДКвр для водных объектов рыбо-хозяйственного водопользования. Обнаруженные концентрации сопоставляли с предельно-допустимыми концентрациями по системе ПДКвр (Приложение к приказу Минсельхоза России от 13 декабря 2016 года N 552; Раткович, 2003).

Для выявления санитарно-химического состояния водотоков применяли систему ПДКв для водных объектов культурно-бытового водопользования. Обнаруженные концентрации сопоставляли с предельно-допустимыми концентрациями по системе ПДКв (СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод»).

Для оценки современного состояния поверхностных вод рассчитывали индекс загрязнения воды (ИЗВ).  Расчет проводили по шести химическим показателям: два обязательных компонента (содержание кислорода и БПК₅) и три, по которым выявлено превышение ПДК. 

По величине ИЗВ проводили оценку уровня загрязненности природных вод – определяли класс качества воды, качественное состояние поверхностных вод (Шитников, 2005).

2.2. Характеристика состояния поверхностных вод по гидрохимическим показателям

Для выявления качественного состояния поверхностных вод нами проанализированы физические и органолептические показатели (запах, температурный режим, водородный показатель, цветность), кислородный режим (содержание растворенного кислорода), окисляемость (БПК₅ и ХПК), компоненты солевого состава (жесткость, кальций, магний, натрий, калий, гидрокарбонаты, сульфаты и минерализацию), биогенные элементы (ион аммония, нитрит-ион, нитрат-ион, железо общее, фосфор общий и фосфаты) и показатели органических промышленных загрязняющих веществ (фенолы, нефтепродукты).

Участок № 1 «СКВЕР». Воды данного участка имеют следующие особенности химического состава (табл. 2.2.1). Обладают еле уловимым болотным запахом, который обнаруживается только при лабораторном исследовании. По водородному показателю являются слабощелочными. Температура воды соответствует весенне-летнему сезону. Кислородный режим в пределах нормы (10 мг/дм3), случаев нехватки кислорода не зафиксировано. По компонентам солевого состава поверхностные воды являются пресными, среднежесткими, обладают повышенной минерализацией, относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция. Содержание промышленных органических загрязняющих компонентов и азотистых соединений характеризуется низкими концентрациями, которые находятся в пределах нормы: фенолы – 0,0007 мг/дм³, нефтепродукты – 0,005 мг/дм³, аммоний – 0,06 мг/дм³, нитриты – 0,04 мг/дм³, нитраты – 0,33 мг/дм³. Для вод данного участка характерна высокая концентрация железа общего  (1,10 мг/дм³), показателя цветности (87°),  БПК5 (2,35 мг/дм³), ХПК (85 мг/дм³), фосфора общего (0,93 мг/дм³) и фосфат иона (0,47 мг/дм³). По нормативам рыбохозяйственного водопользования кратность превышения ПДК варьирует от 1 до 11, что указывает на средний уровень загрязненности вод. Природные воды соответствуют 5 классу качества, являются грязными, слаботрансформированными, ИЗВ составляет 4,2 единицы (табл. 2.2.2). По нормативам культурно-бытового водопользования кратность превышения ПДК характеризуется низким уровнем загрязненности и составляет 2-4 единицы. Воды соответствуют 3 классу качества, являются умеренно загрязненными, нетрансформированными. ИЗВ характеризуется низким значением (1,5 единицы). На современном этапе, воды данного участка могут использоваться для культурно-бытового водопользования без ограничений, а для рыбохозяйственных нужд могут быть использованы только после проведения восстановительных работ.

Участок № 2 «ПАНДА». Воды данного участка имеют следующие особенности химического состава (табл. 2.2.3). Обладают слабым болотным запахом, который обнаруживается на месте отбор. По водородному показателю являются слабощелочными. Температура воды соответствует весенне-летнему сезону. Кислородный режим в пределах нормы (7 мг/дм³). По компонентам солевого состава поверхностные воды являются пресными, жесткими, обладают повышенной минерализацией, относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция. Содержание промышленных органических загрязняющих компонентов и азотистых соединений характеризуется низкими концентрациями, которые находятся в пределах нормы: фенолы – 0,0011 мг/дм³, нефтепродукты – 0,007 мг/дм³, аммоний – 0,45 мг/дм³, нитриты – 0,05 мг/дм³, нитраты – 0,45 мг/дм³. Для вод данного участка характерна высокая концентрация железа общего  (1,43 мг/дм³), показателя цветности (113°),  БПК5 (3,38 мг/дм³), ХПК (114 мг/дм³), фосфора общего (1,20 мг/дм³) и фосфат иона (0,70 мг/дм³). По нормативам культурно-бытового водопользования кратность превышения ПДК характеризуется низким уровнем загрязненности и составляет 1-5 единиц. ИЗВ характеризуется низким значением (2,1 единицы), воды соответствуют 4 классу качества, являются умеренно загрязненными, слаботрансформированными (табл. 2.2.4). По нормативам рыбохозяйственного водопользования кратность превышения ПДК варьирует от 1 до 14 единиц, что указывает на средний уровень загрязненности поверхностных вод. Природные воды соответствуют 5 классу качества, являются грязными, слаботрансформированными, ИЗВ составляет 5,7 единицы. На современном этапе, воды данного участка могут использоваться для культурно-бытового водопользования и для рыбохозяйственных нужд только после проведения восстановительных работ.

Таблица 2.2.1

Содержание химических компонентов в поверхностных водах участка № 1 «СКВЕР»

Таблица 2.2.2

Характеристика качества поверхностных вод участка № 1 «СКВЕР»

Таблица 2.2.3

Содержание химических компонентов в поверхностных водах участка № 2 «ПАНДА»

Таблица 2.2.4

Характеристика качества поверхностных вод участка № 2 «ПАНДА»

Глава 3. Рекомендации по сохранению озера Солдатское

На современном этапе, озеро является слаботрансформированным, в водных образцах обнаружены высокие концентрации соединений, указывающих на накопление в воде ряда биогенных и органических соединений. Воды данного водоема могут использоваться для культурно-бытового и рыбохозяйственного видов водопользования только с условием дополнительной очистки. Для сохранения озера необходимо провести следующие виды работ:  

1. механическая очистка территории озера;
2. контролировать качество воды;
3. облагораживание прибрежной территории озера;
4. интродукционная работа.

В результате проведения комплекса работ, улучшится питание озера, повысится качество воды в озере, будет создана на прилегающей к озеру территории благополучная в санитарном и экологическом плане среда, что позволит в перспективе поддерживать озеро в хорошем санитарном состоянии.

РЕКОМЕНДАЦИИ

 для восстановления озера Солдатское

Заключение

Данное озеро не имеет достаточной степени изученности.

Для изучения химического состава воды данного озера, нами были использованы методики, позволяющие составить определенные характеристики состава воды данного водоема.

На современном этапе, озеро является слаботрансформированным, в водных образцах обнаружены высокие концентрации соединений, указывающих на накопление в воде ряда биогенных и органических соединений. По водородному показателю являются слабощелочными. Температура воды соответствует весенне-летнему сезону. Кислородный режим в пределах нормы (10 мг/дм3), случаев нехватки кислорода не зафиксировано. По компонентам солевого состава поверхностные воды являются пресными, среднежесткими, обладают повышенной минерализацией, относятся к гидрокарбонатному классу, группе кальция. По нормативам рыбохозяйственного водопользования кратность превышения ПДК варьирует от 1 до 11, что указывает на средний уровень загрязненности вод. Природные воды соответствуют 4 и 5 классу качества, являются грязными, слаботрансформированными. Воды данного водоема могут использоваться для культурно-бытового и рыбохозяйственного видов водопользования только с условием дополнительной очистки. Для сохранения озера необходимо провести  механическую очистку территории озера; облагородить прибрежную территорию и провести интродукционные работы.

Для создания благоприятных условий на данном водоеме необходимо провести восстановительные работы с привлечением общественности, жилищно-коммунальных хозяйств и волонтеров в лице учащихся школы № 21 и жителей округа «Губинский». Волонтерская работа учащимися школы 21 планируется проводиться в весенне-летний период.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алекин О.А. Основа гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1953. – 250 с.

Алекин О.А. Основы гидрохимии. – Л: Гидромтоиздат, 1970. – 443 с.

Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1988. – 239 с.

Иванова Е.И. Природные условия. Растительный и животный мир // Город Якутск: история, культура, фольклор / Окр. Адм. г. Якутска; Ин-т гуманит. исслед. АН РС(Я) – Якутск: Бичик, 2007 – С. 21-23.

Раткович Д.Я. Классификация качества воды: Актуальные проблемы водообеспечения, М.: Наука, 2003. – 352 с.

Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная  гидроэкология: методы, критерии, решения: в 2 кн. –  Кн. 1. – М.: Наука, 2005. – 281 с.

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

ГОСТ 31861-2012. Вода. Общие требования к отбору проб.

ГОСТ 31870-2012. Методика измерений массовой концентрации меди, цинка, никеля, марганца в пробах питьевых, природных и сточных вод атомно-абсорбционной спектрометрии.

Приложение к приказу Минсельхоза России от 13 декабря 2016 года N 552. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения.

ПНД Ф 14.1:2:34.123-97. Методика выполнения измерений биохимического потребления кислорода после n-дней инкубации в поверхностных, пресных, подземных, питьевых, сточных и очищенных сточных водах.

ПНД Ф 14.1:2.1-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации ионов аммония в  природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера.

ПНД Ф 14.1:2:4.3-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрит-ионов в  питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Грисса.

ПНД Ф 14.1:2:4.4-95. Методика выполнения измерений массовой концентрации нитрат-ионов в  питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с салициловой кислотой.

ПНД Ф 14.1:2:4.50-96. Методика измерений массовой концентрации общего железа в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с сульфациловой кислотой.

ПНД Ф 14.1:2.95-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации кальция в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2.98-97. Методика выполнения измерений жесткости в пробах природных и очищенных сточных вод титриметрическим методом.

ПНД Ф 14.2.99-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации гидрокарбонатов в пробах природных вод титриметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2.100-97.  Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природной и очищенной сточной воды титриметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2.101-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации растворенного кислорода в пробах природных и очищенных сточных  вод йодометрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.111-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлорид-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах меркуриметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.112-97. Методика измерений массовой концентрации фосфат-ионов в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с молибдатом аммония.

ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.128-98. Методика выполнения измерений массовой концентрации нефтепродуктов в пробах питьевой, природной, сточной воды флуориметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.135-98.  Методика выполнения измерений массовой концентрации элементов в пробах питьевой, природной, сточной воды и атмосферных осадков методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

ПНД Ф 14.1:2.159-2000. Методика выполнения измерений массовой концентрации сульфат-ионов в пробах природных и сточных вод турбидиметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.165-2000. Методика выполнения измерений суммарной массовой концентрации фосфора общего в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.182-02.  Методика выполнения измерений массовой концентрации фенолов в пробах питьевых, природных, сточных вод флуориметрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2:4.207-04 . Методика выполнения измерений цветности питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом.

ПНД Ф 14.1:2.215-06 Методика выполнения измерений массовой концентрации кремнекислоты в пересчете на кремний в пробах природных, сточных вод фотометрическим методом.

ПНДФ 14.1:2:4.254-09 Методика выполнения измерений массовой концентрации взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных водах гравиметрическим методом.

СанПиН 2.1.5.980-00 «Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод»

СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009)»