СОСТАВ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПОДОЛЬСКОГО РАЙОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Бузин Игорь Сергеевич

студент 4 курса, факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова,

г. Москва

E-mail: igor111a@yandex.ru

Розанова Марина Сергеевна

научный руководитель, канд. биол. наук, старший преподаватель, факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва

Введение:

Главная особенность формирования стока малых рек — их очень тесная связь с ландшафтом бассейна, что и обуславливает их уязвимость при интенсивном использовании не только водных ресурсов, но и прилегающих территорий. Малые реки выполняют функции регулятора водного режима ландшафтов, поддерживая равновесие и перераспределение влаги. Они определяют также гидрологическую и гидрохимическую специфику средних и крупных рек. Река Десна, впадая в более крупную реку Пахру, вносит существенный вклад в состав, химические и микробиологические свойства воды последней. Антропогенное воздействие на малые реки обусловлено хозяйственной деятельностью, которая осуществляется на территории водосборного бассейна и на самих водотоках.

Существует множество способов оценки класса качества воды которые так или иначе учитывают гидрохимический, фитоценотический, микробиологический составы, а так же физические свойства природной воды. Однако учет всех исследуемых параметров в комплексе можно осуществить только с помощью сложных математических моделей и разного рода приближений. Но осуществление подобных исследований позволяет контролировать состояние водного объекта, прогнозировать динамику развития, изменения (деградации) его свойств, а также позволяет выявить источники загрязнения или иные факторы и процессы, негативно влияющие на речную экосистему.

Цель работы: охарактеризовать гидрохимический состав воды реки Десны и некоторых источников нецентрализованного водоснабжения, расположенных в близлежащих деревнях. Это позволит оценить степень антропогенного воздействия на экосистему реки, а так же ее пригодность для рекреационного, рыбохозяйственного и технического использования.

Все реки Московской области относятся к равнинному типу. Они обладают спокойным, не слишком быстрым течением, скорость которого составляет для средних рек типа Оки или Москвы — реки 0,5—0,6 м/сек. В половодье этот показатель может возрастать в 3—4 раза и достигает 1,5—2,0 м/сек. [2, с. 23].

По характеру водного режима гидрологи относят реки Подмосковья к волжскому типу. Это значит, что основным источником их питания являются снеговые талые воды. На их долю приходится в среднем 60 % от суммарного стока. Доля дождевых вод  из года в год составляет от 12 до 20 %, а остальную часть поставляют подземные воды многочисленных родников. В соответствии с этим наивысший уровень в реках наблюдается весной, в период таяния снегов. Летом и осенью основными источниками питания подмосковных рек являются дождевые и подземные воды, а зимой родники остаются единственным источником их питания [2, с. 25].

По химическому составу воды рек на большей части Московского региона имеют гидрокарбонатно-калыщевый состав с минерализацией 0,4—0,5 г/л. Весной, когда талые снеговые воды с низкой минерализацией составляют существенную долю в составе вод подмосковных рек, их суммарная минерализация резко (в 3—4 раза) понижается по сравнению с летним периодом. Как правило, речные воды в Подмосковье содержат небольшое количество твердых частиц, переносимых во взвешенном состоянии (обычно 10—25 мг/л, не более). Содержание взвеси резко увеличивается в период половодья, когда даже на глаз заметно, что вода выглядит более мутной, чем летом [2, с. 26].

Формирование химического состава вод обусловлено совокупностью физических, химических и биологических процессов, происходящих на водосборе и в самом водоеме. О.А. Алекин подразделяет факторы, которые определяют химический состав природных вод, на прямые (горные породы, почвы, живые организмы, а также деятельность человека) и косвенные (климат, рельеф, водный режим, растительность и др.) [1, с. 55].

Среди основных факторов, определяющих вышеназванные процессы, являются:

• климатические факторы (температура, осадки, испарение и др.), определяющие интенсивность химического выветривания, водный режим, скорость химических и биологических внутриводоемных процессов и др. От климата зависят также зональные особенности сопряженных с ними условий формирования вод (развитие растительности на водосборе, почвенного покрова и др.);
• патологические условия (геологическая структура водосбора, химический состав горных пород и соотношение их типов, устойчивость к химическому выветриванию), которые определяют солевой и микроэлементный состав вод и концентрацию веществ;
• морфометрические характеристики водосбора: особенности ландшафтов (площадь, заболоченность, залесенность, почвы) и водоема (площадь, глубина, высота над уровнем моря и др.), определяющие соотношение подземного и атмосферного водного питания, скорости водообмена и соответственно интенсивность миграции и круговорота веществ.

Водные системы, являющиеся коллекторами многих видов загрязнения, отражают изменения геохимических циклов элементов, происходящие на водосборе и самом водоеме под влиянием человеческой деятельности. Рассеивание элементов в окружающей среде происходит в результате как естественных процессов, так и процессов, обусловленных антропогенными факторами. К последним относятся промышленное производство, добыча полезных ископаемых, сжигание различного вида топлив. Такой показатель как технофильность элементов за последние 30 лет увеличился более чем в пять раз для Be, Zn, Zr, Pb; в 1,5-3 раза — для Ni, Fe, Си, Mo, W, Au; Co. В процессе техногенного перераспределения элементов обогащается не только литосфера, но и гидросфера. Водные объекты являются, в конечном итоге, коллекторами антропогенного рассеивания элементов в окружающей среде. За счет человече­ской деятельности в окружающую среду и, в частности, в пресноводные системы в глобальном масштабе поступают большие объемы элементов, таких как — Fe, Zn, Cd, Сг, Mn, Mo, Sb, Sn, Ni, Сu и Pb [3, с. 35].

Металлы поступают в водные артерии в составе стоков различных производств, диффузных источников, выщелачиваются из минеральных пород кислотными осадками. Известно, что целый ряд массовых заболеваний человека связан с образованием техногенных геохимических аномалий: ртуть вызывает нейрологический эффект, кадмий и свинец обладают канцерогенными и гонадотоксичными свойствами; избыток микроэлементов в организме приводит к эндемичным заболеваниям: стронций к патологиям костных тканей, молибден — подагре, медь — анемии и др. В последние годы широкую известность получают новые токсикологические свойства элементов. Примером может служить алюминий, который вызывает ряд нейрологических заболеваний человека. В последние годы отмечается рост концентраций в окружающей среде таких элементов как Pt, Rh, Pd, Ga и Ir как результат бурного развития электронной индустрии [5, с. 48].

Среди природных объектов микроэлементный состав вод суши наименее изучен. В научной литературе чаще приводятся характеристики содержаний небольшого ряда металлов в водных объектах сильного загрязнения или в целом для вод суши. При этом пределы варьирования концентрации таковых могут исчисляться несколькими порядками [5, с. 50].

Несмотря на то, что многие водные объекты удалены от прямого влияния каких-либо сельхозугодий и источников загрязнения, преобразования водосборов могут происходить вследствие общехозяйственной деятельности человека в регионе и рассеивания фосфора и азота в региональном и глобальном масштабах. Несмотря на установленные прямые корреляции между притоком биогенов и эвтрофированием водных систем, этот процесс управ­ляется сложными биогеохимическими процессами, протекающими как на водосборе, так и водоеме [5, с. 105].

Объекты и методы исследования.

Основным объектом исследования этой работы являются воды реки Десны (левый приток Пахры) и колодцев, расположенных в близлежащих деревнях.

Таблица 1.

Общая характеристика реки Десны

Десна — левый приток Пахры, берет свое начало в месте слияния двух рек Бутыни и Пахорки. Она течет на восток, но местами значительно отклоняется к северу (близ истока и ниже г. Троицка) или к югу (выше г. Троицка и близ устья), а около деревни Армазово на протяжении 3—4 км даже направляется к западу, описывая широкие петли, (меандрируя). Среднее падение реки меньше чем у р. Пахры или у р. Мочи, течет она медленнее и потому во многих местах кажется шире и мощнее Пахры, хотя близ устья уступает ей по этим показателям. Длина Десны — 88 км, площадь водосбора — 717 км².

Пробы речной воды были отобраны в районе среднего течения реки Десны, напротив деревни Девятское — наиболее крупного поселения на берегу р. Десны (№№ 1 р—6 р); в районе устья, на территории поселка Дубровицы, перед самым впадением Десны в Пахру (№ 8 р). Эта проба, как предполагается, должна служить показателем качества воды, вносимой в водоток Пахры; и ниже по течению проба чуть ниже по течению деревень Клоково, Хатминки (№ 7 р).

Помимо проб речной воды были отобраны пробы воды из источников нецентрализованного водоснабжения: пробы воды из колодцев, расположенных в близлежащих к реке деревнях в том числе частный (№ 2 к), расположенный на территории частного жилого дома, один общедеревенский расположенный в центре деревни Андреевское (№ 1 к). И колодец, расположенный в 300 метрах от реки в районе точки № 7 (№ 4 к). И один образец отобран из частной скважины (№ 3 к).

Пробы воды отбирались в трех повторностях в бутыли из темного стекла объемом 1 литр.

Методы исследования

1.  Содержание Na , Mg, Al, K , Ca, Mn, Cd, Pb, Feобщ., Co, Ni, Cu, Zn, SO₄², PO₄^3-,   в пробах воды определялось методом ISP — MC [ЦВ 3.18.05—2005]

2.  pH воды на pH-метре HI 8314 с помощью комбинированного электрода HI 1230.

3.  Удельная электропроводность определялась кондуктометром Dist WP 4.

4.  Определение содержания N_общ. и С_орг. Произведено на анализаторе TOC-VCPH/CPN Shimadzu.

5.  Нитратный азот N-N_O3. Определен фотометрически на Specol 210 c проточной кюветой после восстановления нитратов до нитритов на кадмиевой колонке по интенсивности окраски образовавшихся азосоединений с реактивом Грисса при длине волны 550 нм.

6.  Аммонийный азот N-NH₄. Определен индофенольным методом с фотометрическим окончанием при 660 нм.

Обсуждение результатов

Полученные данные позволили нам составить сводные таблицы содержания металлов и некоторых анионов в речных водах и водах нецентрализованного водоснабжения, в которых так же указаны и ПДК исследуемых загрязняющих веществ для вод разного типа водопользования.

Данные таблицы (Таблица 2 и таблица 3) показали, что превышение ПДК определяемых компонентов отмечено в каждой пробе как минимум по одному показателю. Пробы, отобранные в р. Десне решено нормировать по нормативам для рыбохозяйственных объектов разработанных в ВНИРО, так как они являются самыми жесткими и позволяют обезопасить экосистему не только от непосредственного воздействия полютантов, но и от косвенного загрязнения, осуществляющегося посредством накопления загрязняющих веществ на трофических уровнях и передачи их по пищевым сетям. Так ПДК меди превышены во всех отобранных пробах речной воды. Стоит отметить повышение концентраций загрязняющих веществ ближе к месту впадения р. Десны в р. Пахру. Это может быть связано с суммарной аккумуляцией загрязняющих веществ, поступивших в реку на всем ее протяжении. Повышенное содержание алюминия, цинка, железа и никеля в первой точке возможно связано с проведением рядом строительных мероприятий.

Высокие содержания железа в подмосковных реках и подземных водах региона является характерной чертой для этой территории. Подземные воды в значительно большей степени защищены от воздействия внешних факторов, по сравнению с поверхностными водами, однако загрязнение водоносных горизонтов все же происходит.

Таблица 3.

Содержание металлов в водах реки и источниках нецентрализованного водоснабжения.

* ВНИРО

**хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользования

*** централизованные системы питьевого водоснабжения

Таблица 4.

Содержание анионов, С_орг. и соединений азота в водах реки и источниках нецентрализованного водоснабжения

* ВНИРО

**хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользования

*** централизованные системы питьевого водоснабжения

Содержание кадмия, кобальта и свинца в водах реки не превышает ПДК. В водах источников нецентрализованного водоснабжения содержание цинка находится на уровне предельно допустимой концентрации.

Анализ вод источников нецентрализованного водоснабжения показал, что ПДК железа превышена во всех пробах. Особое опасение вызывает частный колодец (проба 2к), в нем ПДК превышены по 4 показателям: Mg, Fe, Cu, SO₄^2- .

Коэффициент К_ПДК для PO₄^3-, Cu,и Fe в водах реки показал, что превышение содержания фосфат иона над ПДК составляет от 51 до 68 раз, содержание железа превышает ПДК от 0 до 5 раз (в точке № 8 р). К_ПДК для меди колеблется от 4 (точка № 6 р) до 24 в точке № 1 р. В источниках нецентрализованного водоснабжения превышение ПДК отмечено для содержания железа. К_ПДК колеблется от 1,5 до 2,7.

Возможно это связано с тем, что колодец находится в частном владении и не проверяется санитарно-эпидемиологическими службами, и скорее всего давно не чистился. В то же время использование воды с высоким содержанием железа обостряет почечные заболевания и ведет к общему снижению иммунитета.

Выводы:

1.  В составе воды реки Десны существенно превышены ПДК РО₄ (до 68 раз в месте впадения реки Десны в Пахру) и меди.

2.  В составе вод источников нецентрализованного водоснабжения превышено содержание Fe_общ., что связано с геологическими особенностями строения территории Подмосковья.

Список литературы:

1.Алекин О.А. К вопросу о химической классификации природных вод // Вопросы геохимии. 1946. С. 14—35.

2.Вагнер Б.Б., Клевкова И.В.. Реки Московского региона учебно-справочное пособие по курсу «География и экология Московского региона». Москва 2003

3.Гидрогеология СССР, т. I. Московская и смежные области. М., Недра, 1966.

4.Крайнов С.А., Соломин Г.А., Василькова И.В., Крайнова Л.П., Анкудинов Е.В., Гудзь З.Г., Шпак Т.П., Закутин В.П. Геохимические типы железосодержащих подземных вод с околонейтральной реакцией. Геохимия, № 3, 1982, 400—420.

5.Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. 2010