Химический состав вод и донных осадков р. Скалба (Пушкинский район Московской области)

1.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА
ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
КАФЕДРА ХИМИИ ПОЧВ
Химический состав вод и донных
осадков р. Скалба (Пушкинский
район Московской области)
Студент 4 курса
Родионов Валерий Ильич
Научный руководитель:
Ст. преподаватель, к.б.н. М.С.Розанова
1

2.

Актуальность
2
Антропогенная нагрузка на водный фонд страны, существенную часть
которого составляют малые реки, постоянно растет. Особенно остро данная
проблема стоит в отношении малых рек, протекающих в густозаселенных
районах. На таких территориях интенсивность загрязнения малых рек
значительно
превышает
их
способность
к
самоочищению
и
самовосстановлению, что требует принятия срочных практических мер по
исправлению сложившейся ситуации.
В
связи с этим особую актуальность приобретают исследования
химического состава вод и донных осадков, на основе которых возможно
выделить наиболее эффективные мероприятия по восстановлению
нарушенных экосистем малых рек, протекающих в густозаселенных
районах.

3.

Цель и задачи работы
3
Описать
химический состав вод и донных
осадков реки Скалбы до и после расчистки дна.
Задачи работы:
1.
На основе данных химических анализов и
дать характеристику химического состава вод и
донных отложений реки Скалбы и оценить
изменения в химическом составе вод после
очистки реки и частичного прекращения
стоков.
2.
Оценить пригодность вод реки для
хозяйственно-бытового и рыбохозяйственного
использования.

4.

Объекты исследования
• Скалба — река в Московской
области, левый приток р. Учи.
Бассейн реки Волги.
• Исток реки располагается вблизи
дер. Нагорное. Река Скалба
протекает через 7 населенных
пунктов и впадает в р. Учу в районе
города Ивантеевка примерно 17 км
юго-восточнее истока. Длина реки
составляет 25 км.
Расчистка реки в июле месяце, 2019 г.
• Реку дважды пересекает
Ярославское шоссе.
• Через нее проложено 11
Мусор, собранный по берегам реки и со
железобетонных и около 20 прочих дна реки был вывезен на полигон ТБО.
мостов.
4

5.

Пробы воды и донных отложений были отобраны в летне-осеннюю межень 2018 и
2019 г. В 2019 г район исследования был увеличен.
• До
расчистки
• После
5

6.

Карта точек отбора проб воды и донных отложений
Пушкинский городской округ, Московская область
2018 г.
2019 г.
6

7.

Расположение точек отбора*
точка
Место расположения точки
пробоотбора
точка
Место расположения точки
пробоотбора
1
Исток реки; Пушкинский ГО, МО.
11
середина Набережной ул. 6 ; ниже по течению
на 100 м от т.10;
2
Исток реки; на 360 м вниз по течению от т. 1;
12
ул. Набережная, 2 ( до авт. моста); ниже по
течению на 130 м от т.11;
3
Совхозная ул., 9А; д. Нагорное (после озера);
на 2,3 км вниз по течению от т. 2;
13
СНТ Сказка (основной проток реки, после авт.
моста); ниже по течению на 110 м от точки
№11;
14
Оранжерейная улица (запруда, после авт.
моста); в радиусе 5 м от т. 13;
15
ул. Вокзальная (рядом с ремонтом ж/д
(крошка));
4
Пгт. Зеленоградский, КНС, в 1,3 км вниз по
течению от т. 3;
5
ЖК "Нагорное-2", на 400 м вниз по течению от
т. 2;
16
Ул. Островского (Перед пешеходным мостом);
на 230 м вниз по течению от т. 5;
6
(После ж/д моста); на 460 м вниз по течению
от т. 16;
7
ул. Вокзальная; ниже по течению в 25 м от т.
6;
8
ул. Неждановой 9; ниже по течению на 100 м
от т. 5;
9
ул. Станиславского (перед мостом); ниже по
течению на 400 м от т. 4;
17
Набережная ул., 10 (после пешеходного
моста); ниже по течению на 25 м от т. 9;
10
Набережная ул. (после пешеходного моста);
ниже по течению на 10 м от т. 17;
* Цветом выделены точки, в которых
пробоотбор был проведен и в 2018 г, и
в 2019 г
7

8.

Методы исследования
pH воды и донных отложений - потенциометрически (pH-метр HI 8314,
комбинированный электрод HI 1230).
Удельная электропроводность воды и ДО - кондуктометром Dist WP 4.
Содержание водорастворимых соединений металлов, фосфора и серы в водах и
донных отложениях было определено в водной вытяжке на оптико-эмиссионном
спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Agilent Technologies 5110 (ICP OES);
Содержание нефтепродуктов в донных осадках (ДО) - по методике ПНД Ф 16.1:2.2.2298 (Методика выполнения измерений массовой доли нефтепродуктов …. донных
отложениях методом ИК-спектрометрии).
Содержание орг. углерода в донных отложениях (ДО) определено методом Тюрина.
(ГОСТ 26213-91; Теория и методы….., 1996)
Культивируемые бактериальные сообщества были получены на богатой источниками
углерода питательной среде (Глюкозо-пептонно дрожжевая) с использованием метода
предельных разведений исходной пробы воды (Методы почвенной микробиологии и ….,
1991). Посев проводился в стерильном боксе биозащиты 1 класса (ООО Ламинарные
системы, Россия) в трехкратной повторности.
Для определения колиформных бактерий (ОКБ, ТКБ) использовалась селективная
питательная среда МакКонки (MacConkey, Sigma-Aldrich, США). Перед выполнением
посева проводилось концентрирование клеток в исследуемой пробе (50-кратное) с
использованием высокоскоростной центрифуги MicroSpin Plus (BioSan, Латвия).
8

9.

7д
8д
9д
10д
11д
12д
Дет. Дом, а/м
5050 м
стоянка
ул.Набережная 5075 м
Ул.Неждановой
5175 м
9
Ул.Станиславск
5575 м
ого 11
Ул.Набережная,
6000 м
10
Ул.Набережная,
6100 м
6
Ул.Набережная,
6230 м
2
6340 м
а/м мост
а/м мост
6,0
13д
14д
рН
6,1
7,4
7,1
6,4
4,1
6
5,4
6,0
5,3
5,7
5,8
6,4
5,5
Уд. Эл-ть
mS/sm
-
-
-
-
-
2,9
0,18
2,39
1,44
1,65
4,42
1,65
0,28
1,47
Cорг, %
2,05
6,17
2,21
8,1
4,52
7,42
6,02
5,62
8,33
8,35
5,31
8,25
6,64
9,01
НП,
мг/кг
555
108
145
15194
188
5133
101
866
247
677
3083
3406
169
481
-
-
-
-
1113
482
1269
334
103
-
1269
-
95
298
6345 м
6д
4360 м
4д
ЖК
5д
Выше
ул.Островского, 3960 м
КНС
Расстоян
ие от
истока,
м
2019 г
НП,
мг/кг
2018 г.
3д
Ул. Совхозная 2660 м
2д
Дорожные
работы
точки
360 м
1д
исток
рН, удельная электропроводность, содержание Сорг и
нефтепродуктов в донных отложений (Данные 2019 г)
Донные отложения в т. 6 отобраны ниже ж/д моста. В этом месте река расширяется и течение резко
замедляется, соответственно весь переносимый материал от ж/д откладывается на дне. В августесентябре 2019 г. на этом участке ж/д проходил ремонт и часть ГСМ и использованного щебня попало в
реку. Т.4 (КНС) – стоки КНС в реку, содержание НП в донных отложения ниже слива стоков.
Т. 11-12 расположены вблизи автомобильного моста через реку. Смывы ГСМ обуславливают высокие
9
содержания НП.

10.

Свойства воды р. Скалба
точки
1
Рассто
яние от
исток
истока,
м
2
3
4
5
7
8
9
17
10
11
12
13
14
360 м 2660 м 3960 м 4360 м 5050 м 5075 м 5175 м 5575 м 6000 м 6100 м 6230 м 6340 м 6345 м
Т, °C
9,5
9,5
9,2
11,3
10,3
10,3
11,3
12,6
9,5
9,5
9,2
10,2
10,1
9,7
рН
7,6
7,4
7,7
7,4
7,3
7,3
7,4
7,5
7,6
7,4
7,7
7,2
7,6
7,4
232
493
303
203
595
341
372
381
322
342
339
336
375
329
0,41
0,91
0,58
0,42
1,21
0,68
0,66
0,76
0,67
0,72
0,69
0,66
0,73
0,63
TDS
(ppm)
Уд. Элть
mS/sm
Повышение температуры воды в т. 5,8,7,4,9,12 и 13 связаны с несанкционированным
сбросом вод различного происхождения – бытовые стоки с СПАВами (т.5) от крупного
ЖК. Стоки с индивидуальных дачных участков.
10

11.

Нормативная база
• (ГН 2.1.7.2511-09) Ориентировочные допустимые концентрации (ОДК)
химических веществ в почве.
• (ГН 2.1.7.2041-06) Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в почве.
• ПРИКАЗ Минсельхоза России от 13 декабря 2016 г N 552 «Об
утверждении нормативов качества воды водных объектов
рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно
допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов
рыбохозяйственного значения» (с изменениями на 12 октября 2018
года)
• (ГН 2.1.5.1315-03) Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования.
• СанПиН 2.1.4.027-95 "Зоны санитарной охраны источников
водоснабжения
и
водопроводов
хозяйственно-питьевого
назначения".
• СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране
поверхностных вод
11

12.

Химический состав вод р. Скалба с ПДК химических веществ в
воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового, рыбохозяйственного водопользования (Данные 2018г)
Элемент
Al
Ba
Ca
Cu
Fe
K
норматив
Mn
Na
Sr
Zn
B
P
Si
мг/л
хозяйственн
о-бытовой
0,2
0,7
нет
1
0,3
нет
0,1
200
7
1
0,5
3,5
10
рыбохозяйст
венный
0,04
0,74
180
0,001
0,1
50
0,01
120
4,14
0,01
0,5
0,15
нет
Т1
0,14
0,13
88
0,012
1,2
9
0,44
36
0,04
0,02
0,04
1,84
9
Т2
0,2
0,17
98
0,04
1,4
9
0,47
36
0,05
0,04
0,05
1,8
9
Т3
0,13
0,13
90
0,018
0,9
8
0,5
35
0,04
0,02
0,04
1,2
9
Т4
0,11
0,11
83
0,009
1
9
0,44
34
0,04
0,02
0,04
1,57
9
Т5
0,16
0,13
88
0,012
1,4
9
0,38
37
0,04
0,04
0,05
1,71
9
Т6
0,15
0,13
89
0,023
0,4
7
0,28
31
0,04
0,02
0,03
0,65
7
Т7
0,54
0,19
96
0,025
2,7
8
0,46
32
0,05
0,11
0,04
2,25
9
Т8
0,45
0,22
108
0,031
5
8
0,94
35
0,05
0,05
0,04
4,26
8
Т9
0,13
0,13
87
0,03
1,4
10
0,39
40
0,04
0,03
0,05
2,28
9
12

13.

По данным 2018 г в водах реки превышены ПДК алюминия (Al),
меди (Cu), железа (Fe), марганца (Mn), цинка (Zn) и фосфора (P).
Превышения по алюминию зафиксировано по ГН (гигиенический
норматив) для вод рыбохозяйственного водопользования, лишь в т.
7 и 8 превышения были по ГН хозяйственно-питьевого
водопользования. Для меди превышения зафиксированы только по
ГН рыбохозяйственного водопользования. Превышения ПДК железа
и марганца отмечаются для всех проб вод по ГН хозяйственнопитьевого водопользования.. Превышения ПДК Zn, Р, Al и Cu
отмечены для всех проб воды по нормативам для вод
рыбохозяйственного использования.
Пробы воды, отобранные в р. Скалба решено нормировать по
нормативам для рыбохозяйственных объектов, так как они являются
самыми жесткими и позволяют обезопасить экосистему не только
от непосредственного воздействия поллютантов, но и от косвенного
загрязнения, осуществляющегося посредством накопления
загрязняющих веществ на трофических уровнях и передачи их по
пищевым сетям. Кроме того, ниже по течению (пос.Костино и
с.Братовщина) расположены рыб.хозяйства.
13

14.

КПДК металлов в воде р. Скалба по ГН для рыбохозяйственного
водопользования (2018 г)
Кпдк
т.1
Al
Cu
Zn
P
4
12
2
12
т.2
5
40
4
12
т.3
3
18
2
8
т.4
3
9
2
10
т.5
4
12
4
11
т.6
4
23
2
4
т.7
13
25
11
15
т.8
11
31
5
28
т.9
3
30
3
15
ПДК меди превышены во всех отобранных пробах речной воды.
Стоит отметить повышение концентраций загрязняющих веществ
при протекании р.Скалба через дачные поселки. Повышенное
содержание алюминия, цинка, железа возможно связано с
проведением ряда строительных мероприятий как на железной
дороге (строительство ограждений, замена насыпи и рельсов), так
и с массовой застройкой территории пгт Зеленоградский.
14

15.

Химический состав вод р. Скалба с ПДК химических веществ в воде водных
объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового, рыбохозяйственного
водопользования (данные 2019 г)
элемент
Mg
Mn
Na
P
S
Si
Zn
Al
Ca
Cu
Fe
K
Li
норматив
хозяйствен
нобытовой
рыбохоз.
мг/л
50
0,1
200
3,5
нет
10
1
0,2
нет
1
0,3
нет
0,03
40
0,01
120
0,15
10
нет
0,01
0,04
180
0,001
0,1
50
0,08
5
14,7
0,19
29,0
1,74
29,1
8,2
0,01
0
50,4
0,001
0,24
6,0
0,01
4
15,0
0,22
32,3
2,23
29,4
8,2
0,01
0
50,7
0,005
0,31
7,0
0,01
10
15,3
0,24
36,2
2,49
29,7
8,4
0,01
0
51,9
0,001
0,40
8,1
0,01
1
14,1
0,24
28,8
1,86
28,8
8,2
0,01
0
50,5
0,002
0,36
6,2
0,01
2
13,5
0,50
28,8
1,09
29,1
8,4
0,00
0,07
48,4
0,000
0,49
6,4
0,01
3
14,5
0,37
29,0
1,13
29,8
8,5
0,00
0,06
49,7
0,004
0,40
6,2
0,01
11
15,1
0,41
32,8
2,89
29,8
9,8
0,00
0,09
58,4
0,000
1,34
9,2
0,01
8
15,2
0,29
33,5
2,12
28,1
8,4
0,00
0
51,4
0,000
0,34
7,3
0,01
9
15,2
0,28
35,1
2,21
29,5
8,5
0,01
0,02
51,9
0,002
0,43
7,9
0,01
15

16.

Изменение состава вод р. Скалба после ее очистки (июль 2019)
120,00
100,00
80,00
Мг/л
2019 г.
2018 г
60,00
40,00
20,00
0,00
Ca
K
Na
Si
Fe
Мг/л
Ул.Островского, ЖК
1,00
0,90
0,80
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
P
чистка
реки
Ca
K
Na
у моста под ж/д дорогой
Ba
Fe
P
у моста ул. Вокзальная
2019 г
2018 г
Al
Si
Cu
Mn
Zn
B
чистка
реки
Al
Ba
Cu
Mn
Zn
B
16

17.

Содержание водорастворимых форм металлов и
серы (мг/кг) в донных отложениях (2018 и 2019 гг
исследования)
Элемент
Cd
Co
Cr
Cu
Mn
Ni
Pb
S
Zn
год
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018
2019
2018 2019
1
8
0,00
0,00
0,00
0,01
0,00
0,00
0,04
0,02
0,02
5,58
0,00
0,01
0,00
0,00
216,8 208,5
0,01
0,11
2
11
0,01
0,00
0,26
0,00
0,01
0,00
0,08
0,01
92,04
0,08
0,28
0,00
0,00
0,00
121,5 59,5
9,56
0,05
3
14
0,01
0,01
0,54
0,07
0,02
0,01
0,12
0,04 521,46 42,41
0,65
0,14
0,00
0,00 1259,7 730,9 40,01
1,09
4
13
0,00
0,00
0,01
0,06
0,00
0,00
0,01
0,02
6,76
18,92
0,00
0,07
0,00
0,00
148,7 460,8
0,06
0,62
5
16
0,00
0,00
0,01
0,03
0,00
0,00
0,02
0,06
2,67
26,03
0,00
0,06
0,00
0,00
109,5 95,3
0,07
0,03
8
6
0,01
0,20
0,56
0,00
0,01
0,11
0,04
0,03 178,99 0,16
0,38
0,00
0,00
0,20
144,2 75,3
8,25
0,18
По данным 2018 г в донных отложениях (ДО) реки превышено ПДК (ГН 2.1.7.2041-06.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве) серы. После
расчистки русла и дна реки в июле, августе 2019 г. содержание серы уменьшилось почти во
всех точках отбора. В 2018 г. соединения металлов скорее всего поступали из близлежащих
свалок по берегам реки и на дне.
17

18.

Микробиологические показатели качества вод
реки (данные 2018 г)
Точка
отбора
воды
ОМЧ
ОКБ клеток/ ТКБ клеток/
клеток/мл
100 мл
100 мл
Норматив
отс
500
100
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
Т7
Т8
Т9
1100
120000
35000
7400000
4800000
7900000
830000
370000
720000
Не обн.
400
4600
4000
3400
3800
1800
2600
800
нет
260
3000
2600
2200
2500
1200
1700
500
Отбор проб воды и микробиологические
исследования сделаны сотрудником каф.
биологии почв Беловым А.
• Общее микробное число (ОМЧ) – это
количественный санитарный показатель,
отражающий общее содержание
мезофильных аэробных и факультативно
анаэробных микроорганизмов в 1 мл
исследуемой воды.
• ОКБ (общие колиформные бактерии) – это
грамотрицательные палочки, не
обладающие ферментом
цитохромоксидазой, которые способны
сбраживать до кислоты и газа не только
глюкозу, но и лактозу при температуре 37
°С за 48 часов.
• ТКБ - термотолерантные колиформные
бактерии, грамотрицательные палочки, не
обладающие цитохромоксидазой, которые
способны сбраживать лактозу до кислоты и
газа не только при температуре 37°С за 48
ч, но и при 44°С за 24 часа. Число ТКБ
характеризует степень фекального
загрязнения воды водных объектов и
косвенно определяет эпидемическую
опасность в отношении возбудителей
кишечных инфекций.
18

19.

Большая часть исследованного участка реки попадает в 3й пояс ЗСО (зона
ограничений по химическому загрязнению) водозаборного узла (ВЗУ),
расположенного на ул. Шоссейная (2 артезианских скважины и станция
озонирования воды)(по СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны
(ЗСО) источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения»).
В границах 3-го пояса ЗСО расположены: индивидуальная и многоэтажная
жилая застройка, газовая котельная, складские помещения, ТЦ, Дом быта,
лесной массив, 3 садовых товарищества. В 2,3 км северо-восточнее
расположены очистные сооружения производительностью 600 куб.м/сутки
для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод, находящиеся на балансе
администрации пгт.Зеленоградский. В санитарно-эпидем. заключении (№
50.14.04.000.М.000041.03.19) об использовании водного объекта в целях
питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения (ВЗУ) отмечено
отсутствие потенциальных источников химического загрязнения в третьем
поясе ЗСО.
С начала 2018 г по настоящее время на КНС и очистных сооружениях были
длительные аварии со сбросом неочищенных стоков, активного ила в реку,
о чем свидетельствуют высокие содержания НП в донных осадках т.4 (более
15000 мг/кг), серы, высокие значения ОКБ и ТКБ, что говорит о присутствии
химического и биологического загрязнения 3го пояса зоны санитарной
охраны.
19

20.

Выводы
• 1. В химическом составе вод р. Скалба расположенной в Пушкинском районе Московской
области в 2018 г превышены нормативы содержания Al, Cu, Fe, Mn, Zn, P, для вод рыбохозяйственного назначения; в 2019 г превышения обнаружены для Mn, P, S, Fe. В 2019 году
превышений ПДК элементов по нормативам для вод хозяйственно-бытового назначения было
обнаружено только для марганца и железа.
• 2. Благодаря расчистке дна, проходившей в июле и августе 2019 года, в химическом составе
донных отложений р. Скалба наблюдается снижение содержания многих элементов в
несколько раз, по сравнению с 2018 г. Высокие содержания серы в донных отложениях
связаны со сливом в реку бытовых стоков с ПАВами, содержащими сульфаты.
• 3. Высокие содержания нефтепродуктов в донных отложениях связаны, прежде всего с
присутствием несанкционированных сливов ГСМ и/или захоронении емкостей с ними в реке.
Дополнительное загрязнение внесли ремонтные работы железной дороги в августе-октябре
2019г. Отработанные материалы (щебень, обломки шпал) складировались вдоль ж/дороги
или сбрасывались в реку. Содержание нефтепродуктов в отработанном щебне,
складированном на берегу реки при ремонте ж/д - 5734 мг/кг.
• 4. Река Скалба в ее верхнем течении подвержена высокой антропогенной нагрузке, о чем
говорят высокие значения ОМЧ (от 1,1 тыс. до 7,4 млн.), ОКБ (норматив для поверхностных
вод хозяйственно-бытового назначения – 500 клеток/100мл) и ТКБ (норматив – 100
клеток/100мл). Наличие колиформ и термотолерантных колиформ в водах говорит о
фекальном загрязнении реки со стоками. В течение почти трех месяцев, была авария на
КНС. Стоки свободно выливались в реку и на окружающую территорию.
• 5. Воды реки нельзя признать годными для рыбохозяйственного использования по
содержанию марганца, фосфора, серы и железа и культурно-бытового использования по
микробиологическим показателям.
20