ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОД ОЗЕР СЕННАЯ КУРЬЯ И КОЛМАЦКОЕ НА ОСНОВЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
|
АННОТАЦИЯ 3
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 11
1.1 Характеристика климатических условий Томской области 11
1.2 Озеро Сенная Курья 12
1.3 Озеро Колмацкое (Целлофановое) 13
2 ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ И
ОСОБЕННОСТИ ИХ ГИДРОХИМИИ 15
2.1 Природные и антропогенные факторы формирования озер в городской среде 15
2.2 Факторы формирования химического состава природных вод 16
2.3 Особенности гидрохимии озер 18
2.4 Особенности гидрохимии водохранилищ 19
3 ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ ОЗЕР 21
4 ПОРЯДОК ОТБОРА ПРОБ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 23
4.1 Методика отбора проб 23
4.2 Органолептические методы исследования вод 23
4.3 Количественные методы определения содержания ионов в природных водах 26
4.3.1Методики выполнения измерений содержания загрязняющих веществ в пробах
вод 27
4.3.1.1 ПНД Ф 14.1:2:3.1 - 95 Методика измерений массовой концентрации ионов
аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера 27
4.3.1.2 ПНДФ 14.1:2:3.100-97 Методика измерений химического потребления
кислорода в пробах природных и сточных вод титриметрическим методом 28
4.3.1.3 ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 Методика выполнения измерений
биохимического потребления кислорода после n - дней инкубации (БПКполн) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах 29
4.3.1.4 ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Методика измерений массовых концентраций
кобальта, никеля, меди, цинка, хрома, марганца, железа, серебра, кадмия и свинца в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомно-абсорбционной спектрометрии 30
4.3.1.5 ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10 Методика измерений массовой доли водорастворимых форм хлорид-, сульфат-, оксалат-, нитрит-, фторид-, формиат-, фосфат-, ацетат-ионов в почвах, грунтах тепличных, глинах, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капиллярного электрофореза с использованием системы
капиллярного электрофореза «Капель» 30
4.4 Полевой метод анализа водных объектов 31
5 АНАЛИЗ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД ОЗЕР СЕННАЯ КУРЬЯ И
КОЛМАЦКОЕ 33
6 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ ВОДНЫХ
ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМБИНАТОРНОГО ИНДЕКСА И УДЕЛЬНОГО
КОМБИНАТОРНОГО ИНДЕКСА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 11
1.1 Характеристика климатических условий Томской области 11
1.2 Озеро Сенная Курья 12
1.3 Озеро Колмацкое (Целлофановое) 13
2 ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ И
ОСОБЕННОСТИ ИХ ГИДРОХИМИИ 15
2.1 Природные и антропогенные факторы формирования озер в городской среде 15
2.2 Факторы формирования химического состава природных вод 16
2.3 Особенности гидрохимии озер 18
2.4 Особенности гидрохимии водохранилищ 19
3 ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РЕАБИЛИТАЦИЯ ОЗЕР 21
4 ПОРЯДОК ОТБОРА ПРОБ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ 23
4.1 Методика отбора проб 23
4.2 Органолептические методы исследования вод 23
4.3 Количественные методы определения содержания ионов в природных водах 26
4.3.1Методики выполнения измерений содержания загрязняющих веществ в пробах
вод 27
4.3.1.1 ПНД Ф 14.1:2:3.1 - 95 Методика измерений массовой концентрации ионов
аммония в природных и сточных водах фотометрическим методом с реактивом Несслера 27
4.3.1.2 ПНДФ 14.1:2:3.100-97 Методика измерений химического потребления
кислорода в пробах природных и сточных вод титриметрическим методом 28
4.3.1.3 ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 Методика выполнения измерений
биохимического потребления кислорода после n - дней инкубации (БПКполн) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах 29
4.3.1.4 ПНД Ф 14.1:2:4.139-98 Методика измерений массовых концентраций
кобальта, никеля, меди, цинка, хрома, марганца, железа, серебра, кадмия и свинца в пробах питьевых, природных и сточных вод методом атомно-абсорбционной спектрометрии 30
4.3.1.5 ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10 Методика измерений массовой доли водорастворимых форм хлорид-, сульфат-, оксалат-, нитрит-, фторид-, формиат-, фосфат-, ацетат-ионов в почвах, грунтах тепличных, глинах, торфе, осадках сточных вод, активном иле, донных отложениях методом капиллярного электрофореза с использованием системы
капиллярного электрофореза «Капель» 30
4.4 Полевой метод анализа водных объектов 31
5 АНАЛИЗ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВОД ОЗЕР СЕННАЯ КУРЬЯ И
КОЛМАЦКОЕ 33
6 КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ ВОДНЫХ
ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ КОМБИНАТОРНОГО ИНДЕКСА И УДЕЛЬНОГО
КОМБИНАТОРНОГО ИНДЕКСА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДЫ 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
Важнейшей природной средой, в которой зародилась жизнь и без которой невозможно ее существование, является водная среда. Водные объекты, в частности озера, играют исключительную роль в поддержании экологического равновесия и обеспечении устойчивого функционирования природных экосистем [40]. Несмотря на то, что Томск обладает значительным количеством озер, они подвержены различным негативным воздействиям, в частности загрязнению, изменению гидрологического режима (забору воды), развитию процессов эвтрофикации. Являясь неотъемлемым компонентом глобального гидрологического цикла, озера обеспечивают непрерывный процесс циркуляции воды в биосфере, а также выступают рекреационными зонами, имеющими важное социальное и экономическое значение. Поэтому их состояние напрямую влияет на качество окружающей среды и благополучие населения. Исходя из этого, оценка экологического состояния озер становится особенно актуальной. Основываясь на анализе гидрохимических показателей воды и динамике их изменения, возможно определить текущее состояние водного объекта, выявить основные загрязняющие вещества и дать рекомендации по его охране и восстановлению.
Актуальность исследования обусловлена тем, что выбранные водные объекты подвергаются высокому рекреационному и антропогенному воздействию, так как относятся к категории мест отдыха, рыбалки и используются для хозяйственной деятельности. Нестабильное экологическое состояние озер приводит к возникновению потенциальных рисков для окружающей среды и здоровья населения. Мониторинг данных объектов с целью предупреждения необратимых негативных изменений является актуальным.
Изученность: экологическое состояние водных объектов города Томск, их гидрохимические показатели ранее изучались в работах Савичева О.Г. «Реки Томской области: состояние, охрана и использование», Иоганзена Б.Г., М.А. Попова и А.И. Якубова «Водоёмы окрестностей города Томска: из цикла работ по изучению биологической продуктивности водоемов Сибири», Самсоновой А. А. «Оценка эколого-геохимического состояния поверхностных водных объектов на территории г. Томска» и Петровой П. И. «Химический и микробиологический состав вод протоки Сенная Курья» (студенток Томского политехнического университета). Основы гидрохимии и особенности химического состава различных типов вод отражены в работах О.А. Алёкина «Основы гидрохимии», Е.В. Сухаренко «Рыбохозяйственная гидрохимия». Основы охраны водных объектов представлены в учебнике А.М. Владимирова и В.Г. Орлова «Охрана и мониторинг поверхностных вод суши». Статистические данные по качеству вод города Томска отражены в исследованиях отдела Томской СИГЭКиА ОГБУ «Облкомприрода» и ежегодных докладах Департамента ПРиООС.
Объект исследования: озера Сенная Курья и Колмацкое.
Предмет исследования: гидрохимические показатели вод озер Сенная Курья и Колмацкое.
Цель: оценка экологического состояния вод озер Сенная Курья и Колмацкое по гидрохимическим показателям.
Задачи:
1. Сформировать перечень исследуемых гидрохимических показателей для двух озер на основе данных государственного экологического мониторинга озера Сенная Курья прошлых лет.
2. Провести анализ отобранных проб вод озер Сенная Курья и Колмацкое на базе аккредитованной лаборатории.
3. Рассчитать удельный комбинаторный индекс загрязненности вод озер (УКИЗВ) и сделать вывод об их экологическом состоянии.
Защищаемые положения:
1. Выявленные превышения норм ПДК по показателям ХПК, БПК5, железо (общее) и фторид-иону связаны с природными и антропогенными факторами.
2. Увеличение содержания микро- и макроионов в летний и осенний периоды, по сравнению с весенним, связано с сезонными изменениями.
Научная новизна исследования: проведение оценки экологического состояния озер, ранее не входивших в перечень объектов государственного экологического мониторинга или исключенных из него.
Практическая значимость: результаты исследования могут послужить основой для разработки и реализации конкретных мероприятий по охране и восстановлению экологического состояния озер.
Апробация работы: работа была апробирована в VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием», в LXXIV научной студенческой конференции Биологического института НИ ТГУ «Старт в науку».
Выражаю благодарность за оказание помощи в написании дипломной работы и ценные советы научному руководителю - Жарковой Валентине Викторовне и начальнику отдела Томской СИГЭКиА ОГБУ «Облкомприрода» Логачевой Марине Владимировне за предоставленные данные и возможность проведения лабораторных исследований отобранных проб.
Актуальность исследования обусловлена тем, что выбранные водные объекты подвергаются высокому рекреационному и антропогенному воздействию, так как относятся к категории мест отдыха, рыбалки и используются для хозяйственной деятельности. Нестабильное экологическое состояние озер приводит к возникновению потенциальных рисков для окружающей среды и здоровья населения. Мониторинг данных объектов с целью предупреждения необратимых негативных изменений является актуальным.
Изученность: экологическое состояние водных объектов города Томск, их гидрохимические показатели ранее изучались в работах Савичева О.Г. «Реки Томской области: состояние, охрана и использование», Иоганзена Б.Г., М.А. Попова и А.И. Якубова «Водоёмы окрестностей города Томска: из цикла работ по изучению биологической продуктивности водоемов Сибири», Самсоновой А. А. «Оценка эколого-геохимического состояния поверхностных водных объектов на территории г. Томска» и Петровой П. И. «Химический и микробиологический состав вод протоки Сенная Курья» (студенток Томского политехнического университета). Основы гидрохимии и особенности химического состава различных типов вод отражены в работах О.А. Алёкина «Основы гидрохимии», Е.В. Сухаренко «Рыбохозяйственная гидрохимия». Основы охраны водных объектов представлены в учебнике А.М. Владимирова и В.Г. Орлова «Охрана и мониторинг поверхностных вод суши». Статистические данные по качеству вод города Томска отражены в исследованиях отдела Томской СИГЭКиА ОГБУ «Облкомприрода» и ежегодных докладах Департамента ПРиООС.
Объект исследования: озера Сенная Курья и Колмацкое.
Предмет исследования: гидрохимические показатели вод озер Сенная Курья и Колмацкое.
Цель: оценка экологического состояния вод озер Сенная Курья и Колмацкое по гидрохимическим показателям.
Задачи:
1. Сформировать перечень исследуемых гидрохимических показателей для двух озер на основе данных государственного экологического мониторинга озера Сенная Курья прошлых лет.
2. Провести анализ отобранных проб вод озер Сенная Курья и Колмацкое на базе аккредитованной лаборатории.
3. Рассчитать удельный комбинаторный индекс загрязненности вод озер (УКИЗВ) и сделать вывод об их экологическом состоянии.
Защищаемые положения:
1. Выявленные превышения норм ПДК по показателям ХПК, БПК5, железо (общее) и фторид-иону связаны с природными и антропогенными факторами.
2. Увеличение содержания микро- и макроионов в летний и осенний периоды, по сравнению с весенним, связано с сезонными изменениями.
Научная новизна исследования: проведение оценки экологического состояния озер, ранее не входивших в перечень объектов государственного экологического мониторинга или исключенных из него.
Практическая значимость: результаты исследования могут послужить основой для разработки и реализации конкретных мероприятий по охране и восстановлению экологического состояния озер.
Апробация работы: работа была апробирована в VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экология и управление природопользованием», в LXXIV научной студенческой конференции Биологического института НИ ТГУ «Старт в науку».
Выражаю благодарность за оказание помощи в написании дипломной работы и ценные советы научному руководителю - Жарковой Валентине Викторовне и начальнику отдела Томской СИГЭКиА ОГБУ «Облкомприрода» Логачевой Марине Владимировне за предоставленные данные и возможность проведения лабораторных исследований отобранных проб.
Во время выполнения работы были проведены комплексные исследования вод озер Сенная Курья и Колмацкое, включающие отбор проб, анализ гидрохимических показателей и расчет удельного комбинаторного индекса загрязненности вод. Полученные результаты позволили определить текущее состояние водных экосистем исследуемых озер и выявить факторы, влияющие на качество воды. Исследования показали актуальность оценки экологического состояния вод озер и предоставили возможность сформулировать следующие выводы:
1. По результатам физико-химических исследований проб воды озера Сенная Курья было выявлено высокое содержание относительно ПДКрх следующих показателей: БПК5 (в среднем на 6,8 мгОз/л) и железа (общего) - на 0,12 мг/л.
2. По результатам физико-химических исследование проб воды озера Колмацкое выше ПДКрх оказались следующие показатели: БПК5 (в среднем на 15,05 мгО2/л), ХПК - на 22 мгО2/л, фторид-ион - на 0,09 мг/л, железо (общее) - на 0,11 мг/л.
3. Отмечены сезонные изменения динамики гидрохимических показателей. Значения большинства показателей выше в летний и осенний периоды, и ниже в весенний. Концентрация аммоний-иона (аммоний-иона по азоту) выше в осенне-весенний период, в связи с более низкой температурой и ростом устойчивости соединения.
4. В соответствии с удельным комбинаторным индексом загрязненности вод (УКИЗВ) вода озер Сенная Курья и Колмацкое относится к 4-му классу качества «Грязная». Полученные результаты говорят о неудовлетворительном экологическом состоянии озер и необходимости проведения регулярного экологического мониторинга с целью предотвращения деградации водных объектов. Основными источниками загрязняющих веществ природного происхождения являются процессы выщелачивания тяжелых металлов из горных пород и изменчивость активности биологических процессов. К предполагаемым источникам загрязняющих веществ антропогенного происхождения можно отнести недостаточно очищенные сточные воды, стоки с водосбора, использование удобрений и пестицидов.
1. По результатам физико-химических исследований проб воды озера Сенная Курья было выявлено высокое содержание относительно ПДКрх следующих показателей: БПК5 (в среднем на 6,8 мгОз/л) и железа (общего) - на 0,12 мг/л.
2. По результатам физико-химических исследование проб воды озера Колмацкое выше ПДКрх оказались следующие показатели: БПК5 (в среднем на 15,05 мгО2/л), ХПК - на 22 мгО2/л, фторид-ион - на 0,09 мг/л, железо (общее) - на 0,11 мг/л.
3. Отмечены сезонные изменения динамики гидрохимических показателей. Значения большинства показателей выше в летний и осенний периоды, и ниже в весенний. Концентрация аммоний-иона (аммоний-иона по азоту) выше в осенне-весенний период, в связи с более низкой температурой и ростом устойчивости соединения.
4. В соответствии с удельным комбинаторным индексом загрязненности вод (УКИЗВ) вода озер Сенная Курья и Колмацкое относится к 4-му классу качества «Грязная». Полученные результаты говорят о неудовлетворительном экологическом состоянии озер и необходимости проведения регулярного экологического мониторинга с целью предотвращения деградации водных объектов. Основными источниками загрязняющих веществ природного происхождения являются процессы выщелачивания тяжелых металлов из горных пород и изменчивость активности биологических процессов. К предполагаемым источникам загрязняющих веществ антропогенного происхождения можно отнести недостаточно очищенные сточные воды, стоки с водосбора, использование удобрений и пестицидов.
