Гидрохимическое состояние вод рек Салгир и Биюк Карасу (полуостров Крым) в летний сезон 2023 года

Полный текст

Введение

Река Салгир – самая крупная водная система п-ова Крым. В половодье ее воды впадают в залив Сиваш Азовского моря. Научные исследования р. Салгир и ее бассейна были начаты в конце XIX в. ¹⁾ Результаты экспедиционных исследований р. Салгир и ее притока Биюк-Карасу описаны в работе ²). В 1961 г. информация о бассейне р. Салгир была представлена в работе М. Е. Миллера [1] в связи со строительством Симферопольского водохранилища и Салгирской оросительной системы. Изучение естественных ландшафтов и природопользования бассейна р. Салгир, а также обоснование мероприятий, обеспечивающих количество и качество водных ресурсов бассейна, проводила А. М. Власова [2]. В работе рассмотрены основные источники загрязнения бассейна р. Салгир и выделены участки бассейна с устойчивым и неустойчивым экологическим состоянием. Анализ факторов формирования водных ресурсов р. Салгир в условиях изменяющегося климата и антропогенного влияния представлен в работах Е. А. Позаченюк с соавторами [3].

Наибольший вклад в загрязнение акватории рек Салгир и Биюк-Карасу вносят промышленные и коммунально-бытовые стоки города Симферополя и его пригородов. Это обусловлено сочетанием таких факторов, как скопление промышленных объектов, высокая плотность застройки, разветвленная транспортная и коммунальная инфраструктура и т. п. В работе Н. М. Иванютина с соавторами [4] показано, что основные загрязняющие вещества, выявленные в рамках исследования речного стока, по которым были получены превышения ПДК, – нефтепродукты, азот аммонийный, нитриты, нитраты, фосфаты, железо, кадмий, марганец, свинец, цинк. Кроме того, был превышен норматив БПК₅.

Основными проблемами вод р. Салгир Н. М. Иванютин с соавторами [5] считают возрастающий водоотбор из реки и сброс недостаточно очищенных сточных, а также дождевых и талых вод. Согласно исследованиям Е. Ю. Кузнецовой [6], список загрязнителей поверхностных вод дополнен такими источниками, как отстойники промышленных отходов и животноводческие фермы. Выявлена тенденция к увеличению в поверхностных водах р. Салгир содержания нитритов, фосфатов и азота аммонийного. Постепенное увеличение содержания нитритов можно объяснить тем, что в результате процесса нитрификации аммиак переходит в нитриты. Обнаружено превышение ПДК азота аммонийного. Экологическое состояние реки авторы считают неудовлетворительным.

В работе Г. А. Киселевой [7] на основе мониторинговых гидрохимических показателей (растворенный кислород, БПК₅ и др.), которые полностью соответствуют характерным сменам бентосных организмов, на р. Салгир выделены шесть участков с различной степенью антропогенного воздействия. Установлено, что в результате интенсивной антропогенной деятельности биоценозы реки сильно преобразованы. На сегодняшний день можно констатировать исчезновение в р. Салгир ряда видов беспозвоночных, которые были зарегистрированы ранее.

В целом, по данным Л. В. Малаховой с соавторами [8], вода р. Салгир характеризуется как «грязная» по классификации качества поверхностных вод Российской Федерации ³⁾, а по БПК и химическому потреблению кислорода, которые являются интегральными показателями содержания легкоокисляемого органического вещества, вода реки в районе с. Двуречного – «очень загрязненная» ⁴⁾. В указанных выше работах гидрохимическим характеристикам воды уделено недостаточное внимание, поэтому в нашей работе мы проводим классификацию уровня загрязненности вод р. Салгир на основе гидрохимического анализа материала.

Целью данной работы является анализ новых данных гидрохимических показателей воды рек Салгир и Биюк-Карасу в летний период, когда на акваторию возрастает антропогенная нагрузка.

Материалы и методы

Для оценки гидрохимического состояния вод р. Салгир и ее наиболее полноводного притока – р. Биюк-Карасу – в июле, августе и сентябре 2023 г. проведены исследования на четырех участках реки от верховья р. Салгир до ее устья и на трех участках р. Биюк-Карасу по основному течению до устья (рисунок).

 

Схема расположения станций отбора проб воды на р. Салгир и ее притоке Биюк-Карасу

Map of water sampling stations on the Salgir River and its tributary Biyuk-Karasu

 

На р. Салгир пробы отбирали выше Симферопольского водохранилища (с. Доброе, ст. 1) на станции с предполагаемо низким антропогенным влиянием, ниже г. Симферополя (с. Белоглинка, ст. 2) на станции с высокой антропогенной нагрузкой, ниже по течению реки в развитом сельскохозяйственном районе, после разветвленной сети ставков по разведению рыбы (с. Молочное, ст. 3), и ближе к устью, в районе, где находятся сельскохозяйственные угодья, а также развито животноводство (с. Новогригорьевка, ст. 4). На р. Биюк-Карасу пробы отбирали ниже Белогорска (с. Белая Скала, ст. 5) в зоне расположения фруктовых садов, далее ниже по течению реки в районе выращивания зерновых культур (с. Зыбины, ст. 6) и ближе к устью после поселка, где расположены животноводческая ферма и комбикормовый завод (с. Уваровка, ст. 7). Пробы отбирали на поверхности в трех повторностях, всего отобрано 45 проб, выполнено 405 гидрохимических анализов.

В пробах определяли следующие показатели: растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода на пятые сутки (БПК₅), перманганатную окисляемость в щелочной среде, силикаты, минеральные и органические формы азота и фосфора. Анализы выполняли согласно общепринятым методам ^{5), 6)}. Содержание кислорода определяли по методу Винклера, биогенные элементы – фотометрически. Фосфаты определяли методом Морфи и Райли; нитриты – фотометрически, нитраты – восстановлением нитратов до нитритов с помощью омедненного кадмия, азот аммонийный – методом Гроссгофа – Юхансона, кремний – методом Королева.

Результаты и обсуждение

Концентрация растворенного кислорода в воде рек Салгир и Биюк-Карасу (таблица) в июле изменялась от 5.30 (с. Новогригорьевка) до 6.57 мл/л (с. Белоглинка); в августе – от 5.48 (с. Молочное) до 7.12 мл/л (с. Доброе и с. Белоглинка). В сентябре диапазон изменчивости составлял 6.09–7.66 мл/л. Минимальное содержание кислорода зафиксировано у с. Уваровка, а максимальное – у с. Новогригорьевка. В целом концентрация кислорода в воде р. Салгир и ее притока Биюк-Карасу высокая, даже его минимальное содержание выше ПДК по рыбохозяйственным нормам ⁷⁾ на 1.3 мл/л.

Для характеристики загрязненности вод изучаемых участков реки использованы такие показатели, как БПК₅ и перманганатная окисляемость в щелочной среде. Первый показатель отражает загрязнение среды нестойким органическим веществом, второй указывает на степень загрязнения вод стойким органическим веществом. В июле значения БПК₅ изменялись от 0.98 (с. Белая Скала) до 3.34 мг/л (с. Молочное). При этом максимальные значения БПК₅ превышали норматив (2.1 мгО/л) в 1.6 раз. В июле превышение норматива отмечено только один раз; в августе и сентябре превышение было постоянным (максимальное – в 1.3 раза). Согласно комплексно-экологической классификации качества поверхностных вод ⁸⁾, воды р. Салгир в июле по значениям БПК₅ можно отнести к удовлетворительно-чистым (3-й класс качества воды), а в августе и сентябре – к загрязненным (4-й класс).

 

Основные гидролого-гидрохимические показатели воды рек Салгир и Биюк-Карасу в июле – сентябре 2023 г.

The main hydrological and hydrochemical parameters of the Salgir and Biyuk-Karasu Rivers in July–September 2023

Дата отбора / Sampling date	Номер стан- ции / Station number			Т, °С			О2, мл/л / О2, mL/L	БПК5, мг/л / BOD5, mg/L	Концентрация, мкг/л / Concentration, µg/L										Окисля- емость, мгО/л / Oxidi- sability, mgO/L
									NO2–	NO3–	NН4+			РО43–				Si
Июль / July
06.07.23	1		22.5				6.57	1.67	23.0	964	56.7			15		2186						4.56
06.07.23	2		23.0				5.42	1.90	15.7	986	35.2			31		2303						3.88
18.07.23	3		23.5				5.37	3.34	49.4	944	54.3			687		4881						5.86
18.07.23	4		25.0				5.30	1.63	39.0	962	41.4			612		5708						6.26
26.07.23	5		22.0				5.82	0.98	16.2	967	35.7			3		1920						4.16
27.07.23	6		23.5				5.70	1.03	10.3	1013	25.2			10		2373						3.58
27.07.23	7		26.5				6.50	1.91	3.7	848	39.4			8		2739						5.12
Август / August
03.08.23		1			24.0		7.12	2.42	23.7	3500		336.0			45		3690			7.90
03.08.23		2			21.5		7.12	2.35	31.8	7328		63.0			46		4300			8.95
09.08.23		3			21.6		5.48	2.26	23.0	6930		31.0			1120		2660			7.27
09.08.23		4			25.3		6.71	2.57	6.2	3767		204.0			612		6370			5.63
Сентябрь / September
13.09.23		5				18.2	6.09	н. о. / ND	2.2	2804			18.9		9		1263				н. о. / ND
14.09.23		6				17.3	6.41	н. о. / ND	21.2	5629			29.9		22		875				н. о. / ND
20.09.23		3				18.0	7.08	н. о. / ND	44.7	2766			54.1		614		4142				5.85
20.09.23		4				19.2	7.66	н. о. / ND	55.9	2518			45.2		64		8196				3.28

Примечание: н. о. – не определяли. ПДК О₂ – 4.20 мкг/л; ПДК NO₂^– – 20.0 мкг/л; ПДК NO₃^– – 9000 мкг/л; ПДК NН₄⁺ – 390 мкг/л. Норматив БПК₅ – 2.1 мг/л; норматив окисляемости –4.00 мгО/л.

Note: ND – not determined. MAC О₂ – 4.20 µg/L; MAC NO₂^– – 20.0; MAC NO₃^– – 9000 µg/L; NН₄⁺  – 390 µg/L. Limit for 5-day biochemical oxygen demand (BOD₅) – 2.1 mg/L; limit for oxidisability – 4.00 mgO/L.

 

Окисляемость воды изменялась от 3.58 до 20.10 мгО/л. Минимальное значение отмечено в июле (с. Зыбины), максимальное – в сентябре (с. Молочное). В июле средняя окисляемость превышала ПДК (4.0 мгО/л) по рыбохозяйственным нормативам в 1.6, в августе – в 1.9, в сентябре – в 4.8 раза. По окисляемости воды реки Салгир и Биюк-Карасу в июле относились ко 2-му классу качества, что соответствует чистой воде ⁸⁾, но уже в августе – к 3-му классу и соответствовали удовлетворительно чистым водам, а в сентябре это были уже загрязненные воды 4-го класса качества. Таким образом, по окисляемости отмечено ухудшение качества речной воды с июля по сентябрь вследствие повышения антропогенного воздействия и рекреационной нагрузки.

Формы азота

Концентрации нитритного азота воды в водах рек Салгир и Биюк-Карасу изменялись в пределах от 2.2 до 55.9 мкг/л; минимальные и максимальные значения отмечены в сентябре (села Уваровка и Новогригорьевка соответственно). Повышенные концентрации NO₂^– (49.4 и 44.7 мкг/л) зафиксированы у с. Молочного в июле и сентябре. Превышение ПДК (20 мкг/л) отмечено на трех из семи станций в июле, на трех из четырех станций – в августе, на трех из четырех – в сентябре. Максимальное превышение ПДК – в 2.8 раза. Среднее значение концентрации нитритов, равное 24.4 мкг/л, превышало ПДК в 1.2 раза.

Концентрации нитратного азота были на 1–2 порядка выше концентраций нитритного и изменялись в широком диапазоне от 848 до 7328 мкг/л. Минимум NO₃^– наблюдали в июле у с. Уваровка, максимум (0.8 ПДК) – в августе в районе с. Белоглинка. Остальные значения NO₃^– были ниже и составляли от 0.1 до 0.77 ПДК при средней концентрации нитратов, равной 2795 мкг/л. Обращает на себя внимание повышение концентрации нитратов от июля к сентябрю, что можно объяснить увеличением рекреационной нагрузки и антропогенного влияния на регион.

Концентрации аммонийного азота зафиксированы в пределах от 19 до 336 мкг/л. Минимальная концентрация NH₄⁺ отмечена в сентябре у с. Уваровка, максимальная – в августе у с. Доброго. Высокое содержание азота аммонийного возможно вследствие влияния хозяйственно-бытового стока с. Доброго; села вдоль русла Салгира не имеют централизованной канализации. Все концентрации NH₄⁺ были значительно ниже ПДК (390 мкг/л) по рыбохозяйственным нормативам. Среднее содержание NH₄⁺ в воде рек составило 72 мкг/л, что в 5.4 раза ниже ПДК.

Азот органический (N_орг) определяли только в сентябре, его концентрации имели высокие значения и изменялись от 2990 до 8110 мкг/л. Минимум отмечен у с. Белая Скала, максимум – у с. Новогригорьевка. Там же зафиксирована максимальная концентрация нитритов (56 мкг/л) и высокая окисляемость (18.40 мгО/л). Перечисленные гидрохимические показатели характеризуют данный район как загрязненный органическим веществом. Среднее содержание N_орг в сентябре составило 5070 мкг/л.

Концентрации фосфора минерального (РО₄^3–) в воде рек Салгир и Биюк-Карасу изменялись в пределах от 3.5 до 1120 мкг/л. Минимум отмечен в июле (с. Белая Скала), максимум – в августе (с. Молочное). В районах сел Молочного и Новогригорьевка РО₄^3– на 1–2 порядка выше по сравнению с другими районами. Возможно, это обусловлено влиянием хозяйственно-бытовых и других стоков, что подтверждается данными об увеличенном содержании хлорорганических веществ в районе с. Молочного [8]. Средняя концентрация РО₄^3– в июле – сентябре составила 260 мкг/л, поэтому исследуемые воды можно классифицировать как грязные ⁸⁾.

Концентрации силикатов имели высокие значения и изменялись в широких пределах от 875 до 8200 мкг/л. Минимум наблюдали в сентябре (с. Белая Скала), максимум – тоже в сентябре (с. Новогригорьевка). Повышенные концентрации Si в воде у с. Новогригорьевка обусловлены химическим составом почв, включающие алюмосиликаты в качестве основного компонента. В районе с. Молочного концентрации силикатов примерно в 2 раза ниже, чем в с. Новогригорьевка. В остальных районах количество Si было почти в 4 раза ниже максимальных концентраций. Среднее содержание силикатов в июле – сентябре составило 3574 мкг/л.

Выводы

В результате анализа гидрохимических данных, полученных за июль – сентябрь 2023 г. в водах рек Салгир и Биюк-Карасу, сделаны следующие выводы:

– уровень содержания кислорода в воде на всех участках рек высокий;

– в районе с. Молочного зафиксированы превышения нормативов БПК₅ и окисляемости максимум в 1.6 и 4.8 раза, позволяющие отнести воды рек в сентябре к 4-му классу качества вод (в июле они были отнесены ко 2-му);

– отмечено превышение ПДК нитритов в 2.5 раза (с. Молочное). Концентрации нитратов были ниже ПДК и повышались от июля к сентябрю. Концентрации аммонийного азота имели низкие значения и не превышали ПДК;

– в районах сел Молочного и Новогригорьевка зафиксированы высокие концентрации фосфатов, на 1–2 порядка выше по сравнению с другими районами, что обусловлено влиянием хозяйственных и бытовых стоков;

– по данным всех гидрохимических анализов вод реки Салгир, районы сел Молочное и Новогригорьевка являются зонами максимального загрязнения.

^[1]⁾ Головкинский Н. А. Источники Чатырдага и Бабугана. Симферополь : Тип. Спиро, 1893. 35 с.

^[2]⁾ Кочерин Д. И. Речной сток в верховьях Салгира до Симферополя (главнейшие выводы) // Материалы по водному хозяйству Крыма. Симферополь : 1-я Гос. типо-лит, 1922. Вып. 2. 8 с.

^[3]⁾ Доклад о состоянии и охране окружающей среды Республики Крым в 2022 г. Симферополь : ООО «Принт», 2023. 448 с.

^[4]⁾ Качество поверхностных вод Российской Федерации. Информация о наиболее загрязненных водных объектах Российской Федерации (приложение к Ежегоднику за 2020 г.) / под ред. М. М. Трофимчука. Ростов-на-Дону : Росгидромет, 2021. 160 с.

^[5]⁾ Руководство по химическому анализу морских и пресных вод при экологическом мониторинге рыбохозяйственных водоемов и перспективных для промысла районов Мирового океана / под ред. В. В. Сапожникова. Москва : Изд-во ВНИРО, 2003. 202 с.

^[6]⁾ The permanganate index and permanganate value tests for waters and effluents 1983. London : HMSO, 1984. 21 p.

^[7]⁾ Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения : Приказ Министерства сельского хозяйства Российской Федерации от 13.12.2016 № 552.

^[8]⁾ Схема комплексного использования и охраны водных объектов Республики Крым, включая нормативы допустимого воздействия на водные объекты, и целевые показатели качества воды в водных объектах, расположенных на территории Республики Крым. Книга 2 : Оценка экологического состояния и ключевые проблемы речных бассейнов, расположенных на территории Республики Крым. 2018. URL: https://gkvod.rk.gov.ru/structure/698 (дата обращения: 8.09.2024).

Об авторах

Неля Петровна Ковригина

Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: npkovrigina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6734-8285
SPIN-код: 6786-0143
Scopus Author ID: 6507114864
ResearcherId: AAC-9395-2022

старший научный сотрудник, НИЦ ПСГ – филиал ФИЦ ИнБЮМ, старший научный сотрудник, кандидат географических наук

Россия, Севастополь

Диана Сергеевна Борисова

Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН

Email: sergei_diana@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-0444-1177
SPIN-код: 9427-6982

инженер 1-й категории, НИЦ ПСГ – филиал ФИЦ ИнБЮМ, ведущий инженер

Россия, Севастополь

Сергей Викторович Овечко

Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН

Email: hgbs1@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-1050-9918
ResearcherId: JFJ-7762-2023

директор НИЦ ПСГ – филиал ФИЦ ИнБЮМ 

Россия, Севастополь

Виталий Иванович Рябушко

Институт биологии южных морей им. А. О. Ковалевского РАН

Email: rabushko2006@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5052-2024
SPIN-код: 7326-8423
Scopus Author ID: 7801673501
ResearcherId: H-4163-2014

главный научный сотрудник, доктор биологических наук

Россия, Севастополь

Список литературы

Дополнительные файлы