УДК 551.322:556.114

ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ ВОД НА ТЕРРИТОРИИ БОЛЬШЕХЕХЦИРСКОГО ЗАПОВЕДНИКА (ХАБАРОВСКИЙ КРАЙ)

Новороцкая Александра Григорьевна
Институт водных и экологических проблем ДВО РАН
г. Хабаровск, кандидат географический наук, старший научный сотрудник лаборатории гидроэкологии и биогеохимии

Аннотация
В работе представлены данные мониторинга химического состава снежного покрова за зимний сезон 2012-2013 г., поверхностных и подземных вод за осенне-зимний период 2013-2014 гг. на территории Большехехцирского заповедника по величине рН, удельной электропроводности, концентрациям главных ионов, биогенных и взвешенных веществ. Рассчитано поступление минеральных веществ из атмосферы на заповедную территорию, в том числе веществ хозяйственного генезиса. Выявлена роль трансграничного атмосферного переноса со стороны КНР в загрязнении объектов. Впервые получены данные гидрохимического состава вод в зимнюю межень.

Ключевые слова: главные ионы и биогенные вещества, заповедник, минерализация, ПДК, поверхностные, подземные воды, снежный покров, тип химического состава


ECOLOGICAL STATE OF SURFACE AND GROUNDWATER IN THE BOLSHEKHEKHTSIRSKY WILDLIFE RESERVE (KHABAROVSKY KRAI)

Novorotskaya Aleksandra Grigorievna
Institute of Water and Ecology Problems, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences
Khabarovsk, PhD in Geographic Sciences

Abstract
The paper presents the monitoring data of the chemical composition of snow cover during the winter season of 2012-2013, data of the surface water and groundwater for the autumn-winter period of 2013-2014 in the Bolshekhekhtsirsky Wildlife Reserve for such parameters as pH value, electric conductivity, concentrations of major ions, biogenic substances and suspended solids. The intake of mineral substances from the atmosphere to the protected area, including the substances of the economic genesis, is calculated. The role of the transboundary factor from China in the air (atmospheric) transfer in the objects pollution is revealed. The data of hydrochemical composition of water during winter runoff low were received for the first time.

Keywords: groundwater, major ions and biogenic substances, mineralization, MPC, reserve, snow cover, surface, type of chemical composition


Рубрика: 25.00.00 НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Библиографическая ссылка на статью:
Новороцкая А.Г. Экологическое состояние поверхностных и подземных вод на территории Большехехцирского заповедника (Хабаровский край) // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 11 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/11/74796 (дата обращения: 03.06.2017).

Государственный природный заповедник «Большехехцирский» (ГПЗБХ) находится в непосредственной близости от крупного промышленного центра Приамурья – г. Хабаровск и границы с КНР.

Снежный покров (СП), являясь естественным планшетом, аккумулирует выпадающие из атмосферы вещества в течение длительного (зимнего) сезона, позволяет получить сведения о состоянии воздушной среды, а также оценить поступление поллютантов в результате таяния в весенний период в речной бассейн [1].

Сведения об общем химическом составе природных вод (главные ионы и биогенные вещества) позволяет дать экологическую оценку водного объекта.

Объекты исследований: поверхностные воды, в том числе снежный покров, подземные воды на территории ГПЗБХ.

Цель работы – исследовать химический состав вышеуказанных объектов, выявить влияние антропогенных факторов на формирования их химического состава, оценить распределение минеральных и взвешенных веществ, дать интегральную оценку состояния атмосферы ГПЗБХ и его окрестностей с учетом местных факторов, трансграничного переноса со стороны КНР, оценить аэральное поступление растворимых минеральных и взвешенных веществ в СП за зимний сезон 2012 –2013 г.

Состав работ включал: отбор проб СП, поверхностных и подземных вод на территории ГПЗБХ; определение химического состава СП в жидкой фазе, поверхностных и подземных вод (полный гидрохимический анализ проб), количественное определение минеральных примесей, взвешенных веществ.

Мониторинг химического состава СП на территории ГПЗБХ ведется с 1989 г. [1-3] Усредненные пробы СП из нескольких колонок отбирались 26 марта 2013 г. снегомерным цилиндром ВС–43 на всю его мощность в полиэтиленовые пакеты в период максимального влагозапаса
в соответствии с [4] на трех площадках (станциях) территории заповедника:
станция 1 – на льду пр. Амурской у правого берега, в 2,5 км от пр. Казакевичево, на северо-восток от границы с КНР; станция 2 – на левом берегу руч. Соснинский, в 60 м от впадения в пр. Амурскую, станция 3 – в 1 км на юго-восток от конторы заповедника в пос. Бычиха.

Пробы вод отобраны соответствии с ГОСТ Р 51592-2000 с поверхностного горизонта (0,5 м) осенью 2013 г. и зимой 2014 г. в реках Уссури, Чирки, Амурская протока и др. – 20.10.13, 14.11.13 и 30.01.14 гг. Всего исследовано 15 проб воды.

Методы и методики

Измерялась высота (h) СП, рассчитывались плотность (d) и влагозапас (P). Техногенное загрязнение СП изучалось по [5]. Отобранные образцы СП плавились при комнатной температуре 4–5 часов в закрытых сосудах и подвергались химическому анализу.

Общий химический состав объектов - величина рН, удельная электропроводность (УЭП),
главные ионы (Ca2+, Mg2+, HCO3-, Cl-, SO42-), биогенные вещества (NH4+, NO3-, NO2-, HPO42-, SiO2), взвешенные вещества (ВВ) проводился по общепринятым [6, 7] в гидрохимии и стандартизованным методам (РД, ПНД Ф). Водородный показатель (рН) измеряли портативным прибором Exsech PH 110 (Extech Instruments, USA), удельную электропроводность воды (УЭП)
- на
комбинированным приборе pH-метр/кондуктометр S47
(Mettler Toledo, Швейцария) – по РД 52.24.495-2005, взвешенные вещества (ВВ) определяли гравиметрическим методом по РД 52.24.468-2005. Главные ионы: суммарное содержание Na+, K+ определялось расчетным методом, Са2+ и Мg2+ – комплексонометрически по ГОСТ 31954-2012, Са2+ – титриметрическим методом с трилоном Б по РД 52.24.403-2007, Сl- – меркурометрическим методом по РД 52.24.402-2011, SO42- – турбидиметрически по РД 52.24.405-2005, НСО3- – методом обратного титрования по РД52.24.493-2006. Биогенные вещества: NH4+, NO3-, NO2-, HPO42-, SiO2- определялись фотоколориметрически: ионы аммония – с реактивом Несслера по РД 52.24.486-95, нитрат- и нитрит ионы – с реактивом Грисса по ПНД Ф 14.1:2.3-95 и РД 52.24.381-2006 соответственно, фосфаты – по РД 52.24.382-2006, кремний – по РД 52.24.433-2005. Пробы СП в основном анализировались по РД 52.04.186-89 [4].

Для выявления зон загрязнения и оценки состояния СП использовалась система гляциохимических индикаторов природных и антропогенных процессов [8]. Эколого-гляциохимические характеристики СП сравнивались с условно-фоновыми показателями – для территории Эворон-Чукчагирской низменности по данным 1976–1980 гг. [9], с ПДКв.р., т.к. нормативных документов по ПДК для СП не разработано [10].

Средний химический состав СП в бассейнах озер Эворона и Чукчагирского относился по классификации О.А. Алекина [11, с. 120] к гидрокарбонатному классу, группе кальция, первому типу (СIСа); средняя величина минерализации лежала в пределах 5,8 мг/дм3 в начале зимы (по расчетам А.В. Иванова без учета влияния лесных пожаров на химический состав СП). Величина рН СП изменялась от 5,30 до 6,90. В СП накапливалось до 0,46 т/км2 ·сезон-1 растворимых минеральных веществ.

В расплавах СП рассчитаны средневзвешенная концентрация компонентов, общее количество растворимых минеральных веществ (в т/км2), накопленных в СП за зимний, поступление растворимых минеральных веществ в СП в результате хозяйственной деятельности [1, с. 7].

Величина минерализации (М) рассчитана как сумма всех определенных при анализе минеральных веществ по ГОСТ 17407-72.

Результаты и обсуждения

1. Общий химический состав снежного покрова


В таблицах 1, 2 приведены результаты мониторинга общего химического состава СП ГПЗБХ.

Химический состав СП по классификации О.А. Алекина [11, с. 120] на территории ГПЗБХ – сульфатно-магниевый II типа (SlIMg) соответствует прошлому зимнему сезону.

Таблица 1 – Интегральные показатели химического состава снежного покрова ГПЗБХ и результаты снегосъемки, 26 марта 2013 г.

рН УЭП,
мкСм/см
М, мг/дм3 ВВ, мг/дм3 h, см d, г/дм3 Р, мм
5,60-5,68
5,63
23,7-33,0
25,6
15,1-28,3
17,6
52,6-77,2
59,8
10-35
23
0,19-0,34
0,24
34-67
54

Примечание: здесь и далее над чертой – минимальное и максимальное значение, под чертой – средневзвешенное значение.

Таблица 2 – Содержание главных ионов и биогенных веществ в снежном покрове ГПЗБХ, мг/дм3

Ca2+ 1,2-2,0
1,3
Cl- 0,9-1,0
0,9
NO3-
1,86-4,16
2,37
NO2-
0,006-0,007
0,006
Mg2+ 0,9-1,6
1,2
SO42- 3,40-7,80
4,54
HPO42-(Р) 0,055-0,079
0,074
HCO3- 2,4-3,7
2,9
NH4+ 0,86-1,07
0,91
SiO2 0,42-0,46
0,45

По величине рН СП выделяется станция 1 с максимальным значением рН (5,68) и станция 3 (5,66), что значительно ниже показателей прошлого года (сдвиг в сторону кислой среды). Это является указанием на влияние антропогенной деятельности на химический состав СП. Незагрязненным атмосферным осадкам обычно приписывается значение 5,60 [12].

Величина показателя относительной кислотности
(pH/pNH4=1,3, несколько ниже, чем в прошлый зимний сезон [8, с. 266]), что характеризует атмосферу, как подверженную влиянию хозяйственной деятельности [6, с. 17].

Содержание гидрокарбонат- и орто-фосфат-ионов в СП 2013 г. ниже, чем в 2012 г. Средние концентрации ионов кальция и нитрат-ионов – на одном уровне (однако, отмечено превышение их содержаний максимально до 2 и 7 раз), по остальным определяемым показателям в СП 2013 г. по сравнению с 2012 г. отмечено увеличение их значений и средних величин: по УЭП, М, SO42-, Mg2+, NH4+, Cl-, SiO2
- – в 1,2 – 1,6 раз (в среднем), максимально – до 1,6, 2,2, 2,7, 1,8, 2,0, 2,0, 3,3 раз соответственно.

Максимальное значение главных ионов и биогенных веществ (за исключением НРО42-), а также величин УЭП и минерализации обнаружено в СП станции 1 (табл. 1, 2), что возможно связано с трансграничным переносом со стороны КНР. Содержание орто-фосфатов в СП связано со сжиганием ископаемого топлива (в том числе древесины, которая широко используется в сельской местности – ст. 2, 3). Содержание НРО42- соответствует концентрации НРО42- в СП в атмосферных осадках во время лесных пожаров [9].

Минеральные соединения азота в СП представлены NH4+, NO3-, NO2-. Вклад ионов аммония и нитрат-ионов в суммарное содержание минерального азота в СП 2013 г. 47–61% и 39–53% соответственно, нитрит-ионов – 0,10,2%. Для СП 2012 г. доля вклада NH4+ – 39–76%, NO3- – 24–79%, NO2- – 0,20,4%. Во всех пробах СП 2013 г. содержание NH4+ превышает ПДКв.р. до 1,7–2,1 раз, что значительно выше по сравнению с прошлым годом.

На территорию ГПЗБХ за зимний сезон 2012–2013 г. из атмосферы в среднем поступило (в т/км2): 0,948 – растворимых минеральных веществ (в среднем до 49% за счет хозяйственного генезиса), в том числе в виде SO42- – 0,245/км2 (26%); NO3- – 0,128/км2 (14%), NH4+ – 0,049 т/км2 (5%), что находится примерно на одном уровне по сравнению с максимальными величинами (по станции 1) для прошлого сезона наблюдений.

Среднее содержание ВВ в СП 20122013 г. в 1,8 раз выше, чем в зимний период 20112012 г.

Таким образом, можно заключить, что атмосфера БХГПЗ находится в зоне непосредственного влияния газопылевых выбросов промышленных предприятий г. Хабаровск, КНР, селитебных территорий, что проявляется в возрастании концентраций практически всех ионов, в увеличении величины минерализации по сравнению с фоновой в среднем до 3 раз. В СП отмечено превышение ПДКв.р.
по ионам аммония до 2,1 раз.

Различия в химическом составе СП по сравнению с зимним сезоном 2011-2012 гг. объясняются особенностями гидрометеорологических режимов годов наблюдений [2, 3].

2. Общий химический состав поверхностных и подземных вод

Диапазон изменения величины минерализации вод оставил 24,0–44,6 мг/дм3 в октябре – ноябре 2013 г. (для воды скважины – 83,7 мг/дм3) и 30,2–97,1 мг/дм3 в январе 2014 г. (рис. 1). Повышенные величины минерализации поверхностных вод для зимнего сезона объясняются тем, что в период закрытого русла реки переходят на подземное питание. Увеличение минерализации происходит за счет повышения в химическом составе вод содержания гидрокарбонат-ионов, ионов кальция и магния. Этот период отбора характеризуется также более значительными показателями электропроводности и общей жесткости (рис. 2) в поверхностных водах. Максимальная величина УЭП составила 146,6 мкСм/см в подземной воде, минимальная – в р. Быкова (24,0 мкСм/см) (рис. 1).

Зимний период отбора характеризуется более высокими содержаниями нитрат- и сульфт-ионов в воде и более низкими ионов аммония (рис. 3, 4). В 43% случаях наблюдений отмечено превышение ПДКв.р. по NH4+ в поверхностных водах в 1,3 раза максимально. В этот период также отмечены более высокие содержания сульфат-ионов в воде.

Величина рН в поверхностных водах варьирует в пределах 6,03 – 7,39. Минимальное и максимальное ее значение обнаружено в воде р. Уссури, у с. Казакевичево в октябре 2013 г., январе 2014 г.


Рис. 1. Изменение величины минерализации (М), удельной электропроводности (УЭП) в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.


Рис. 2. Изменение общей жесткости в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.


Рис 3. Распределение концентраций нитрат-ионов и ионов аммония в водах ГПЗБХ, октябрь 2013 – январь 2014 гг.


Рис 4. Изменение содержания сульфат – и хлорид – ионов в водах ГПЗБХ, октябрь, ноябрь 2013 г., январь 2014 гг.

В результате проведенного исследования установлено, что загрязнение СП происходит как от местных источников, также не исключен трансграничный перенос со стороны КНР, в частности сульфат- и нитрат-ионов. Существует вероятность попадания поллютантов в воды протоки Амурской в весенний период.


Библиографический список
  1. Новороцкая А.Г. Химический состав снежного покрова как индикатор экологического состояния Нижнего Приамурья: Автореф. дис…канд. географ. наук. Хабаровск, 2002. 24 с.
  2. Новороцкая А.Г. Формированиe химического состава снежного покрова на территории Большехецирского заповедника // Материалы международной научно-практической конференции «Охрана и научные исследования на особо охраняемых природных территориях Дальнего Востока и Сибири», посвященной 25-летию организации Буреинского государственного природного заповедника. Хабаровск, 2012.  С. 96-99.
  3. Новороцкая А.Г. Атмосферное выпадение соединений серы и азота на территорию Большехецирского заповедника (Хабаровский край) // Современные проблемы регионального развития: тезисы VI международ. науч. конф. Биробиджан, 4-6 октября 2016 г. / Под ред. Е.Я. Фрисмана. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН – ФГБОУ ВПО «ПГУ им. Шолом-Алейхема», 2016. С. 264-266.
  4. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186-89. М, 1991. 556 с.
  5. Василенко В.Н., Назаров. И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: ГИМИЗ, 1985. 181 с.
  6. Лурье Ю. Ю. Унифицированные методы анализа природных вод. М.: Химия. 1973. 376 c.
  7. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / под  ред. А.Д. Семенова Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 542 с.
  8. Иванов А.В., Новороцкая А.Г., Чукмасова Т.Г. Гляциохимические критерии оценки антропогенного загрязнения природных льдов и вод // Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеогеографии морей Северного Ледовитого океана: Тез. Докл. III Всесоюз. конф. Апатиты: КНЦ АН СССР, 1989. С. 52-56.
  9. Иванов А. В., Кашин Н. П. Лесные пожары и многолетняя изменчивость химического состава атмосферных осадков и снежного покрова // Гидрохим. материалы. Л.: ГИМИЗ, 1989. Т. 95. С. 3-14.
  10. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. М.: Изд-во ВНРИРО, 1999. 304 с.
  11. Алекин О. А. Основы гидрохимии. Л.: ГИМИЗ, 1970. 444 с.
  12. Василенко В.Н., Назаров. И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л.: ГИМИЗ, 1985. 181 с.


Все статьи автора «Новороцкая Александра Григорьевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: