Все реки Карагандинской области являются типично-казахстанскими равнинными реками, особенностью водного режима которых является резко выраженное весеннее половодье и пересыхание в летний период, в результате чего, основное накопление запасов происходит в паводковый период в аккумулирующих емкостях – водохранилищах и зависит от водности года [1, 2, 3]. Водными источниками области являются: река Нура с основными притоками Шерубай-Нура и Сокур, река Кара-Кенгир, река Жезды, озеро Балхаш, канал им. Сатпаева [4, 5, 6, 7].
Цель исследования: дать гигиеническуюоценку степени загрязнения поверхностных и поверхностных вод Карагандинской области по индексу загрязнения воды.
Материалы и методы исследования
Дана санитарно-химическая характеристика воды открытых водоемов. Были проанализированы на 24 ингредиента: хром (6)+, железо (2+), железо (3+), цинк (2+), ртуть, кадмий, мышьяк, бор (3+), медь (2+), БПК5, фенолы, нефтепродукты, фториды, нитриты, нитраты, аммоний солевой, кадмий, сульфаты, магний, марганец, никель, формальдегид, фенол. Гигиеническая оценка полученных результатов проводилась с учетом требования «Санитарно-эпидемиологические требования по охране поверхностных вод от загрязнения» № 506 от 28.06.2004 г. Санитарно-химический анализ проб проводился унифицированными методами: конвертный, аспирационный, химический и физический состав [8, ,9, 10]. Для гигиенической оценки степени загрязнения воды использовался суммарный показатель «К». Сравнительная оценка степени опасности суммарного загрязнения объектов окружающей среды осуществлено с помощью суммарного показателя:
где К – суммарный показатель; С – концентрация.
Для подтверждения собственных исследований, были использованы материала отчетов структурного подразделения экологической инспекции управления отдела лабораторно-аналитического контроля. Лаборатория аттестована и оснащена необходимыми приборами, оборудованием, методиками выполнения измерений, осуществляет лабораторный контроль эффективности работы 70 очистных сооружений сточных вод [8, 9, 10].
Результаты исследования и их обсуждение
Воды основных водоемов области в контролируемых створах (районах сброса сточных вод), являются: реки Нура с притоками Шерубай –Нура и Сокур, Кара-Кенгир, водохранилища Самаркандское и Кенгирское, а также прибрежных зон озера Балхаш, что на протяжении последних лет стабильно относится к 3 классу умеренно-загрязненных вод. К сожалению, в створе рекиСокур, 100 м ниже сброса с неэффективно работающих очистных сооружений ТОО «Транс Ойл» и в створе реки Кара-Кенгир, 500 м ниже сброса с г.Жезказгана при малом расходе воды в реках наблюдается увеличение класса загрязненности до 4 класса – загрязненные воды [11, 12]. Наиболее чистым водохранилищем Карагандинской области является Шерубай-Нуринское, вода которого имеет наиболее низкий по области индекс загрязненности вод (ИЗВ), равный 0,7-0,8 (чистые воды) [12].
Качественное состояние контролируемых створов по основным водоемам области представлено ниже. Так, Самаркандское водохранилище имеет ИЗВ = 1,78 (3 класс, умеренно-загрязненные воды). Среднее содержание основных загрязняющих ингредиентов не превышает норм ПДК. Незначительные превышения ПДК наблюдались по нефтепродуктам, меди – до 2 ПДК, ртути – 1,2ПДК и железу – 1,3ПДК вследствие транзита из вышерасположенных створов реки Нуры, где превышение ПДК по указанным ингредиентам носит сезонный характер или вторичным загрязнением из придонных отложений (ртуть) [12].
Основной экологической проблемой области является загрязнение донных р. Нуры ртутью. Загрязнение произошло в результате производственной деятельности АО «Карбид» на протяжении длительного времени, имеющего в своем составе ацетальдегидное производство с использованием в технологическом цикле солей ртути в качестве катализатора. В 1997 году ацетальдегидное производство было закрыто, и тем самым, прекращено поступление ртути в р. Нуру. В процессе эксплуатации данного производства в донных отложениях реки Нуры накоплено около 150 тонн ртути. Качественное состояние реки Нура, составляет ИЗВ = 2,0. В створе 1000 м выше объединенного выпуска сточных вод с очистных сооружений АО «Миттал Стил Темиртау» и ТОО «Темиртауский электрометаллургический комбинат» («ТЭМК») вода, характеризуется как умеренно-загрязненная: ИЗВ = 1,42. Превышения ПДК по фенолам и меди (до 2ПДК) вызваны транзитом из Самаркандского водохранилища. Содержание ртути – 0,00014мг/дм3 (1,4ПДК) вызвано вторичным загрязнением из придонных отложений. Правительством РК был принят Проект «Управление водными ресурсами бассейнов рек Нура-Ишим». В состав этого Проекта были включены работы по очистке донных отложений реки Нуры от ртути. Всемирным банком реконструкции и развития выделен кредит на реализацию данного проекта, был создан полигон для захоронения загрязненных ртутью грунтов с прилегающих загрязненных территорий бывшего завода «Карбид» и загрязненных донных отложений реки Нуры [3].
В створе 1000 м ниже объединенного выпуска нормативно-очищенных сточных вод АО «Миттал Стил Темиртау» и ТОО «ТЭМК» превышения ПДК наблюдались по: фенолам – до 2ПДК, ртути – до 4ПДК (0.0004 мг/дм3), нефтепродуктам – 2ПДК и нитритам – 3 ПДК (0,24 мг/дм3), что на уровне фоновых концентраций или является следствием загрязнения из придонных отложений (ртуть). ИЗВ = 2,5 (умеренно-загрязненные воды).В контрольном створе реки Сокур ИЗВ = 2,3 ниже сброса с Карагандинской станции аэрации, где река сформирована в основном за счет очищенных сточных вод г. Караганды, наблюдается превышение ПДК преимущественно по азотсодержащим веществам, характерным для хозбытовых вод – до 5ПДК (азот аммонийный) и до 3ПДК (нитриты), а также по БПК, характеризующему общее органическое загрязнение-до 2ПДК (3 класс загрязненности – умеренно-загрязненные воды).Содержание взвешенных веществ Шерубай – Нуринского водохранилища составляет в среднем 8 мг/дм3, нефтепродуктов – 0.05мг/дм3 (1ПДК), минерализация по сухому остатку составляет 0.5ПДК (490 мг/дм3). Содержание органических, азотсодержащих веществ, фенолов не превышает норм ПДК. ИЗВ = 0.80 (2 класс, чистая вода). В реке Шерубай-Нура, ниже сброса с очистных сооружений «Водоканал» г. Шахтинска наблюдается превышение ПДК по нитритам и БПК до 1,5ПДК, что объясняется интенсивно протекающими процессами нитрификации (окисления азота аммонийного, основного компонента хозфекальных вод, до нитратов), ИЗВ составляет 2,5 (3 класс загрязненности).
Проблемой не только области, а и республики в целом является сохранение и восстановление Или-Балхашской системы, частью которой является озеро Балхаш. Озеро Балхаш располагается в юго-восточной части страны на территории трех областей: Алматинской, Карагандинской и Жамбылской. Площадь озера составляет 16400 км2. Длина озера около 600 км при средней ширине 30 км и максимальной глубине 26 м. Основные проблемы: загрязнение озера в результате техногенной деятельности предприятий; нарушение гидрологического режима озера, что привело к резкому падению уровня на 3 м и отступлению береговой линии более чем на 1 км. (В данный период отмечается повышение уровня воды до отметки 342,7 м за счет регулирования попусков воды в озеро). Проблема снижения техногенного загрязнения экосистемы озера Балхаш решается: ликвидирован сброс производственных сточных вод в озеро в 1995 году. Производственные сточные воды ПО «Балхашцветмет» отводятся в хвостохранилище и используются в системе оборотного водоснабжения. В 2005 году; ликвидирован сброс дренажных вод в бухту Бертыс. Из средств местного бюджета были выделены 34945,3 тыс. тенге, на реконструкцию дренажных сетей и ливневой канализации г. Балхаша; выполнены работы по строительству второй нитки городского канализационного коллектора между насосными станциями № 3 и № 6, освоение составило 87216,4 тыс. тенге, что позволило устранить аварийные сбросы в озеро Балхаш.Минерализация воды по сухому остатку составила 1,1ПДК (1630 мг/дм3). Превышения ПДК зафиксированы по меди – 4,5ПДК, цинку до 2,5ПДК, нефтепродуктам до1,2ПДК. Воды характеризуются, как умеренно – загрязненные, ИЗВ = 1,80. В Прибалхашском районе, это 8 км от поселкаОзерный, ИЗВ = 1,1.Превышения ПДК наблюдались по меди до 2,5ПДК. ИЗВ = 1,1 (3 класс – умеренно-загрязненные воды), самый низкий индекс загрязнения в проконтролированных створах озера 1,2 км от сброса с бетонированного лотка в озеро, ИЗВ = 1,8. Зафиксированы превышения ПДК по меди-до 3ПДК, цинку – до 3,8ПДК, нефтепродуктам – до 2,2ПДК, фенолам – до 2ПДК. ИЗВ = 1,8 (умеренно загрязненные воды). По заливам Торангылык и Малый Сары-Шаган, где ИЗВ = 1,4 и 1,6, превышения ПДК зафиксированы по меди до 2 и 3ПДК и цинку- 1,4, и 1,2ПДК, сухому остатку -1650 и 1520 мг/дм3 (1,1ПДК) (умеренно загрязненные воды)соответственно [11, 12].
Пути решения, определяющие судьбу озера Балхаш зависят от: реализации комплексной Программы устойчивого развития Или-Балхашского бассейна; принятия соглашения между Казахстаном и Китаем о трансграничном стоке р. Или. Реализация вышеназванных проблем позволит провести оценку воздействия и принять необходимые меры по уменьшению негативного влияния на экосистему озера Балхаш [7].
Кенгирское водохранилище. Содержание меди в среднем – 0.005 мг/дм3 (1ПДК), растворенного кислорода – 7,7 мг/дм3 . Минерализация составила 857 мг/дм3, что не превышает ПДК. Превышение ПДК наблюдалось по нефтепродуктам до 7ПДК (0.37 мг/дм3) и фенолам – до 2 ПДК (0,002 мг/дм3).ИЗВ = 2,2, умеренно-загрязненные воды.
В створе 500 м реки Кара-Кенгир, ИЗВ = 2,50 выше сброса с обогатительной фабрики г. Жезказгана, наблюдались превышения ПДК по нефтепродуктам 7,8ПДК (0.39 мг/дм3), фенолам до 2ПДК, цинку 1,6ПДК при концентрации меди 0,006 мг/дм3 (1,5ПДК) (умеренно-загрязненные воды). В створе 500 м ниже сброса с обогатительной фабрикиг. Жезказгана наблюдается превышение ПДК по нитритам до 8ПДК, меди – 2,3ПДК (0.009 мг/дм3), нефтепродуктам до 9 ПДК (0.45 мг/дм3), фенолам до 3 ПДК, ИЗВ составляет 3,5 (загрязненные воды, 4 класс).Повышение ИЗВ по реке объясняется низким расходом воды в русле ниже водохранилища в течение года.
Вода Жездинского водохранилища характеризуется повышенной природной минерализацией, в среднем 2ПДК. Сбросов в водохранилище не производится. Организованные сбросы сточных вод осуществляются в поверхностные водоемы области: р. Нуру и ее притоки (р. Сокур и Шерубай-Нуру), реки Кара-Кенгир и Жезды, Самаркандское, Шерубай-Нуринское и Кенгирское водохранилища, оз. Балхаш осуществляются по 64 выпускам, из них: в поверхностные водоемы по 16 водовыпускам; на рельеф местности по 19 водовыпускам; в накопители по 29 выпускам.
Состояние поверхностных вод стабилизировалось из-за снижения объемов водоотведения – сброс сточных вод снизился с 1265,569 млн.м3/год до 951,84 млн м3/год за счет снижения водопотребления и увеличения использования оборотной воды на АО «Миттал Стил Темиртау» и на предприятиях корпорации «Казахмыс». Сброс недостаточно-очищенных сточных вод в поверхностные водоемы снижен с 6,73 млн м3/год до 6,467 млн м3/год за счет проведения реконструкции блоков биологической очистки на очистных сооружениях Темиртауского химико-металлургического завода, АО «Водоканал» г. Жезказгана и г. Сатпаева, однако, наметилась тенденция к увеличению объема сбросаиз-за недостаточно-очищенных сточных вод за счет снижения эффективности работы очистных сооружений [11].
Качество сбросных сточных вод в водоемы зависит от технического состояния очистных сооружений по очистке сточных вод и эффективности их работы. В настоящее время проблемы в эксплуатации очистных сооружений одни и те же, так как необходимые ремонтные работы практически не проводятся в полном объеме, в результате чего бетон на сооружениях разрушается. Выработан технологический ресурс оборудования, но оно не меняется, а проводятся лишь ремонтные работы. По существующему положению высока вероятность обрушения по составляющим очистных сооружений. Создавшаяся ситуация относится также и к эффективно работающим очистным сооружениям [13, 14].
Всего по области сточные воды проходили очистку на 76 очистных сооружениях, из которых в настоящее время функционируют 30, из них, неэффективно работают 3:очистные сооружения ТОО «Транс Ойл» Сарань; очистные сооружения г. Абая ДКТ «Жигер Су»; очистные сооружения пос. Южный ТОО «КамкорЮжсервис» [12].
Карагандинская область является уникальной железно-марганцевой, барит-полиметаллической, меднорудной, редкометалльной и угленосной частью Казахстана. В нашей области сосредоточено 100 % балансовых запасов марганца, коксующихся углей, воластонита и асбеста всей республики, более половины запасов вольфрама, свинца и барита также находятся на территории области. В области осуществляют деятельность 109 недропользователей, из них 73 по добыче полезных ископаемых республиканского значения, 36 – добывающих общераспространенные полезные ископаемые. В соответствии с изменениями и дополнениями (№ 79-IIIЗРК от 14.10.2005 г.) в закон Республики Казахстан «О недрах и недропользовании» от 27.01.2006г., для улучшения инспекционной работы в части охраны недр, поверхностных и подземных вод нужны четкие разделительные функции, так как до сих пор и Комитет геологии и недропользования и Водный комитете и МООС при проверках ставят идентичные нарушения в части соблюдения экологических требований, правил и норм по охране недр, выполнение контрактных условий на всех стадиях недропользования, правил по ликвидации и консервации объектов пользования недрами, проектных решений по вопросам охраны окружающей среды при добыче и переработке минерального сырья и использования недр, а также соблюдения лимитов и правил водопотребления. Не решен вопрос передачи накопительной технической базы данных, без которой невозможно проводить работу, начиная от ведения государственного кадастра до вопросов рационального использования природных ресурсов.
Заключение
В пределах Карагандинской области крупные промышленные районы приурочены к районам крупных месторождений. На территории области для централизованного водоснабжения городов, райцентров, и крупных предприятий разведано 112 месторождений, сосредоточенных на 157 водозаборах. Из общего количества месторождений 57 расположены в речных долинах, 2 в артезианских бассейнах, 25 в карбонатных структурах и 28 в массивах трещинных вод. Общие эксплуатационные запасы месторождений подземных вод, утвержденных ГКЗ СССР, ТКЗ объединения «Центрказгеология» и ТКЗ ТУ «Центрказнедра» и составляют 2967,345 тыс.м3/сут.
Воды основных водоемов области в контролируемых створах (районах сброса сточных вод), в преобладающем большинстве относятся к 3 классу умеренно-загрязненных вод. Среднее содержание основных загрязняющих ингредиентов не превышает норм ПДК. Проблемой является сохранение и восстановление Или-Балхашской системы, снижение техногенного загрязнения экосистемы решается: ликвидирован сброс производственных сточных вод. Производственные сточные воды ПО «Балхашцветмет» отводятся в хвостохранилище и используются в системе оборотного водоснабжения. Пути решения, определяющие судьбу озера Балхаш зависят от: реализации комплексной Программы устойчивого развития Или-Балхашского бассейна; принятия соглашения между Казахстаном и Китаем о трансграничном стоке р. Или. Реализация вышеназванных проблем позволит провести оценку воздействия и принять необходимые меры по уменьшению негативного влияния на экосистему озера Балхаш. Качество сбросных сточных вод в водоемы Карагандинской области зависит от технического состояния очистных сооружений по очистке сточных вод и эффективности их работы.