Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОГО ОБЪЕКТА ООПТ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Козлов А.В. 1 Вершинина И.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный педагогический университет имени Козьмы Минина»
В работе описаны результаты изучения экологического состояния воды из Юрасовского озера, которое имеет статус ООПТ регионального значения и расположено в условиях городской территории г. Бора в Нижегородской области. Данный охраняемый водный объект массово используется в рекреационных целях, в связи с чем состояние его гидрохимических и экотоксикологических свойств, а также уровень биохимической активности в воде подлежат изучению. В ходе проведения экологической оценки состояния Юрасовского озера было установлено, что его воды характеризовались слабощелочной реакцией (8,44 ед. рН) и повышенным содержанием растворенных солей (579 мг/л), среди которых встречались гидрокарбонаты (193 мг/л), сульфаты (45,3 мг/л), хлориды (45,4 мг/л), полифосфаты (1,36 мг/л), а также аммонийная (0,75 мг/л) и нитратная (4,09 мг/л) формы азота. Превышений допустимых концентраций по катионно-анионному составу выявлено не было, однако общий уровень содержания его компонентов достигал 0,3–0,7 ПДК в зависимости от вещества. В водах озера были обнаружены некоторые экотоксиканты, концентрация по которым достигала 1,3–1,4 ПДК по цинку, кадмию и железу, 1,6–1,7 ПДК – по нефтепродуктам и свинцу. По перманганатной окисляемости и величине биологического потребления кислорода биохимическое состояние Юрасовского озера было неудовлетворительным, показатели достигали 7,4 ПДК по ПО и 2,8 ПДК по БПК7. При этом общая самоочищающая способность озера может быть компенсирована высоким уровнем концентрации растворенного кислорода, составлявшей 22–23 мг/л. С учетом активного рекреационного использования водоема для снижения данной антропогенной нагрузки на водоем актуально использование реабилитационных и поддерживающих мероприятий по сохранению его оптимального экологического состояния.
природный водоем
экологическое состояние воды
охраняемый водный объект
катионно-анионный состав
экотоксикологические свойства
биохимическое состояние водного объекта
1. Горюнова С.И. Влияние антропогенного воздействия на экологическое состояние малой городской реки // Вестник Московского университета. Серия 3 «Естественные науки». 2010. № 2. С. 57–64.
2. Козырева О.А. Педагогическое моделирование в профессиональной деятельности учителя и научно-педагогического работника // Вестник Мининского университета. 2020. Т. 8. № 2 (31). DOI: 10.26795/2307-1281-2020-8-2-1.
3. Маркелова С.А., Тихонова И.О. Значимость экосистемных услуг в устойчивом развитии мегаполисов на примере водных объектов // Успехи в химии и в химической технологии. 2017. Т. 31. № 9 (190). С. 68–70.
4. Дмитриев В.В., Боброва О.Н., Грачева И.В., Колодкин П.А., Примак Е.А., Седова С.А., Четверова А.А. Мониторинг и моделирование продукционно-деструкционных отношений в водных экосистемах // Успехи современного естествознания. 2019. № 1. С. 82–87.
5. Жукова Н.В., Берест Е.В., Начаркина О.В. Оценка экологического состояния поверхностных вод городского округа Саранск // Успехи современного естествознания. 2018. № 10. С. 7–11.
6. Золкин А.Г., Климова В.О., Мартьянова Н.А., Моро П.Н. Критерии эффективности реабилитации реки Яузы в городском округе Мытищи // Проблемы региональной экологии. 2019. № 6. С. 134–139.
7. Козырева О.А. Теоретизация и моделирование педагогических условий в профессиональной деятельности научно-педагогического работника // Вестник Мининского университета. 2021. Т. 9. № 1 (34). С. 3.
8. Шабанов В.А., Шабанова А.В. Управление качеством городской среды: два подхода к реабилитации водных объектов // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 07 (61). Ч. 2. С. 51–57.
9. Власов В.А., Сметанин В.И. Эколого-мелиоративные подходы к восстановлению малых водных объектов в условиях городской застройки // Природообустройство. 2009. № 5. С. 17–24.
10. Козлов А.В., Маркова Д.С., Соколюк С.А., Тогузов В.И. Экспертиза эколого-гидрохимического состояния памятника природы – озера «Светлояр» Нижегородской области // Успехи современного естествознания. 2019. № 6. С. 74–81.
11. Козлов А.В. Оценка экологического состояния почвенного покрова и водных объектов: учебно-методическое пособие. Н.Новгород: Мининский университет, 2016. 146 с.
12. Габышев В.А., Габышева О.И. К изучению влияния концентрации органических и биогенных веществ на ценотическую и флористическую структуру сообществ миксотрофных фитофлагеллят крупных субарктических рек Восточной Сибири // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 6. С. 93–97.
13. Усманова Л.И. Характеристика химического состава речных вод на территории и в окрестностях города Читы // Успехи современного естествознания. 2018. № 7. С. 200–208

Территория большинства городских поселений представляет собой сложный экологический каркас, включающий природные и антропогенные объекты в виде различных строений, промышленных агломераций, транспортных сетей, водоемов и водотоков, зеленых насаждений, рекреационных зон и т.д. В комплексе функционирование данных объектов призвано обеспечить полноценное проживание населения и экологически стабильное состояние городской среды [1–3].

Водные объекты являются одними из главных средообразующих факторов городской территории, поскольку формируют местный экотоп, определяют его экологический статус и выполняют комплексную ландшафтно-рекреационную функцию. Изучение экологического состояния данных объектов становится еще более актуальным в условиях их интенсивного использования со стороны населения, наличия сильного антропогенного воздействия со стороны ряда объектов техногенеза, а также при наличии статуса охраны. К таковым природным объектам относятся водоемы и прилегающий ПТК, которые имеют градацию особо охраняемой территории и при этом находятся в условиях городских и иных застроек. Зачастую данные озера испытывают существенное негативное воздействие, носящее хронический характер [4, 5]. В условиях нерациональной эксплуатации, нарушений в части соблюдения экологических требований содержания, а также при отсутствии мер по благоустройству общее состояние охраняемых водоемов нарушается, что, в свою очередь, может приводить к более серьезным неблагополучным последствиям для местного ландшафта, а также способствует утрате естественного экологического облика природных объектов, изначально определенных со статусом охраны [6–8].

В связи с этим при проведении экологического мониторинга необходимо уделять комплексное внимание компонентам окружающей среды с приоритетом отслеживания состояния объектов, имеющих охранный статус. Решение данных вопросов имеет существенную актуальность как для региональных экологических исследований, так и в аспекте охраны объектов ООПТ [9, 10].

Цель исследований – проведение экологической оценки состояния вод из озера Юрасовское Нижегородской области как объекта ООПТ, находящегося в условиях хронического антропогенного воздействия.

Материалы и методы исследования

Озеро Юрасовское располагается в г. Бор Нижегородской области. ООПТ представляет собой охраняемый природный комплекс регионального значения, организованный Постановлением Правительства Нижегородской области № 572 от 07.08.2009. Общая площадь ООПТ = 15,6 га, основное назначение носит рекреационный характер с сохранением местного природного каркаса. Вследствие интенсивного рекреационного использования территория озера зачастую захламлена и плохо благоустроена, а его воды испытывают постоянный антропогенный пресс в виде стоков ливневых вод, исходящих со стороны прилегающих автотрасс и промышленных предприятий.

Для проведения оценки экологического состояния водоема пробы воды отбирали в сентябре 2021 г. из четырех точек, расположенных в равном удалении друг от друга по периметру озера. Отбор осуществляли однократно по правилам, прописанным в ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» в пластиковую тару при помощи батометра гидрологического БГ-1,0. Расположение озера показано на рисунке.

missing image file

Расположение Юрасовского озера в городе Бор Нижегородской области

Дальнейшие исследования образцов воды проводили на базе эколого-аналитической лаборатории мониторинга и защиты окружающей среды НГПУ им. К. Минина в течение двух недель после отбора проб. В пробах определяли кислотность потенциометрическим методом, общую минерализацию – кондуктометрией, содержание аммонийного и нитратного азота – ионселективной ионометрией, содержание гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов – титриметрией, содержание общего железа и соединений фосфора – спектрофотометрией; содержание нефтепродуктов – флуориметрией, содержание тяжелых металлов – инверсионной вольтамперометрией, показатели биохимического состояния – общепринятыми стандартизированными методами [11]. Повторность в исследованиях – трехкратная, при статистической обработке полученных данных использовали метод вариационного анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

Данные табл. 1 отражают уровень некоторых показателей катионно-анионного состава воды из озера Юрасовское. Было установлено, что в целом воды водоема характеризовались слабощелочной реакцией (рНСРЕД. = 8,44 ед. рН), повышенным уровнем общей минерализации (579 мг/л) и средней жесткостью (5,5 мг-экв./л). Вариабельность данных свойств по точкам отбора была относительно невысокой, что в целом свидетельствует об однородности уровня кислотности воды и ее общей насыщенности растворенными солями.

Таблица 1

Катионно-анионный состав воды из озера Юрасовское Нижегородской области

Показатель

Значения по точкам отбора

M ± m

V, %

ПДК

I

II

III

IV

Кислотность (рН), ед. рН

8,48

8,84

8,82

7,61

8,44 ± 0,29

7

6,5-8,5

Минерализация, мг/л

585

578

581

572

579 ± 3

1

1000

Жесткость, мг-экв./л

5,7

4,3

5,1

6,9

5,5 ± 0,6

20

7,0

HCO3–, мг/л

208

147

192

226

193 ± 17

17

500

NH4+, мг/л

0,91

0,72

0,64

0,74

0,75 ± 0,06

15

1,9

NО3–, мг/л

4,38

4,00

3,89

4,09

4,09 ± 0,10

5

45

РО43–, мг/л

2,42

0,73

1,96

0,31

1,36 ± 0,50

74

3,5

SО42–, мг/л

20,2

104,8

36,6

19,7

45,3 ± 20,2

89

500

Сl–, мг/л

40,4

83,6

38,2

19,5

45,4 ± 13,6

60

350

Примечание. M ± m (здесь и далее) – среднее арифметическое ± ошибка среднего значения; V, % – коэффициент вариации; ПДК (здесь и далее) – согласно ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования», ГН 2.1.5.2280-07 Дополнения и изменения № 1 к ГН 2.1.5.1315-03, ГН 2.1.5.2307-07 «Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

Среди солей, определяющих минеральный состав вод, были обнаружены гидрокарбонаты (от 147 до 226 мг/л), сульфаты (от 19,7 до 104,8 мг/л) и хлориды (от 19,5 до 83,6 мг/л). В отличие от среднего варьирования концентрации HCO3–-ионов (17 %), вариабельность содержания сульфат- и хлорид-аниона по точкам отбора проб оказалась весьма существенной и достигала соответственно 89 % и 60 %. Подобного рода неоднородность в распределении веществ в пределах водоема может быть обусловлена его химическим загрязнением от сброса сточных вод [9, 12, 13]. Уровень накопления гидрокарбонатов в водах Юрасовского озера достигал 0,3–0,5 ПДК, по хлоридам и сульфатам значительных долей от допустимых концентраций не наблюдалось.

Содержание в водах озера биогенных элементов в целом также оказалось ниже ПДК, однако если по аммонийной и нитратной формам азота варьирование их концентраций в пределах водоема не было существенным (V до 5–15 %), то по полифосфатам оно составляло 74 %. Кроме того, концентрация фосфорсодержащих веществ в водах достигала 0,6–0,7 ПДК, что не является признаком местных природных водных объектов пресной категории. По-видимому, водоем испытывал определенное антропогенное воздействие, которое могло сопровождаться сбросами сточных вод, содержащих фосфаты.

В табл. 2 показано содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в образцах воды из озера Юрасовское. Было выявлено, что в водах присутствовали такие металлы, как цинк, кадмий, свинец, медь и железо. В частности, наибольшая вариабельность отмечалась по содержанию цинка (до 110 %) и меди (до 75 %). При этом уровень концентрации меди оказался много ниже ПДК, а по цинку он варьировал в пределах 0,1–1,4 ПДК.

Таблица 2

Содержание тяжелых металлов и нефтепродуктов в воде из озера Юрасовское Нижегородской области

Показатель

Значения по точкам отбора

M ± m

V, %

ПДК

I

II

III

IV

Цинк (Zn)

0,8326

0,0548

1,3491

0,0622

0,5747 ± 0,3161

110

1,0

Кадмий (Cd)

0,0009

0,0004

0,0014

0,0013

0,0010 ± 0,0002

45

0,001

Свинец (Pb)

0,0083

0,0169

0,0157

0,0076

0,0121 ± 0,0024

40

0,01

Медь (Cu)

0,0093

0,0822

0,0948

0,0311

0,0544 ± 0,0204

75

1,0

Железо (Fe)

0,31

0,21

0,39

0,17

0,27 ± 0,05

37

0,3

Нефтепродукты, мг/л

0,398

0,246

0,480

0,092

0,304 ± 0,09

56

0,3

Таблица 3

Биохимическое состояние воды из озера Юрасовское Нижегородской области

Показатель

Значения по точкам отбора

M ± m

V, %

ПДК

I

II

III

IV

Растворенный кислород, мг/л

23,8

23,5

23,2

22,3

23,2 ± 0,3

3

>4

Перманганатная окисляемость, мг/л

13,8

15,4

16,3

37,1

20,7 ± 5,5

53

5,0

БПК7, мг/л

6,72

8,32

8,00

4,96

7,00 ± 0,76

22

3,0

Содержание кадмия и свинца в водах также характеризовалось значительной вариабельностью (V соответственно 45 % и 40 %) и заметным превышением допустимых концентраций (от 0,4 до 1,4 ПДК по Cd; от 0,8 до 1,7 ПДК по Pb). Концентрация железа приобретала примерно аналогичные тенденции по точкам отбора проб воды и варьировала от 0,6 до 1,3 ПДК. Нужно отметить, что если железо по водам Заволжья в пределах Нижегородской области может являться элементом, формирующим естественный геохимический фон природных водоемов и его превышение допустимых концентраций не является аномальным явлением, то присутствие в водах кадмия и свинца, которое к тому же превышало уровни ПДК, явно свидетельствует о наличии антропогенного воздействия на водоем. Факт техногенеза также подтверждается и уровнем содержания нефтепродуктов в водах, вариабельность которого достигала 56 %, а концентрация самих веществ – 0,3–1,6 ПДК.

Результаты определения биохимических показателей воды из Юрасовского озера показаны в табл. 3. Было установлено, что по данным свойствам воды водоема характеризовались неудовлетворительным состоянием. В частности, уровень перманганатной окисляемости вод оказался много выше допустимой концентрации – в зависимости от точки отбора пробы он достигал 2,8–7,4 ПДК. Примерно аналогичным образом варьировало биологическое потребление кислорода – от 1,7 до 2,8 ПДК.

Данные характеристики свидетельствовали о явном загрязнении водоема органическими веществами и его низкой самоочищающей способности – водный объект квалифицировался как «грязный». Однако, уровень содержания растворенного кислорода в водах был достаточно высок (в среднем 23,2 мг/л), что, по-видимому, было связано с холодным временем года на момент отбора проб. Данный факт несколько сглаживает неудовлетворительное экологическое состояние рассматриваемого водного объекта, поскольку его естественная биологическая активность в части разложения органических загрязнителей может быть обеспечена активным развитием микроскопических гидробионтов за счет приемлемого содержания растворенного кислорода и, как следствие, более полноценной самоочисткой вследствие их жизнедеятельности [5, 6, 8].

Заключение

В ходе проведения экологической оценки состояния Юрасовского озера как объекта ООПТ, находящегося на городской территории, было установлено, что его воды характеризовались слабощелочной реакцией (8,44 ед. рН) и повышенным содержанием растворенных солей (579 мг/л), среди которых встречались гидрокарбонаты (193 мг/л), сульфаты (45,3 мг/л), хлориды (45,4 мг/л), полифосфаты (1,36 мг/л), а также аммонийная (0,75 мг/л) и нитратная (4,09 мг/л) формы азота. Превышений допустимых концентраций по катионно-анионному составу выявлено не было, однако общий уровень содержания его компонентов достигал 0,3–0,7 от ПДК в зависимости от вещества. В водах озера были обнаружены некоторые экотоксиканты, концентрация по которым достигала 1,3–1,4 от ПДК по цинку, кадмию и железу, 1,6–1,7 от ПДК – по нефтепродуктам и свинцу. По перманганатной окисляемости и величине биологического потребления кислорода биохимическое состояние Юрасовского озера было неудовлетворительным, показатели достигали до 7,4 ПДК по ПО и до 2,8 ПДК по БПК7. При этом общая самоочищающая способность озера может быть компенсирована высоким уровнем концентрации растворенного кислорода, составлявшей 22–23 мг/л. С учетом активного рекреационного использования водоема для снижения данной антропогенной нагрузки на водоем актуально использование реабилитационных и поддерживающих мероприятий по сохранению его оптимального экологического состояния.


Библиографическая ссылка

Козлов А.В., Вершинина И.В. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДНОГО ОБЪЕКТА ООПТ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2021. – № 11. – С. 7-11;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13305 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674