Загрязнение р. Иртыш солями тяжелых металлов и их влияние

Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета»
Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu
Н. А. Калиненко
Омский государственный педагогический университет
О. А. Макарова
Омский государственный институт сервиса
Загрязнение р. Иртыш солями тяжелых металлов и
их влияние на растительный мир водоема
03.00.16 – экология
А
В малых концентрациях медь оказывает отрицательное влияние, с повышением концентрации появляется стимулирующий эффект, который увеличивается, достигая своего оптимума, а потом снова снижается. Кадмий в малых концентрациях нейтрален, при росте его концентрации отрицательное действие усиливается.
Загрязнение рек, озер в настоящее время продолжает оставаться одной из важнейших экологических проблем. В связи с недостаточной очисткой воды, в водные источники
попадает большое количество химических веществ, что в свою очередь приводит к гибели
водных флоры и фауны.
Воды основных рек – Волги, Дона, Кубани, Оби, Лены, Печоры, являющихся основными источниками питьевого водоснабжения, оцениваются, как “загрязненные”, их
притоков Оки, Камы, Иртыша и т.д. – как “очень загрязненные”. Такое положение связано, прежде всего, с большим объёмом сточных вод, сбрасываемых в открытые водоёмы.
В Архангельской области загрязнение р. Северной Двины и её притоков обусловлено, в основном, сбросом неочищенных сточных вод целлюлозно-бумажных предприятий (Котласского, Соломбальского и Архангельского ЦБК).
Высокий уровень загрязнения р. Вятки и ее притоков имеет место в Кировской области. Наибольшие концентрации органических соединений, марганца, кремния, нефтепродуктов имеют место на участке реки между г.г. Слободским и Кировым, который является источником централизованного питьевого водоснабжения для г. Кирова.
Основными загрязнителями водных источников являются нефтепродукты, СПАВы,
фенолы, тяжелые металлы, аммонийная группа.
В 2001 году отмечалось дальнейшее ухудшение санитарно-химических показателей, на крайне высоком уровне стабилизировались микробиологические показатели (таблица 1).
Таблица 1. Доля проб воды водоемов (%), не отвечающей гигиеническим нормативам (по РФ)
Категория
водоемов
Санитарно-химические показатели
Микробиологические показатели
1997
1998
1999
2000
2001
1997
1998
1999
2000
2001
I
25,60
28,40
28,11
27,64
28,20
22,50
24,50
23,80
23,44
22,06
II
27,10
27,50
27,50
25,68
29,16
22,50
23,60
20,90
20,80
21,80
Как видно из таблицы, для водоемов I и II категории санитарно-химические показатели с 1997 по 2001 г.г. возросли в среднем на 2-2,5 %. Что касается микробиологических показателей, то для водоемов I и II категории за тот же период они возросли в среднем на 1-1,2 %.
Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета»
Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu
Основной водной артерией в Омске и Омской области является река Иртыш, который является левым притоком Оби. Свое начало Иртыш берет в горах Монгольского Алтая (Китай), где его называют Черным Иртышом. На территорию Казахстана Черный Иртыш входит с юго-восточной стороны и вливается в озеро Зайсан. Из него река выходит
уже под названием Иртыша, и длительное время течет по Казахстану. Длина реки 4248
км., пл. бассейна 1643 кв.км, от оз. Зайсан до г. Усть-Каменогорск зарегулирована водохранилищами Бухтарминской и Усть-Каменогорской ГЭС. Ниже города Семипалатинска
до устья течет по Западно-Сибирской равнине. Основные притоки : Ишим, Вагай, Тобол,
Конда; Омь, Тара, Демьянка. Река Иртыш используется для водоснабжения, орошения;
питает канал Иртыш-Караганда. Главные города и порты: Омск, Тобольск, ХантыМансийск (Россия), Усть-Каменогорск, Семипалатинск, Павлодар (Казахстан).
Проследим загрязнение реки Иртыш с середины 80-х годов. В 1985 – 1986г.г. проводились исследования гигиенических характеристик некоторых водоемов Омской области, в частности реки Иртыш. Удельный вес г. Омска и его промышленных предприятий по
использованию водных ресурсов составил 80 % от областного показателя. Сброс в Иртыш
организован несколькими промышленными предприятиями с суточным объемом 690,0
тыс.куб.м. В водоемы вместе со сточными водами кожзавода, ПО “Омскшина”, Омского
мясокомбината, ПО “Нефтеоргсинтез” поступают нефтепродукты, фенолы, железо,
СПАВ, взвешенные вещества, жиры, хром, медь и другие микроэлементы.
В 1986 году качество воды Иртыша выше и ниже города Омска было несколько
хуже, чем в 1985 году. Загрязнение Иртыша начинается в пределах Казахстана, в результате чего вода на границе с Омской областью уже имеет достаточно высокий уровень загрязнения.
Гальванические и покрасочные участки являются также крупными источниками
загрязнения водоемов, особенно металлами. Хотя сточные воды от гальванических и покрасочных участков сбрасываются в большинстве своем в горканализацию, затем на общегородские биологические сооружения, фактически металлы не улавливаются
(Cr,Ni,Cu…) и в полном объеме сбрасываются в Иртыш.
В г. Омске сброс в Иртыш составляет около 700 тыс.куб.м. В 1988 году наметилась
тенденция к снижению концентраций нефтепродуктов.
Источниками загрязнения р. Иртыш являются предприятия ЖКХ (91,7%), химическая и нефтехимическая промышленность (4,1%), электроэнергетика (1,5 %) и другие
предприятия (1,2 %).
Рисунок 1 отражает влияние предприятий г. Омска на уровень загрязнения р. Иртыш.
Электроэнергетика
Др.предприятия
ЖКХ
Хим и нефтехим
Рисунок 1. Вклад отраслей промышленности в выбросы загрязняющих веществ в атмосферу г. Омска в
2003 году.
Объем сточных вод сброшенных в водные объекты области через организованные
источники сброса составил в 2003 году 226,020 млн.куб.м., что лишь на 1,5 % меньше, чем
в предшествующем году.
Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета»
Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu
Загрязненные сточные воды в 2003 году составили 98,8 % от общего объема сточных вод, с ними в водные объекты области поступило 135,243 тыс.т. загрязняющих веществ, в том числе г. Омске 130,779 тыс.т.
Из всего количества загрязняющих веществ на территории области в р. Иртыш
сброшено 134,176 тыс.т. (99,2 %). По сравнению с прошлым годом количество загрязняющих веществ, сброшенных в черте г. Омска в Иртыш, увеличилось на 3,1 %.
По сравнению с 1998г (за 5 лет) количество загрязняющих веществ, сбрасываемых
в черте г. Омска в р. Иртыш увеличилось на 67 % . Рисунок 2 отражает динамику сброса
загрязняющих веществ в р. Иртыш с 1994 по 2003 гг.
Динамика сброса ЗВ в р.Иртыш в черте г.Омска, тыс.т.
300
250
200
150
100
50
0
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Рисунок 2
Предприятия отрасли (машиностроение, металлообработка, в том числе и оборонная промышленность) остаются главными источниками загрязнения окружающей среды
ионами тяжелых металлов. До 90 % нефтепродуктов и металлов в сбросах принадлежит
трем крупным объединениям: ПО “ЗТМ”, ОМПО им. П. Баранова, ПО “Полет”. К тяжелым металлам относятся: медь (Cu), железо (Fe), цинк (Zn), никель (Ni), хром (Cr) и др. В
сточные воды поступают их соединения, в основном соли. Рисунок 3 показывает динамику загрязнения р. Иртыш соединениями тяжелых металлов в черте г. Омска.
Соли тяжелых металлов в водной среде распадаются на ионы. Все ионы металлов
могут быть разделены на две группы: биогенные (Cu, Zn, Co, Mn, Fe и др.) и небиогенные
(Pb, Hg, Sn, Ni, Al, Cd, Sr и тд.). Биогенные ионы входят в состав ферментных систем, которые обеспечивают регуляцию всех процессов в растительной клетке и организме. Поэтому их ПДК значительно выше, чем у небиогенных. При поступлении в растения воздушным (через устьица) или капельным (роса, туман, слабые осадки) путями определенная доза тяжелых металлов включается в состав ферментных систем, что стимулирует метаболические процессы.
Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета»
Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu
Динамика сброса тяжелых металлов в р. Иртыш в черте г. Омск
12
10
8
Железо
Медь
Цинк
Марганец
6
4
2
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Рисунок 3
На рисунке 4 показано биологическое действие биогенной и небиогенной (Cd) солей на живые тест – системы.
Биологическое действие
Схема биологического действия ионов меди (Cu2+) и кадмия (Cd2+ )
Cu
Cd
ПДК
Концентрация солей металла
Рисунок 4
Из рисунка видно, что в малых концентрациях медь оказывает отрицательное влияние (недостаток микроэлементов). С повышением концентрации появляется стимули-
Электронный научный журнал «Вестник Омского государственного педагогического университета»
Выпуск 2006 ▪ www.omsk.edu
рующий эффект, который усиливается, достигая своего оптимума, а затем снижается, и,
переходя точку ПДК (стрелка), оказывает отрицательное действие. Кадмий ведет себя
иначе. В очень малых концентрациях он оказывает нейтральный эффект, затем его токсическое действие усиливается, достигая точки ПДК (пунктирная стрелка), наступает перелом с усилением токсического эффекта.
В дальнейшем предполагается выявить влияние солей тяжелых металлов в зависимости от их концентраций, как для растений прибрежной зоны, так и для водных растений
р. Иртыш.