1.4. Качество воды в реке Тихая Сосна

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ
АЛЕКСЕЕВСКОГО РАЙОНА И ОЦЕНКА
ИХ КАЧЕСТВА
Выполнил:
Учитель географии
МОУ СОШ №33 г. Белгорода
Угроватый Е.А.
Белгород 2010
ВВЕДЕНИЕ
Алексеевский район является маловодным (средняя густота речной
сети около 0,10-0,15км/км2) и основные реки района относятся к средним и
малым. Поэтому такие объекты особенно подвержены антропогенному
загрязнению, а работы касающиеся оценки степени загрязнения таких
водных объектов являются актуальными. Питьевое водоснабжение населения
района, как и всей Белгородской области, осуществляется путем забора воды
из подземных источников. Работа в целом посвящена оценке качества
поверхностных и подземных вод Алексеевского района.
Цель моей работы – оценка качества поверхностных и подземных вод
Алексеевского района. Для достижения поставленных целей необходимо
решить следующие задачи:
1) Изучить гидрологические характеристики реки Тихая Сосна
2) Оценить качество воды в реке Тихая Сосна
3) Проанализировать качество подземных вод района
Объект
исследования
–
поверхностные
и
подземные
воды
Алексеевского района. Предмет исследования – качество поверхностных и
подземных вод Алексеевского района.
Основными методами при написании работы были: описательно
географический, картографический, статистический.
Работа написана на основании фондовых данных ГУ «Белгородский
центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», МУП
«Алексеевский Горводоканал», анализа научной литературы по теме
исследования.
1. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ АЛЕКСЕЕВСКОГО РАЙОНА
1.1. Водные ресурсы Алексеевского района
Алексеевский район, как и вся область, относится к числу маловодных
регионов России, около 1% территории занято поверхностными водами,
которые используются в промышленности, сельском хозяйстве, для целей
рыборазведения и рекреации. Территория Алексеевского района относится к
бассейну реки Дона.
Тихая Сосна (рис. 1.1) – крупнейшая река района, берет начало в с.
Покровка Волоконовского района Белгородской области. Протекает через
Красногвардейский и Алексеевский районы и продолжается в Воронежской
области. Общая длина реки – 161 км,
в том числе
на территории
Белгородской области 105 км [23].
Рис. 1.1. Река Тихая Сосна (г.Алексеевка)
Река Усердец – самый крупный приток Тихой Сосны. Исток реки
находится в окрестностях с. Никольское Новооскольского района. Река течет
в юго-восточном направлении до села Нижняя Покровка Красногвардейского
района, далее приобретает меридиональное направление и впадает в Тихую
Сосну с левого берега. Длина Усердца составляет 60 км, площадь водосбора
– 920 км2.
Река Камышенка – левый приток реки Тихая Сосна. Она берет начало
у села Камышенка Красногвардейского района и впадает в Тихую Сосну на
расстоянии 56 км от ее устья. Общая длина реки в пределах области – 21 км,
площадь водосбора 561 км2.
Река Черная Калитва является правым притоком реки Дон. Она берет
начало у северной окраины села Власово Алексеевского района и несет свои
воды в Воронежскую область. Общая ее длина – 156 км. Площадь водосбора
5750 км2 протяженность ее по территории Алексеевского р-на составляет 43
км, площадь водосбора – 1228 км2 [18].
1.2. Водный режим р. Тихая Сосна
Река Тихая Сосна – наиболее крупный водоток в восточной части
области (рис. 1.2). Площадь водосбора – 4350 км2, в том числе в пределах
области 3176 км2. Уклоны реки имеют незначительные.
Рис. 1.2. Речная система р. Тихая Сосна
Пойма Тихой Сосны преимущественно двусторонняя: в верховьях она
имеет ширину 100-300 м, постепенно расширяясь до 5-6 км, а в устье – до 8
км. Пойма большей частью луговая, частично заболоченная. Русло реки
достаточно извилистое. Скорость течения Тихой Сосны очень мала (0,1- 0,2
м/с), за это она и получила название «Тихая».
Начало весеннего половодья зависит от времени наступления
снеготаяния. На реках области оно начинается, как правило, с марта,
захватывает весь апрель, а иногда и часть мая. Таяние снега начинается в
небольших оврагах, балках, ручьях и затем (по мере увеличения стока талых
снеговых вод) охватывает и реки [23]. Продолжительность половодья
составляет от
3-5 дней – на мелких реках и ручьях, до 2 месяцев – на
крупных водотоках. Весеннее половодье сопровождается ледоходом, средняя
дата прохождения максимума весеннего ледохода приходится на 24 марта
[18]. Уровень воды большинства рек в среднем поднимается на 2,0-2,5 м.
Максимальные его значения наблюдаются обычно во время ледохода или
сразу же после его окончания. В первые 3-5 дней уровень воды в реках
увеличивается на 10-20 см за сутки. В дальнейшем интенсивность подъёма
резко возрастает до 100-150 см за сутки при высоких половодьях и до 50-70
см – при низких [23].
Рис. 1.3. Река Тихая Сосна (г. Алексеевка)
В меженный период реки питаются в основном подземными водами.
Несколько раз в течении лета и осеннего периода меженный режим
нарушается дождевыми паводками (рис. 1.3.). Чаще всего паводки
приходятся на июнь – август.
За лето обычно наблюдается 2-3 дождевых паводка. В большинстве
случаев они повышают уровень воды в реках на 0,2-0,5 м и редко до одного
метра [23].
Во второй половине сентября –
начале октября с понижением
температуры уменьшается испарение; кроме того, осенние дожди несколько
увеличивают водность водотоков, и наблюдается временный подъём воды на
0,2-0,4 м. Однако осенние подъёмы уровней воды бывают не каждый год
(рис. 1.3.), а лишь в наиболее дождливые. Осенние паводки дают более
низкую высоту подъёма, чем летние, а величину стока – более высокую [23].
Замерзает река в конце ноября – начале декабря. Ледостав начинается
заберегами, охватывая вначале заводи и тихие плесовые участки рек, а затем
уже и более быстротечные перекаты. Процесс замерзания крупных рек
длится в среднем 3-7 дней, малые покрываются льдом сразу на всем
протяжении, дней на 5-10 раньше больших [23]. Продолжительность периода
с ледовыми явлениями – 110-151 день. Средняя толщина льда до 50 см, а в
суровые зимы – до 90 см. Ледяной покров часто неустойчив, перекаты в
отдельные годы совсем не замерзают. В теплые зимы наблюдается временное
вскрытие реки. В отдельные суровые зимы промерзание участков реки
приводит к прекращению стока [18].
Вскрытие рек весной происходит в промежутке от 27 февраля до 10
апреля и сопровождается весенним ледоходом. Ледоход на средних реках
длится обычно 2-3, иногда 5-6 дней, а на малых – 1 день [23].
Основными источниками питания реки являются талые снеговые воды.
Дождевые и подземные воды дают незначительный процент стока. В
особенно теплые летние периоды часто наблюдается пересыхание речных
потоков, и сток прекращается полностью.
Весьма важным элементом характеристики любого водного потока
являются наблюдаемые в нем расходы воды. Расходом называют количество
воды, протекающее через поперечное сечение водного потока в одну
секунду. От изменения величины расхода воды зависят колебания уровня
воды в реках, распределение в них скоростей, тот или иной характер
размывающей и отлагающей их способностей, мощность водных потоков.
Средний многолетний расход воды вблизи г. Алексеевка составляет
5,68 м3/с, но в отдельные годы может существенно отличаться от этого
значения (рис. 1.5).
14
12
м³/с
10
2005
8
2006
6
2007
4
2008
2
2009
0
1
2
3
4
5
6 7 8
Месяцы
9
10 11 12
Рис. 1.4. Внутригодовая динамика расходов воды в
р. Тихая Сосна за период 2005-2099гг.
За период исследования (2005-2009 гг.) выделяются 2006 и 2008 годы,
когда пик половодья у Тихой Сосны приходился на апрель (11,7 м3/с) и март
(7,69 м3/с)
месяц соответственно. В 2006 году это можно объяснить
достаточно снежной зимой и резким сбросом воды в плотине, для
предотвращения высокого паводка. Высокий подъём уровня воды в марте в
2008 года связан с резким потеплением в конце февраля начале марта (Табл.
1.1).
Иное распределение стока в 2005, 2007 и 2009 годах. В 2005 году
наблюдалось январское потепление (табл.1.1) которое способствовало
таянию снега и, как следствие, переносу половодья
на апрель и май, а
подъём воды летом можно объяснить огромным количеством осадков
выпавших с мая по июль (237,7 мм).
В 2007 году мы снова наблюдаем январское потепление (средняя
температура воздуха 0,2 ºС) которое вкупе с небольшим количеством осадков
зимой обусловило невысокий подъём уровня воды. Слабое половодье 2009
года можно объяснить малоснежной зимой и постепенным потеплением.
За период с 1970 по 2009 годы среднегодовые расходы воды в реке
Тихая Сосна менялись от 2,09 м3/с в 1975 году до 10,6 м3/с в 1981 году, при
среднегодовом значении 5,68 м3/с. Обращает на себя внимание то, что с
середины 80-х годов,
колебания среднегодовых расходов стали менее
значительны (минимум в 2009 году – 3,75 м3/с, максимум в 1994 году – 8,69
м3/с).
Отмечается снижение весеннего стока и рост зимнего стока за счет
мягких зим с оттепелями и незначительного промерзания почв, при этом
происходит постепенное таяние снега и пополнения запасов подземных вод.
Это приводит к росту меженного стока.
В целом следует отметить, что для Тихой Сосны в последние годы
колебание уровней расхода воды почти синхронно совпадает с количеством
осадков, что еще раз подчеркивает важность дождевого питания и его
влияние на среднегодовой расход воды.
1970
1972
1974
1976
1978
1980
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
м3/с
12ние на среднегодовой расход воды.
10
8
6
4
2
0
Года
Рис.1.5. Среднегодовой расход воды в р. Тихая Сосна за период с 1970
по 2009 гг.
1.3. Водопотребление
Из табл. 1.1 видно, что объемы забранной
воды, в Алексеевском
районе и г. Алексеевка, за последние несколько лет практически не
изменялись, кроме 2005 года, когда забор воды составил 10,0 млн. м3, то есть
почти в два раза больше среднего значения за 2006-2008 гг.
Таблица 1.1
Забор, использование и сброс воды (млн. м ) [13]
2005
2006
2007
20008
Бассейн р.
Тихая Сосна
Алексеевски
й р-н и
г.Алексеевка
Бассейн р.
Тихая Сосна
Алексеевски
й р-н и
г.Алексеевка
Бассейн р.
Тихая Сосна
Алексеевски
й р-н и
г.Алексеевка
Бассейн р.
Тихая Сосна
Алексеевски
й р-н и г.
Алексеевка
Сброс сточных вод в
поверхностные водоемы
Орошение,
Сельскохозяйственное.
водоснабжение
Производственные
Хозяйственнопитьевые
Забрано
вод из
природн
ых
источни
ков
всего
Водопотребление
(использование воды)
в т. ч. на нужды
Потери воды
при транспортировке
3
12,83
12,5
3,6
2,49
0,9
0,3
8,45
10
9,75
2,73
2,45
0,5
0,24
2,59
7,32
6,99
3,58
2,68
0,7
0,33
3,0
5,8
5,54
2,73
2,52
0,3
0,26
2,51
7,3
6,95
3,22
3,16
0,57
0,33
3,0
5,84
5,54
2,31
2,98
0,25
0,3
2,53
7,49
7,11
3,47
2,96
0,69
0,38
2,78
5,87
5,53
2,73
2,66
0,16
0,34
2,34
Аналогичная ситуация прослеживается в заборе воды из р. Тихая
Сосна. Здесь также выделяется 2005 год, когда объемы забранной воды были
почти в полтора раза выше средних показателей 2006-2008 г.
Используется вода в городе и р-не на хозяйственно-питьевые,
производственные
нужды,
орошение
и
сельскохозяйственное
водоснабжение. Причем на протяжении всех лет (кроме 2007 года) больше
всего
воды
шло
на
хозяйственно-питьевые
нужды
(47,3%)
и
производственные (44%).
Потери воды при транспортировке увеличиваются каждый год, это
характерно как для г. Алексеевки и Алексеевского р-на (с 0,24 млн. м3 в
2005 году до 0,34 млн. м3 в 2008 г.) так и для реки в целом (с 0,3 млн. м3 в
2005 году до 0,38 млн. м3 в 2008 г.), это обусловлено значительной
степенью изношенности водопроводных сетей.
Предприятия г. Алексеевки и Алексеевского р-на являются основным
источником поступления сточных вод (рис. 1.6.) в р. Тихая Сосна (87%)
исключением снова является 2005 год, когда на долю г. Алексеевки и
Алексеевского р-на пришлось только 30,5% от общего объема поступления
млн. м³
сточных вод.
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
8.45
2.59
2005
2.51
3
2.53
2006
3
2007
2.34
2.78
2008
Года
Алексеевский район и г. Алексеевка
всего
Рис. 1.6. Сброс сточных вод в бассейне р. Тихая Сосна
1.4. Качество воды в реке Тихая Сосна
Качество воды – это характеристика состава и свойств воды,
определяющая её пригодность для конкретных видов водопользования.
Качество
воды
Большинство
оценивается
показателей
происхождения
и
комплексом
разнообразных
применяется
назначения.
Однако
для
в
оценки
показателей.
воды
зависимости
от
любого
степени
загрязнённости воды и вида водопользования число и набор показателей,
достаточных для характеристики её качества, может существенно изменяться
[8].
Загрязнение поверхностных природных вод – это процесс изменения
физических, химических или биологических свойств природных вод, при
попадании в них различных веществ, которые могут оказать вредное
воздействие на человека и природу, а также ограничить возможность
использования воды. Веществом, загрязняющим воду, является каждое
соединение, вызывающее нарушение норм качества воды [18].
Классификация степени загрязнённости воды (табл. 1.2) – условное
разделение всего диапазона состава и свойств природной воды, в условиях
антропогенного воздействия, на различные интервалы, с постепенным
переходом от «условно чистой» до «чрезвычайно грязной» по значениям
комбинаторного
индекса
загрязнённости
воды
с
учётом
ряда
дополнительных факторов.
Таблица 1.2
Классы качества и индексы загрязненности воды [30]
Класс качества воды
1
2
3
4
5
6
Характеристика класса
Чистая
Умеренно загрязненная
Загрязненная
Грязная
Очень грязная
Чрезвычайно грязная
Расчет ИЗВ выполняют по формуле:
Величина ИЗВ
более 0,3 до 1
более 1 до 2,5
более 2,5 до 4
более 4 до 6
более 6 до 10
более 10
6
1
𝐼= ∑
сi
𝑖 ПДКi
6
,
где сi - концентрация компонентов.
ПДКi
–
установленная
величина
норматива для соответствующего типа водного
объекта.
в которой суммируются отношения наблюдаемых концентраций веществ к
соответствующим ПДК.
К характерным загрязняющим веществам относятся те, у которых
повторяемость (число случаев в году) концентраций, превышающих ПДК,
более 50%.
К водным объектам с опасным уровнем загрязнения отнесены те, в
воде которых средняя годовая концентрация нефтепродуктов, фенолов,
соединений меди превышала 30 ПДК, БПК5 – 15 мг/л; остальных
ингредиентов – 10 ПДК [8].
В
2009 г. сточные воды сбрасывались в поверхностные водоёмы
двенадцатью предприятиями г. Алексеевки. Из них на долю ЗАО «АМКК»,
ОАО «ЭФКО», ЗАО «Кристалл» приходилось 43% от общего сброса сточных
вод. Стоит отметить, что на предприятии ЗАО «Кристалл»
превышены
допустимые нормы по всем контролируемым элементам, а на ЗАО «АМКК»,
ОАО «ЭФКО» и ООО «СецЭкоТранс» по большинству из них (табл.2.3).
Причем практически все предприятия превышают допустимую норму в
десятки и сотни раз. Например, в сточных водах ОАО «ЭФКО» содержание
фосфатов превышает ПДК более, чем в 340 раз, а в водах ЗАО «АМКК»
содержание взвешенных веществ составило 112 ПДК.
Таблица 1.3
Усредненные показатели анализов сточной воды
предприятий г. Алексеевка за 2009 г. (мг/л)
Наименование
предприятия
ЗАО «АМКК»
ОАО
«Хлебозавод»
ЗАО СК
«Алексеевский»
ФБУ К-4
ОАО «ЭФКО»
ООО
«Теплосетевая
компания»
ЗАО «Химмаш»
ТОО «Фея»
ООО «СецЭко
Транс»
ЗАО «Авангард»
ЗАО «Кристалл»
Пищевые ингрид.
ПДК
БПК
полн.
650
120
Азот ам
Фосфаты
Железо
Сульфаты
Хлориды
Нефтепродукты
24,8
1,5
Взвешен.
вещества
450
124,6
12,0
6,9
130
СПАВ
Жиры
ХПК
1,2
0,2
Сухой
остаток
1150
790
0,3
0,3
124
85
120
153,0
2,2
0,4
59,5
3,17
1290
220
8,4
1,3
245,0
0,3
78
120
1,2
710
1,04
0,1
260
165,4
780
25 0,5
6,6
6,5
8,0
1,0
68,5
2,0
120,0
240,5
280
0,75
0,5
0,2
65,0
95,6
150,5
141,5
350,4
230
0,2
0,8
0,1
800
1250
900
0,15
3,5
0,2
0,2
60,5
0,1
300
1350
480
80
77,2
231,8
5,8
4,3
25,5
0,88
0,72
11,45
180
163
272,6
0,3
0,13
0,7
90
84
131,2
187,0
166
179,6
0,2
0,2
0,1
900
700
1070
0,03
1,1
4,35
0,1
0,1
6,5
360
180,5
450
150,8
760
130,5
2
7,5
6,6
9,6
0,5
5,7
20,0
8,6
0,2
154
510
186,0
4,069
0,7
0,3
0,15
0,1
95,9
120
78,0
100
192,5
316,8
127,5
300
0,54
0,9
0,11
0,05
810
1200
820
810,77
0,4
4,58
1,1
0,0044
0,85
6,24
5,5
0,025
300
1380
280
15
В среднем ПДК превышены по БПК5 в 147 раз, фосфатам в 61 раз,
взвешенным веществам в 60,8 раз, железу в 3,8 раза, сульфатам в 1,3 раза,
нефтепродуктам в 4,8 раза, СПАВ 17,3 раза, жирам в 47,6 раза, по хлоридам
на 11%, и сухому остатку на 22,2%.
Анализ качества воды в реке Тихая Сосна, 1 км выше города
Алексеевки, проводили по шестнадцати ингредиентам, из них семь
элементов превысили значения ПДК (табл.1.4).
При этом из 7 ингредиентов превышающих значения ПДК, только у 3-х
из них повторяемость концентраций, превышающих ПДК, более 50%:
БПК5(66,6%), нитрит-ион(83,3%) и нефтепродукты(100%). По уже известной
формуле ИЗВ мы проводим следующие вычисления:
ИЗВ =
1,1+6,4+1,9
3
= 3,13
Полученный результат (3,13) находится между значениями 2,5-4 (табл.
1.2) следовательно, река имеет 3-й класс качества воды – загрязненная,
значительное число рек области тоже относится к этому классу (рис.1.7). В
2005 году река относилась ко второму классу чистоты – умеренно
загрязненная.
Таблица 1.4
Р. Тихая Сосна г. Алексеевка 2008 г. (1 км выше города)
Название
ингредиента
Кислород
Хлориды
SO4
Окисл. Бихр.
БПК5
Аммиак
Нитрит-ион
Нитрат-ион
Фосфаты
Железо общ.
Медь
Цинк
Никель
Фенолы летуч.
Нефтепродукты
СПАВ
min,
max,
cр,
мг/дм3 мг/дм3 мг/дм3
8,80
22,3
50,0
12,2
1,92
0
0
0,300
0,012
0
0
0
0
0
0,070
0
11,0
35,5
78,3
15,8
2,40
0,740
0,275
2,77
0,067
0,080
2,20
3,70
5,00
0,002
0,120
0,030
9,70
30,8
66,8
13,2
2,14
0,318
0,129
0,955
0,049
0,023
0,367
0,617
2,50
0
0,093
0,005
ср в
ПДК
Количество
определений
0,6
0,1
0,7
0,9
1,1
0,8
6,4
0,1
0,2
0,2
0,4
0,1
0,3
0,3
1,9
0,1
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
Количество
превыш.
ПДК
0
0
0
1
4
2
5
0
0
0
1
0
0
1
6
0
Рис.1.7. Загрязнение поверхностных вод Белгородской области в 2004 г. [1]
Из табл. 2.5 видно, что за исследуемый период качество поверхностных
вод выше места сброса было лучше по сравнению с точками, лежащими ниже
и у места сброса. При этом за последние четыре года (2006-2009 гг.)
постоянно увеличивается (в 3,3 раза) масса взвешенных веществ, выше
уровня сброса, которая в 2009 году превысило ПДК в 4 раза. Аналогичная
ситуация по БПК5, за этот же период времени предельные нормативные
концентрации были превышены в 8,5 раза. Также, за последние несколько
лет наблюдается ухудшение ситуации по фосфатам (в 2009 г. ПДК
превышено в 10,5 раз), иону аммония (ПДК превышено в 2008-2009 г.).
Превышено ПДК по жирам (в 20 раз) и СПАВ (в 3,3 раза) отмечалось за все
время наблюдения. Необходимо отметить, что с 2008 года предельно
допустимые концентрации превышены по нефтепродуктам.
Итак, мы можем сказать, что качество поверхностных вод выше места
сброса, за период наблюдения ухудшилось. Если в 2005 году ПДК было
превышено по пяти ингредиентам, то в 2009 году по девяти.
У
места сброса, что
неудивительно, наблюдаются наихудшие
показатели загрязнения. Например, ПДК фосфатов у места сброса
превышалось в среднем в 55 раз, по нитрит-иону более чем в 20 раз, а по
БПК5 в 2009 г. в 47,6 раза. Хотя, в целом, наметилась положительная
тенденция, несмотря на то, что в 2005 г. ПДК превышено по 9, а в 2009 г. по
10 ингредиентам. Дело в том, что снизились показатели загрязнения по
сульфатам (на 11,5%), фосфатам (25%), нитрит-иону (61%), железу (35%),
ион-аммонию (35,6%). Ухудшение показателей наблюдалось по БПК5 (в 4,8
раза), растворенному кислороду (в 2,3 раза) и СПАВ (в 12,3 раза).
Изменилась в худшую сторону ситуация ниже уровня сброса сточных
вод. Если в 2005 г. ПДК превышено по 7, то в 2009 г. по 9 веществам. При
этом ухудшилась ситуация по: взвешенным веществам (более чем в полтора
раза), фосфатам (в 3,4 раза), ион-аммонию (в 3 раза), БПК5 (в 3,8 раза),
растворенному кислороду ( более чем в 1,5 раза), СПАВ (в 14,5 раз), жирам
(в 2,7) и нефтепродуктам (в 5,5 раза). Улучшение наблюдалось только по
железу, нитрат-иону, сухому остатку.
Итак, мы можем сказать, что в целом качество воды в р. Тихая Сосна в
месте сброса сточных вод за период наблюдения ухудшилось, что может
быть связано с продолжающимся развитием промышленности г. Алексеевки.
Таблица 1.5
Результаты лабораторных анализов качества воды в р. Тихая Сосна в р-не сброса сточных вод (мг/л)
№п
/п
Вещество
1
2
3
4
5
t.Н 2О
Цвет
Запах
рН
Взвеш.
в-в
Сухой
ост.
Хлориды
Сульфаты
Фосфаты
Ион аммония
Нитрит-ион
Нитрат-ион
БПК5
Раствор. О2
Железо
общее
СПАВ
Нефтепродук
ты
Жиры
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Выше
сброса
15,5
б/цв
2 речн
8,1
7
2005 г. сред.
У
Ниже
сброса сброса
17,6
16,6
б/цв
б/цв
2 спец
2 речн
7,3
8,01
24,4
15
Выше
сброса
15,1
б/цв
2 речн
8,1
4,6
2006 г. сред.
У
Ниже
сброса сброса
17,3
16,4
б/цв
б/цв
2 спец
2 речн
7,1
8,1
23,8
13,8
Выше
сброса
16,3
б/цв
2 речн
8
10,1
2007 г. сред.
У
Ниже
сброса сброса
18
16,8
б/цв
б/цв
2 спец
2 речн
7,3
8
29,3
16,7
Выше
сброса
15,5
б/цв
2 речн
8
12,8
2008 г. сред.
У
Ниже
сброса сброса
17,6
16,6
Сер.
б/цв
2 спец
2 речн
7,3
8
40
15
Выше
сброса
7,5
16,8
2009 г. сред.
У
Ниже
сброса сброса
7,3
7,5
43,9
24,7
521,2
780
557,5
527,5
805
545
545
787,5
605
360,5
712,5
357,5
407,8
738,3
455,1
51,8
71,2
0,19
0,16
0,03
2,6
4,9
11,2
0,2
198,8
126,9
13,6
10,9
2,8
16,5
19,7
8,6
0,45
58,8
75,3
0,26
0,64
0,08
12,2
6,2
10,8
0,2
76.5
71,8
0,18
1,4
0,02
1,2
4,6
12
0,2
205,2
133
13,4
5,9
1,7
18,3
18,7
8,7
0,4
84,1
75,4
0,19
1,5
0,06
9,5
7,7
12,2
0,2
56,2
66,7
0,1
0,4
0,05
2,8
4,7
11,2
0,1
160,5
124,2
12,1
5,7
3
12,2
21,6
8
0,3
62,5
69,1
0,7
0,6
0,08
4,9
7,05
10,4
0,2
51,6
61,6
0,2
1
0,2
2,8
12,8
11,2
0,13
165
97
8,3
2,6
0,1
0,75
65,7
8,6
0,1
48,8
75,3
1,4
0,6
0,35
1,4
24,3
10,8
0,2
72,6
62,4
2,1
1,44
0,113
3,33
17,3
7,58
0,08
153,3
112,3
10,2
7,02
0,311
0,82
95,2
3,76
0,29
64,6
79,4
3,7
1,96
0,27
2,79
23,7
6,15
0,12
<0,015
<0,02
0,04
0,03
<0,015
<0,02
<0,015
<0,02
0,06
0,026
<0,015
<0,02
<0,015
<0,02
0,04
0,03
<0,015
<0,02
<0,2
<0,5
0,3
0,2
<0,2
<0,5
0,08
0,08
0,49
0,3
0,22
0,11
<0,1
0,14
<0,1
<0,1
0,12
<0,1
<0,1
0,12
<0,1
<0,1
0,7
<0,1
0,11
1,17
0,27
Примечание: жирным шрифтом выделены значения, превышающие ПДК.
2. ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ
2.1. Формирование химического состава подземных вод
Подземные воды являются частью географической оболочки, в
которой все компоненты, то есть атмосфера, литосфера, биосфера и
гидросфера, тесно связаны между собой и взаимодействуют друг с другом.
Количество водных ресурсов и химический состав подземных вод зависят от
ряда природных факторов, важнейшими из которых являются климат,
рельеф, состав и свойства рельефообразующих пород, гидрогеологические
условия, а также особенности режима поверхностного стока.
Соотношение инфильтрации атмосферных осадков и подземного стока
определяет сезонные и многолетние колебания уровней грунтовых вод.
Отмечаются 18-летние подъёмы и 18 летне-осенне-зимние плавные спады
этих уровней. Обычно годовые амплитуды таких колебаний составляют 0,6 –
0,7 м. Изучение подземных вод зоны свободного водообмена показало, что
испарение закономерно уменьшается с глубиной залегания этих вод. При
песчаном составе зоны аэрации оно практически прекращается на глубине 4
– 5 м, а при суглинистом и глинистом происходит до глубины 8 -10 м.
Разгрузка грунтовых вод осуществляется в реки. Модули речного стока на
территории
Алексеевского
района
составляют
примерно
2,0
–
2,5
л/сек/км2[22].
Доля подземного стока в малых реках составляет 10%, а в крупных –
40%. Под влиянием антропогенного воздействия она может значительно
изменяться. А.М. Грин считает, что в условиях лесостепи, не затронутой или
слабо затронутой хозяйственной деятельностью человека, более половины
речного
стока
формировалось
за
счёт
притока
подземных
вод.
Катастрофических весенних паводков не было, так как весенний сток
регулировался лесной и степной растительностью. Однако в последующие
столетия
естественные
условия
в
центрально-чернозёмном
регионе
значительно. Повсеместная сельскохозяйственная обработка земель и
ухудшение инфильтрационных свойств почвенного покрова привели к тому,
что примерно 70% местного стока стало «скатываться» с водосборов к
гидрографической сети и уходить с территории в течение полутора – двух
весенних месяцев [22].
Первый этап формирования химического состава подземных вод
осуществляется в атмосфере. Атмосферные осадки приносят на земную
поверхность различные растворённые вещества, ежегодное количество
поступления которых исчисляется десятками тонн/км2. Дождевая вода
способна поглотить из воздуха СО2, SO2, NO2 и кислород. Накопление этих
химических элементов в воздухе приводит к увеличению кислотности
осадков.
Следует отметить, что в настоящее время под влиянием хозяйственной
деятельности
человека произошло изменение
соотношения ионов в
атмосферных осадках, а также увеличилась их общая минерализация. После
выпадения на земную поверхность на химический состав атмосферных
осадков начинает оказывать влияние почвенно-растительный покров. В связи
с тем, что в большинстве случаев для атмосферных осадков характерен
слабокислый характер, при инфильтрации их через зону аэрации происходит
реакция обмена щелочных ионов на кальций почвенного
комплекса.
Наибольшему воздействию атмосферных осадков, при этом, подвергается
верхний слой почвенного покрова.
Во время снеготаяния и движения вод по водосбору химический состав
их заметно изменяется. Особенно возрастает содержание сульфат-иона,
натрий-иона
подвергаются
и
магний-иона.
Не
менее
значительным
изменениям
атмосферные осадки при инфильтрации через породы зоны
аэрации, что приводит к увеличению минерализации воды и содержания в
ней основных ионов [22].
Таким образом, основными источниками поступления химических
компонентов в подземные воды являются почвенно-растительный покров,
отложения зоны аэрации и породы водоносного горизонта. Химический
состав этих вод во многом определяется временем контакта воды с почво-
грунтами, а также с составом атмосферных осадков, выпадающих на
площади питания грунтовых вод.
2.2. Основной водоносный горизонт Алексеевского района
Основное значение для водоснабжения имеют водоносные горизонты,
которые находятся в верхней зоне свободного водообмена.
В
западной
половине Белгородской
области
водосодержащими
породами является мела и мергели сенонского возраста, которые залегают в
долинах рек на абс. отметках 100 - 120 м, а на водоразделах – на 150 - 180 м.
Относительно высокие удельные дебиты скважин, до 5 м3/час, приурочены к
долинам рек: Илек, Пена, Ворсклица, Ворскла, Ивня, Сеймица, Северский
Донец, Корень, Короча и Нежеголь. Максимальные дебиты отмечаются в
районе города Белгорода и пос. Шебекино. В северо-восточных районах
области подземные воды сеноман-альбского и верхнемелового водоносных
горизонтов залегают в долинах рек на абс. отметках 100 - 110 м, а на
водоразделах – на 140 - 160 м. Максимальные дебиты скважин при этом
отмечаются в долинах рек: Оскол, Осколей, Ольшанка, Потудань и Усердец.
В юго-восточных районах области водосодержащими является трещиноватые
мела и мергели туронского и сантонского возраста, залегающие в долинах
рек на абс. отметках 90 - 110 м, а на водоразделах – 130 - 150 м. наибольшие
дебиты скважин – в долинах рек Чёрная Калитва, Ураева, Валуй, Оскол,
Казинка и Тихая Сосна [22].
В Алексеевском р-не основным является верхнемеловой меломергельный горизонт, занимающий почти всю территорию района, а также
сеноман-альбский горизонт, который распространен только в северной части
района. В районе распространения верхнемелового водоносного горизонта
основными рельефообразующими являются мело-мергельные породы, к
которым и приурочен основной водоносный горизонт. Район отличается
сильным расчленением поверхности долинно-балочной сетью, хорошей
разработанностью долин и балок, залеганием с поверхности хорошо
водопроницаемых пород. Величина питания
атмосферными осадками
верхнего водоносного горизонта составляет 5-8% [22].
Рис. 2.1. Местонахождения разведанных подземных вод [1]
Геологическими условиями и свойствами пород, залегающих в кровле
водоносных горизонтов, во многом определяется степень защищённости
подземных вод от поверхностного загрязнения. Под такой защищённостью
В.М.
Гольдберг
отложениями,
понимает
прежде
«перекрытость
всего,
водоносного
слабопроницаемыми,
горизонта
препятствующими
проникновению загрязняющих веществ с поверхности земли в подземные
воды».
В центрально-чернозёмном регионе можно выделить площади: с
хорошей,
недостаточной,
плохой
и
очень
плохой
геологической
защищённостью подземных вод. Плохие условия защищённости характерны
для Белгородской области и Алексеевского района в частности. На большей
части площади своего распространения водоносные горизонты лишены
покрова слабопроницаемых пород; особенно в речных долинах, балках и на
склонах водоразделов [22].
Деятельность человека оказывает влияние на подземные воды прямым
и косвенным образом. Прямое воздействие на них производится в результате
забора
подземных
вод
для
водоснабжения,
при
производстве
водопонизительных откачек на месторождениях полезных ископаемых, а
также при фильтрации из водоёмов и на полях орошения.
Косвенное – вследствие сбрасывания промышленно-бытовых стоков в
местную гидрографическую сеть, при загрязнении атмосферного воздуха и
почвенного покрова, что приводит к загрязнению верхних водоносных
горизонтов подземных вод. На состояние подземных вод косвенно влияет
также изменение водного режима территории, то есть сокращение их
атмосферного питания, развитие овражной эрозии, что приводит к усилению
дренирования этих вод, а также значительный отбор воды из рек для
орошения.
2. 1. Качество подземных вод
Подземные воды являются основными источниками питьевых вод, а
также широко используются для нужд промышленности и сельского
хозяйства. Состояние подземных вод зависит от общего состояния
окружающей среды, условий эксплуатации подземных вод и техногенного
воздействия на них.
Существенное влияние на состояние подземных вод оказывает
хозяйственная деятельность или, так называемая, техногенная нагрузка. К
показателям воздействия относятся: отбор подземных вод и подача стоков в
различного типа гидротехнические объекты, формирование в водоносных
горизонтах депрессионных воронок и куполов растекания,
загрязнение
подземных и поверхностных вод за счет влияния полей фильтрации, полей
орошения и других гидродинамически активных объектов загрязнения
гидрогеосистемы, а также гидродинамически пассивных объектов –
неблагоустроенных
промышленных
селитебных
зон,
полигонов
зон,
ненормативно
захоронения
и
обустроенных
свалок
бытовых
и
промышленных отходов, крупных навозохранилищ, нефтебаз, складов
ядохимикатов и удобрений и др.
Для
удовлетворения
бытовых
нужд
населения
г.
Алексеевка
используется вода только из подземных источников.
МУП «Горводоканал» эксплуатирует скважины по лицензии БЕЛ
№50049 ВЕ от 02.02.1999 г. и на основании договора предприятия с
местными органами самоуправления от 01.03. 1995 г. «Горводоканал»
эксплуатирует
16
скважин
подземных
вод
турон-маастрихтского
водоносного горизонта.
Водоносный горизонт от 11-22 м до 63 м приурочены к верхней
трещиноватой зоне выветривания мергельно-меловой толщи, перекрытой
суглинками и водосодержащими песками. Водоносные толщи мергельномеловых и песчаных отложений гидравлически связаны между собой.
Горизонт эксплуатируется посредством 16 скважин, расположенных в
пределах 2-х земельных участков недропользования.
Краснохуторской участок – 10 действующих водозаборных скважин
глубиной по 55 м пробурены в 1993-1994 годах на левом борту долины реки
Тихая Сосна в 0,5 км от жилой застройки г. Алексеевка. Запасы подземных
вод на Краснохуторском участке утверждены в количестве 14,0 тыс. м3/с.
Участок в центральной части г. Алексеевка, где находятся две
скважины глубиной 60 и 63 м пробуренные в 1957 г. и три скважины и одна
водонапорная башня введенные в эксплуатацию сравнительно недавно.
Из табл. 3.1.
видно, что ПДК превышены во всех скважинах по:
жесткости (в среднем на 63%), азот аммиаку (в 4,1 раза) и сухому остатку (в
7,4 раза), а также азоту нитридному в 9 скважине. Тем не менее,
исследованные пробы воды по вышеуказанным показателям соответствуют
требованиям Сан Пи Н 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические
требования
к
качеству
воды
централизованных
систем
питьевого
водоснабжения. Контроль качества». Использование подземных вод для
хозяйственно-питьевых целей согласовано с органами филиала ФГУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии» Белгородской области в Алексеевском районе.
Таблица 3.1
Исследование питьевой воды в VI квартале 2009 года (мг/л)
Наименование
измерений
Запах
(баллы)
Цветность
(градусы)
Мутность
РН
Окисляемость
Азот аммиака
Азот
нитритов,
Азот
нитратов
Общая жесткость, мгэкв-дм
Сухой
остаток,
Хлориды,
Сульфаты,
Железо,
Марганец
Медь
Краснохуторской водозабор
м-он
Сахарный
№ скважины
9
10
0б
0б
м-он
Ольминский
м-он
Лебяжье
м-он
Северн
ый
ПДК
1
0б
2
1б
1
0б
2
0б
1
1б
2
1б
башня
0б
2
0
0
0
0
0
0
0
0
20
<0,58
7,25
<0,58
6,98
<0,58
7,47
<0,58
7,36
<0,58
7,13
<0,58
7,7
<0,58
7,45
<0,58
7,58
<0,58
7,0
2,6
6-9
0,464
0,56
0,44
1,08
1
1,12
0,744
0,96
0,72
0,336
5,0
<0,1
<0,02
<0,1
<0,02
<0,1
0,28
<0,1
<0,02
0,72
0,018
0,16
0,032
0,18
0,3
0,208
0,028
0,34
0,014
<0,1
0,008
-
0,05
0,08
16,16
7,75
12,4
5,316
11,74
7,309
10,4
10,85
7,531
9,303
3,101
-
40
10,6
10,7
9,8
10,5
9,9
10,6
15,4
16,4
9,6
10
16,8
16
9,1
7
810
860
750
860
650
590
750
880
740
610
690
860
740
550
100
103,5
162,5
<0,1
0,005
<0,02
99,5
127,5
<0,1
0,005
<0,02
102,5
150
<0,1
0,005
<0,02
86,56
150
<0,1
0,005
<0,02
91,54
130
<0,1
0,005
<0,02
76,68
167,8
<0,1
0,005
<0,02
70,64
177,5
<0,1
0,005
<0,02
114,4
105
<0,1
0,005
<0,02
93,53
120
<0,1
0,005
<0,02
84,58
160
<0,1
0,005
<0,02
69,65
105
<0,1
0,005
<0,02
106,5
200
<0,1
0,005
<0,02
97,51
147,5
<0,1
0,005
<0,02
-
350
500
0,3
0,1
1,0
1
0б
2
0б
3
0б
4
0б
5
0б
6
0б
7
0б
8
0б
0
0
0
0
0
0
0
0
0
<0,58
7,12
<0,58
7,06
<0,58
7,42
<0,58
6,98
<0,58
7,18
<0,58
7,35
<0,58
7,5
<0,58
7,11
0,42
0,28
0,664
0,56
0,496
0,552
0,624
0,16
<0,02
0,3
0,013
<0,1
<0,02
0,33
<0,02
<0,1
0,024
0,2
<0,02
11,1
15,51
13,51
14,62
15,73
10,3
10
10,6
10,8
730
800
760
94,52
130
<0,1
0,005
<0,02
81,59
160
<0,1
0,005
<0,02
102,5
110
<0,1
0,005
<0,02
2.2. Родники Алексеевского района
Источником, или родником называют любой естественный выход
подземной воды на поверхность земли. Понятия «источник», «родник»,
«ключ» не имеют чёткого разграничения, хотя источником чаще называют
более крупные выходы пресных вод, а также выходы минеральных и
термальных вод. Термины «родник», «ключ» обычно применяют для
небольших выходов грунтовых вод.
Чаще всего источники (родники) приурочены к пониженным
участкам рельефа, где горизонты подземных вод выходят на дневную
поверхность. Источники бывают холодные и термальные, пресные и
минеральные, постоянные и периодические, восходящие и нисходящие,
они различаются по дебиту и условиям образования. Источники
характеризуются большим разнообразием дебитов, что в значительной
степени связано с условиями их питания, степенью водопроницаемости
пород и мощностью водоносных горизонтов [20].
Среди множества факторов природной среды наиболее существенное
влияние на формирование родников оказывают геологическое строение,
рельеф, климат, гидрографическая сеть. Нельзя не учитывать и такой
важный фактор, который оказывает влияние на все компоненты
ландшафта, как антропогенный.
Особенности
рельефа
области
способствуют
формированию
эрозионных нисходящих родников, особенно в восточной части вследствие
её более сильного и глубокого эрозионного расчленения.
Большое практическое значение имеет подразделение источников на
категории и классы по дебиту. По дебиту источники делят на 3 типа (I –
малодебитные, II – среднедебитные, III – высокодебитные) и 10 классов
[20].
Для человека значение родников чаще хозяйственно-питьевое,
рекреационное
или
культовое.
Расположенные
вблизи
населённых
пунктов, они, как правило, представляют историческую ценность,
поскольку часто определяли место будущего поселения. Сейчас родники
не решают проблему водоснабжения крупных населённых пунктов, за
исключением аварийных ситуаций в водопроводной сети, но в малых
населённых пунктах их значимость сохраняется. В этой связи наибольший
интерес вызывают родники, имеющие большой дебит.
Система ООПТ Алексеевского района включает 4 родника: «У
Панского моста» на р. Тихая Сосна (вблизи с. Мухоудеровка); в урочище
Караешник (с. Афанасьевка); «Мазневская криница» (рис.3.2) в пойме р.
Тихая Сосна (вблизи с. Колтуновка); «Священный родник» в пойме р.
Черная Калитва (с. Калитва) [20].
Панский (с. Камышеватое)
Купель (с. Колтуновка)
Первая Лощинка (с. Подсиреднее)
«Мазневская криница» (с. Колтуновка)
Рис. 2.2. Родники Алексеевского района [20]
Рис. 2.3. Родники Алексеевского района
Примечание: список родников приведен в приложении.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований мы можем сделать следующие
выводы:
По территории района протекают 2 крупные, по меркам области, реки Тихая Сосна (с притоками Усердец и Камышенка) и Черная Калитва.
Река Черная Калитва является правым притоком реки Дон. Она берет
начало у северной окраины села Власово Алексеевского района и несет свои
воды в Воронежскую область. Общая ее длина – 156 км. Площадь водосбора
5750 км2 протяженность ее по территории Алексеевского р-на составляет 43
км, площадь водосбора – 1228 км2 [18].
Река Тихая Сосна – наиболее крупный водоток в восточной части
области берет начало в с. Покровка Волоконовского района Белгородской
области. Протекает через Красногвардейский и Алексеевский районы и
продолжается в Воронежской области. Общая длина реки – 161 км, в том
числе на территории Белгородской области 105 км.
Пойма Тихой Сосны преимущественно двусторонняя: в верховьях она
имеет ширину 100-300 м, постепенно расширяясь до 5-6 км, а в устье – до 8
км. Русло реки достаточно извилистое. Скорость течения Тихой Сосны очень
мала (0,1- 0,2 м/с), за это она и получила название «Тихая».
Объемы забранной воды, в Алексеевском районе и г. Алексеевка, за
последние несколько лет практически не изменялись, кроме 2005 года, когда
забор воды составил 10,0 млн. м3, то есть почти в два раза больше среднего
значения за 2006-2008 гг.
Используется вода в городе и р-не на хозяйственно-питьевые,
производственные нужды, орошение и сельскохозяйственное водоснабжение.
Причем на протяжении всех лет (кроме 2007 года) больше всего воды шло на
хозяйственно-питьевые (47,3%) и производственные (44%) нужды.
Предприятия г. Алексеевки и Алексеевского р-на являются основным
источником поступления сточных вод в р. Тихая Сосна.Стоит отметить, что в
прошедшем 2009 г. сточные воды сбрасывались в поверхностные водоёмы
двенадцатью предприятиями г. Алексеевки. Из них на долю ЗАО «АМКК»,
ОАО «ЭФКО», ЗАО «Кристалл» приходилось 43% от общего сброса сточных
вод.
Анализ качества воды в реке Тихая Сосна, 1 км выше города
Алексеевки в 2008 году, проводили по шестнадцати ингредиентам. При этом
из 7 ингредиентов превышающих значения ПДК, только у 3-х
из них
повторяемость концентраций, превышающих ПДК, более 50%: БПК5(66,6%),
нитрит-ион(83,3%) и нефтепродукты(100%). Результаты расчета ИЗВ
свидетельствуют, что река имеет 3-й класс качества воды – загрязненная. При
этом качество воды в 2005 году было лучше, тогда река относилась ко 2
классу чистоты – умеренно-загрязненная.
В 2008 году превышение ПДК ниже уровня сброса наблюдалось по
следующим ингредиентам: взвешенным веществам в 3,7 раза, фосфатам в 7
раз, нитрит-иону в 4 раза, БПК5 более чем в 12 раз, СПАВ в 45,5 раза, и
нефтепродуктам в 10 раз.
Далее попробуем определить, как же сказалось влияние сточных вод г.
Алексеевка на качество реки в целом. Если в 2005 г. ПДК превышено по 8, то
в 2008 г. по 10 веществам. При этом ухудшилась ситуация по: фосфатам (в
5,4 раза), нитрит-иону (в 4,4 раза), БПК5 (в 3,9 раза), СПАВ (в 13,2 раза) и
нефтепродуктам почти в 25 раз.
То есть, за период с 2005 по 2008 гг. наблюдалось ухудшение качества
воды в реке Тихая Сосна.
Питьевой водой г. Алексеевка обеспечивают 16 действующих
водозаборных скважин турон-маастрихтского водоносного горизонта в
пределах 2-х земельных участков недропользования.
Краснохуторской участок включает 10 действующих водозаборных
скважин, глубиной по 55 м, пробуренных в 1993-1994 годах на левом борту
долины реки Тихая Сосна в 0,5 км от жилой застройки г. Алексеевка.
Участок в центральной части г. Алексеевка, где находятся две
скважины глубиной 60 и 63 м, пробуренные еще в 1957 г. Еще три скважины
и одна водонапорная башня введенные в эксплуатацию сравнительно
недавно.
Результаты анализов свидетельствуют, что ПДК превышены во всех
скважинах по: жесткости (в среднем на 63%), азот-аммиаку (в 4,1 раза) и
сухому остатку (в 7,4 раза), а также азоту нитритному в 9 скважине.