вернуться к списку работ секции

Исследование качества воды двух рек Томской области Томь и Ушайка

Еще 25 лет назад в научно-популярной литературе слова “экология”, “биосфера”, “охрана окружающей среды” почти не встречались. Всерьез о возможных экологических последствиях цивилизации заговорили лишь в конце 60-х и 70-х годов. Антропогенным воздействиям и химическому загрязнению подвержены и атмосфера, и почвы, и водная среда.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений. Особенно тяжелое положение с загрязнением поверхностных водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской, Томской, Тюменской, Ярославской областях и Приморском крае.

Томская область расположена в бассейне среднего течения реки Обь. Поверхностные водоемы Томской области в основном естественного происхождения, пресные и занимают около 2,5% всей площади. В области насчитывается 18100 больших, средних и малых рек, общая протяженность которых составляет около 95 тыс. км, в том числе - 1620 водотоков протяженностью более 10 км (суммарная длина этих рек составляет 57200 км). Наибольшее значение имеют реки Обь, Томь, Чулым, Кеть, Тым, Васюган, Парабель, Чая.

Воды Томской области с гидрохимической точки зрения характеризуются как пресные, гидрокарбонатные кальциевые, нейтральные или слабощелочные.

Город Томск расположен на правом берегу реки Томи. Свое название город получил от имени реки, на которой он стоит. Река Томь река берет свое начало в районе Кузнецкого Алатау (между Кузнецкой и Минусинской котловинами). В Горной Шории, у станции Бискамжа ширина Томи около 10 метров, скорость течения 8-10 км/час, температура воды в летний период 5-70С. Уровень воды в этих местах крайне низкий. Однако, в Томь впадает огромное количество притоков и ручьев. Глубина реки увеличивается, но очень медленно, из-за постепенного расширения Томи. В лесах, по берегам реки, распространены красивые ягодники, очень много зарослей малины, красной и черной смородины. Здесь растет фитонцидная черемша, встречаются кустарниковые заросли ивы, цветы золотого корня, бадан толстолистный, очиток желтый. В верховьях Томи водятся даже хариусы, что говорит о том, что вода чистая. У города Междуреченска река становится шире и глубже, температура воды уже 17-190С. Вода здесь также чиста и прозрачна. На составе воды еще не сказывается работа промышленных предприятий г. Новокузнецка, г.Кемерово, г.Томска.

Таловские Чаши - памятник природы Томской области. Здесь на небольшой площади выходят на поверхность земли с большой глубины довольно мощные источники. При вытекании на поверхность земли подземных источников, несущих в своих водах растворенную известь (карбонат кальция), образуется известковый туф (травертин). Интересным случаем образования известкового туфа являются так называемые "Таловские чаши". Здесь на небольшой площади выходят на поверхность земли мощные источники, вода в которых обильно насыщенна известковыми солями, а также несет в себе большое количество углекислого газа. При выходе на поверхность, воды теряют углекислый газ (он выделяется в виде пузырьков), часть воды испаряется, концентрация карбоната кальция достигает предела насыщения и последний выпадает в виде осадка. Так образуются "чаши". Чаши эти представляют конусообразные возвышения, состоящие из известкового туфа. Углубления в этих чашах наполнены водой. Вода слабоминерализованная, гидрокарбонатная. Температура воды около 5-6 градусов почти постоянно и поэтому вода Чаш не замерзает даже зимой, а летом холодная.

Поверхностные и подземные воды содержат ионы хлора, железа, кальция, магния, аммония, сульфат - ионы, карбонат - ионы, фосфат - ионы и др. В результате деятельности человека концентрация этих ионов в воде может существенно отличаться от ПДК.

Повышение концентрации ионов аммония и нитритов обычно указывает на свежее загрязнение и может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, процесс загрязнения поверхностных и подземных вод, в первую очередь, бытовыми и с/х стоками.

Вода, содержащая более 350 мг/л хлоридов, считается неблагоприятной для здоровья. Постоянное потребление питьевой воды, содержащей повышенную концентрацию хлоридов, приводит к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта.

Железо в поверхностных водах содержится главным образом в органических комплексах (гуматы), а также в виде коллоидных и тонкодисперсных взвесей. Появляется железо в поверхностных водах в результате перехода его из различных горных пород под действием окислителей (кислорода) или кислот (угольной, органических).

Жесткость воды зависит, главным образом, от содержания в ней ионов кальция и магния. Вкусовые и технологические качества жесткой воды ухудшаются по сравнению с нормальной и мягкой.

Запах воды может быть связан с деятельностью водных организмов, как живых, так и отмирающих, с влиянием почвы берегов и донного грунта, сточных вод и т.п.

Цветность природных вод обусловлена, главным образом присутствием соединений железа и гумусовых веществ, которые образуются при перегнивании растительности и окрашивают воду в желтый, желтовато-бурый цвет. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Интенсивную окраску воды могут создавать и сточные воды некоторых предприятий. В поверхностных водах всегда содержатся органические вещества в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии. Пути их попадания различны - это и внутриводоемные биохимические процессы, и промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды, и атмосферные осадки и т.п.

Гипотеза: Т.к. река Томь судоходна и в черте города расположены некоторые промышленные и с/х предприятия, можно предположить, что это должно негативно отразится на качестве воды реки. В пробах воды должны присутствовать нефтепродукты, хлориды, соли аммония и др. в количествах, превышающих значения ПДК. Сбросы сточных вод предприятий должны оказывать влияние на цвет и запах воды.

Целью данной работы является исследование качества воды двух рек, протекающих по территории Томской области - р.Томь и р. Ушайки, сравнение качества этих вод с питьевой водой и водой заповедника Таловские Чаши, а также изучение влияния промышленных предприятий на качество воды.

Сравнение проводили по содержанию в воде ионов хлора, аммония, железа, карбонатной жесткости воды и содержанию нефтепродуктов. Забор проб производился в одних и тех же местах в черте города ежемесячно в период с мая по октябрь 2001 года. Данные исследований приведены в таблице 1.

Методы анализа. Анализ воды на содержание ионов железа и ионов аммония проводился на приборе ФЭК с длиной волны 450нм (синий светофильтр). Определение ионов производили непосредственно в день забора проб (пробы не консервировали). Содержание ионов хлора определяли титрованием нитратом серебра в присутствии 10%-ного раствора хромата калия. Суть метода заключается в постепенном добавлении известного количества одного из реагентов к другому до тех пор, пока определяемое вещество не прореагирует полностью. В этот момент происходит изменение цвета или какой - либо другой характеристики. Соотношение реагентов при этом соответствует конечной точке титрования. Зная количество одного реагента, можно рассчитать количество другого.

Карбонатную жесткость воды определяли титрованием 0,1Н раствором HCI в присутствии индикатора метилоранж. Содержание нефтепродуктов в пробах воды было определено на ИК - спектрофотометре в интервале волн 2500-3500 см-1 (кюветы CaF2). Для этого пробу воды обрабатывали раствором серной кислоты из расчета 2 мл на 100 мл воды, (если проба воды не была предварительно законсервирована). Экстрагировали раствором четыреххлористого углерода. После расслоения эмульсии нижний слой сливали, экстракт сушили безводным сульфатом натрия в течение 30 мин. Подготовленную пробу пропускали через колонку заполненную оксидом алюминия. Интенсивность поглощения элюатом инфракрасного излучения определяли на ИК - спектрофотометре.

Интенсивность запаха воды определяли заполнив колбу на 250 мл на 1/3 объема водой, закрывали пробкой и взбалтывали. Затем открывали колбу и осторожно, неглубоко вдыхая воздух, сразу же определяли характер проявления запаха и его интенсивность. (табл.№2).

Цвет воды определяли в химическом стакане и сравнивали цвет пробы с цветом такого же объема дистиллированной воды при дневном освещении.

Обсуждение результатов: установлено, что воды двух рек Томской области Ушайки и Томи в черте города сильно загрязнены нефтепродуктами. Томь судоходна и большое количество судов скапливается в районе речного порта. Загрязнение Ушайки нефтепродуктами можно объяснить тем, что река не глубокая и протекает почти в центре города, где много автодорог и большое скопление автотранспорта. В водопроводной воде обнаружены следовые количества нефтепродуктов, не превышающие значение ПДК для питьевой воды, а в пробе воды Таловских Чаш они вообще отсутствуют.

Содержание ионов хлора в пробах воды остается почти неизменным на протяжении всего периода исследований. Случаи увеличения содержания ионов хлора в воде объясняются сбросами сточных вод предприятий, а также тем, что практикуется свалка снега, убранного с городских улиц, на лед рек. При этом в водоемы в больших количествах попадают загрязняющие вещества, в том числе и хлориды.

Аммиак и его соли попадают в воду различными путями. Основные источники поступления соединений азота в р.Томь: хозяйственно-бытовые сточные воды, сточные воды коксохимической и химической промышленности (Кузбасс), а также процессы биохимической деградации белковых веществ (разложение животных и растительных остатков, связанное с деятельностью микроорганизмов). В результате проведенных исследований не обнаружено значительного увеличения концентрации ионов аммония в водах двух рек. Эти значения не превышают ПДК.

Вода Томи и Ушайки имеет жесткость близкую к 7 ммоль - экв/л. Самая жесткая вода - это вода Таловских Чаш.

По результатам проведенных исследований осмелимся сделать предположения о качестве воды в зимний период. Зимой на поверхностные воды не будут влиять осадки, не будут попадать нитраты и соли аммония, т.к. с\х цикл завершен и удобрения на поля уже не вносят, хотя азотсодержащие вещества по-прежнему могут поступать в результате сброса сточных вод. Должно уменьшиться содержание нефтепродуктов, т.к. зимой реки области не судоходны, влияние автотранспорта сказывается пока лишь на снежном покрове рек. Карбонатная жесткость воды уменьшится лишь весной, когда начнется бурное таяние снега. Однако, свой вклад в загрязнение рек будут по-прежнему вносить промышленные предприятия.

Выводы: по результатам исследований можно сделать вывод о том, что по содержанию ионов хлора, железа, аммония, карбонатной жесткости воды, воды двух рек Томь и Ушайка можно считать относительно чистыми. Содержание нефтепродуктов превышает значение ПДК в несколько раз в черте города. По этому показателю вода не пригодна для хозяйственно-питьевого назначения. Главная угроза состоянию реки заключается в аварийных сбросах загрязняющих веществ промышленными предприятиями г. Томска, г. Кемерово, г. Новокузнецка. На качестве воды сказывается работа речного порта.

Проблема загрязнения рек, озер и других водоемов существует и волнует сегодня многих. Конечно, очистить реки и озера можно. Хотя это и очень дорого. Более важной задачей является не допустить варварского отношения к такой величайшей ценности на Земле как вода.

Благодарим сотрудников Института Химии Нефти СО РАН, а также выпускницу школы №23 2002г. Ильину Анну за оказанную помощь в проведении эксперимента.

Литература:

  1. Баев С.Я. Из опыта изучения состава местных вод. Журнал “Химия в школе”№3,1969г. - 96с.
  2. Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Р.А.. Практикум по аналитической химии.- М.: Химия, 2000. - 328с.
  3. Воронцова А.И., Харитонова Н.З. Охрана природы.- М.: Высшая школа, 1977. - 408с.
  4. Заплавный С.А. Рассказы о Томске. Западно - Сибирское книжное издательство. Новосибирск, 1980. - 312с.
  5. Кульский Л.А., Гороновский И.Т., Когановский А.М., Шевченко М.А., Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды.- Киев: Наукова думка, 1980. - 680с.
  6. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - М.: Химия, 1973. - 528с.
  7. Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Изд- во “Галактика”, 1990. - 399с.
  8. Практическое руководство по химическому анализу природных вод. Составитель Залозный Н.А.- Изд - во Томского Университета, 1989. - 28с.
  9. Ревелль П., Ревелль Ч. Среда нашего обитания. - М.: Мир, 1995. - 296с.
  10. Рыжов И.Н., Ягодин Г.А. Школьный экологический мониторинг городской среды.- Международное изд - во “Галактика”, 2000. - 328с.
  11. Соколов А.А. Вода: проблемы на рубеже ХХ1 века. - Л.: Гидрометеоиздат ,1986.
  12. Состояние окружающей природной среды Томской области. Доклад Комитета природных ресурсов по Томской области. - Томск, - 104с.
  13. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию.-М.: Мир,1997. - 232с.
  14. Федосеев И.А., Плахотник А.Ф. Человек и гидросфера. - М.: Наука, 1985. - 150с.
  15. Федотов С. Над Томью серебряный город. - Новосибирск, 1981. - 154с.
Таблица №1. Результаты анализа проб воды.

Пробы воды

ионы хлора

(мг/л)

ионы аммония

(мг/л)

ионы железа

(мг/л)

карбонатная жесткость воды (ммоль-экв/л)

нефтепро- дукты

(мг/л)

ПДК

350

2

0,30

7

0,05-0,10

р.Ушайка, 05.2001

н/о

0,036

0,1875

5,1

-

р.Ушайка, 06.2001

н/о

0,018

0,1335

5,7

-

р.Ушайка, 07.2001

63,52

0,014

0,1011

6,1

-

р.Ушайка, 08.2001

58,72

0,010

0,0865

7,2

-

р.Ушайка, 09.2001

42,81

0,012

0,0543

7,9

-

р.Ушайка, 10.2001

58,27

0,008

0,0663

8,9

0,81

 

р.Томь, 06.2001

3,12

0,025

0,1697

4,8

0,992

р.Томь, 07.2001

12,61

0,026

0,1585

5,8

0,899

р.Томь 08.2001

23,43

0,018

0,1396

4,2

-

р.Томь, 09.2001

75,62

0,008

0,0975

6,7

-

р.Томь, 10.2001

162

0,002

0,0480

7,3

-

 

Таловские чаши 10.2001

49,91

0,005

0,0361

26,3

-

водопроводная вода 10.2001

56,24

0,065

0,0363

14,6

следы

"-" -не обнаружены.

Таблица №2. Результаты определение интенсивности запаха и цвета воды.

Пробы воды

цвет сбоку

цвет сверху

запах

р.Ушайка, 05.2001

слабый желтый

желтоватый

нет

р.Ушайка, 06.2001

не отмечен

очень слабый желтоватый

слабый древесный

р.Ушайка, 07.2001

слабый желтый

слабый желтый

слабый древесный

р.Ушайка, 08.2001

слабый желтый

слабый желтый

слабый древесный

р.Ушайка, 09.2001

не отмечен

очень слабый желтый

очень слабый древесный

р.Ушайка,10.2001

не отмечен

не отмечен

нет

р.Томь, 06.2001

слабый желтый

желтоватый

слабый древесный

р.Томь, 07.2001

не отмечен

очень слабый желтый

очень слабый древесный

р.Томь, 08.2001

слабый желтый

слабый желтый

едва ощутим

р.Томь, 09.2001

бледно-желтый

слабый желтый

едва ощутим

р.Томь, 10.2001

бледно-желтый

слабый желтый

едва ощутим

водопроводная вода, 10.2001

не отмечен

не отмечен

нет

Таловские чаши, 10.2001

не отмечен

не отмечен

нет

График 1.Изменение содержания ионов хлора и жесткости воды рек Томь (Т) и Ушайка (У).
График 2. Изменение содержания ионов железа и ионов аммония в воде рек Томь (Т) и Ушайка (У).

вернуться к списку работ секции