Экологическое состояние родников города Ижевска (на примере Карлутской группы)

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт естественных наук

кафедра экологии и природопользования

специальность экология и природопользование

Направление 05.03.06.01 - Экология

ВЫПУСКАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

на тему

«Экологическое состояние родников города Ижевска (на примере Карлутской группы)»



Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Контроль эколого-санитарного состояния родников в нормативных документах РФ

1.2 Проведенные исследования родников

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования

2.1 Природные условия города Ижевска

2.2 Описание р.Карлутка

2.3 Гидрогеологические условия формирования родникового стока на территории г.Ижевска

2.4 Общая физико-географическая характеристика родников г.Ижевска

2.5 Ландшафтная характеристика территорий расположения родников Карлутской группы

2.6 Физико-географическая характеристика родников Карлутской группы и их санитарное состояние

Глава 3. Материалы и методы исследования

3.1 Гидрологическое исследование родника

3.2 Исследование некоторых органолептических показателей воды

3.3 Химический анализ воды

3.4 Социологический опрос населения

Глава 4. Анализ данных и обобщение результатов исследования

4.1 Результаты анализа воды

4.2 Результаты социологического опроса

Выводы

Список литературы



Введение

Водные ресурсы - это одни из самых ценных природных составляющих на планете. Вода участвует во всех физических, химических, биологических и физиологических процессах. Вода относится к одному из главных факторов, определяющих показатели здоровья и качества жизни людей, поэтому контроль над всеми источниками должен быть усиленным.

Из года в год потребность в качественной безопасной питьевой воде возрастает, а ее запасы сокращаются по разным причинам и имеют тенденцию к ухудшению. Развитие промышленности, строительства и другие техногенные воздействия приводят к нарушению гидродинамического режима и загрязнению источников пресной воды. В Ижевске эта проблема стоит остро, так как с осени 2003 года, вода, поступающая из городского пруда стала иметь неприятный запах. Для жителей города популярными источниками водоснабжения остаются родники и артезианские скважины, но сведения о качестве воды в них не совсем доступны для населения.

Родники, это не только источники водоснабжения, но и природная достопримечательность, с которыми непосредственно связана история города и многие из которых имеют символическое значение.

Приоритетной задачей в области государственной политики в охране окружающей среды является охранение источников подземных вод от истощения и загрязнения.

Таким образом, в связи с вышесказанным, целью нашей работы является: изучение экологического состояния родников города Ижевска на примере Карлутской группы.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить родниковые воды города Ижевска;

2. Определить дебит исследуемых вод родника и некоторые органолептические показатели;

3. Провести химический анализ родниковой воды в течение года и сравнить его с ПДК;

4. Выявить основные показатели химического загрязнения родниковой воды и их пространственно-временную динамику;

5. Определить уровень рекреационной нагрузки на исследуемую группу родников в пределах зоны санитарной охраны;



Глава 1. Обзор литературы

1.1 Контроль эколого-санитарного состояния родников в нормативных документах РФ

Как источники питьевого водоснабжения, подземные воды начали изучаться в России в конце XIX - начале XX в. (Широкова, 2005). Родниковые воды - это подземные пресные воды, выходящие на поверхность в виде родников (ключей) в местах, где обнажается водоупорный слой, на котором они залегают (Исаев и др., 2004). Водный объект - природный или искусственный водоем, водоток либо иной объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и признаки водного режима; Все поверхностные водные объекты, находящиеся в государственной или муниципальной собственности, являются водными объектами общего пользования, то есть общедоступными водными объектами, таким образом, каждый гражданин вправе иметь доступ к водным объектам общего пользования и бесплатно использовать их для личных и бытовых нужд. Использование водных объектов общего пользования осуществляется в соответствии с правилами охраны жизни людей на водных объектах, утверждаемыми в порядке, определяемом уполномоченным федеральным органом исполнительной власти, а также исходя из устанавливаемых органов местного самоуправления правил использования водных объектов для личных и бытовых нужд. Береговая посола для выходов подземных вод не определяется. (ВК РФ, 2006)

Все общие положения нецентрализованных источников питьевого водоснабжения, регламентируются официальными документами. Мониторинг режима и состава подземных вод оговаривается пп. 6, 12 Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов (утверждено Постановлением Правительства РФ от 10 апреля 2007 года № 219).

Рассматривая проблему охраны подземных вод как источников питьевого водоснабжения, стоит заметить, что подобные вопросы поднимались в нашей стране еще в 30-х гг. XXв. В 1937 г. вышло Постановление ЦИК и СНК СССР № 96/834 от 17 мая 1937 «О санитарной охране водопроводов и источников водоснабжения, где уже тогда было оговорено принятое и сегодня создание зон санитарной охраны (ЗСО) для открытых и подземных водных источников, а также деление ЗСО на три пояса и особый режим охранной деятельности в каждом из них. Согласно этому Постановлению в первом поясе ЗСО «запрещается проживание и временное нахождение лиц, не связанных непосредственно с работой на водопроводных сооружениях, а также какое бы то ни было строительство, за исключением связанного с техническими нуждами самого водопровода. Во втором поясе допускается с особого разрешения органов государственной санитарной инспекции «всякого рода строительство, уничтожение насаждений, проведение железнодорожных и транспортных путей, использование земельных участков и водоемов для сельскохозяйственных нужд, мероприятий по физкультуре, купанию и т.п. В третьем поясе все таковые ограничения по ведению деятельности отсутствуют. (Гагарина, 2012)

Сегодня, базой для расчета границ поясов ЗСО, формирования комплекса мероприятий по охране вод в пределах каждого пояса ЗСО являются СанПиН 2.1.4.1110-02

Согласно п.п. 3, 4, 5 ст.5 Водного Кодекса РФ на органы местного самоуправления возложена обязанность информировать население об ограничениях водопользования на водных объектах общего пользования, через средства массовой информации и посредством специального информационного знака, устанавливаемых вдоль берегов водных объектов. Иных полномочий в отношении родников, относящихся в силу закона к объектам федеральной собственности, органам местного самоуправления не предоставлено. Лабораторный контроль за качеством воды в родниках на территории города ведется в плановом порядке лабораторией ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Удмуртской Республике». Качество воды в родниках контролируется по органолептическим показателям (рН, жесткость, нитраты, общая минерализация, перманганатная окисляемость, сульфаты, хлориды) и микробиологическим показателям (общее микробное число, общие колиморфные бактерии). Качество воды из источников нецентрализованного водоснабжения остается нестабильным, ухудшается в межсезонные периоды года. (Доклад об экологической …, 2016)

1.2 Проведенные исследования родников г. Ижевска

Впервые наиболее полный материал о родниках Ижевска был опубликован в книге под редакцией В.В. Туганаева «Родники Ижевска» в 2000 году. В ней представлены материалы по этимологии, истории и архитектуре, краткий обзор подземных вод города и их ландшафтная характеристика. Даны сведения о 62 родниках - их расположении, состоянии, результатам химического анализа, органолептических показателей, особенностей флоры, примыкающей к родникам. В написании книги приняли участие ученые, представляющие различные отрасли знаний, кроме этого были приглашены специалисты из государственных учреждений.

За состоянием источников нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения на территории республики, в том числе города Ижевска, ведется контроль, Управлением Роспотребнадзора по УР. Лабораторный контроль за качеством родниковой воды центром гигиены и эпидемиологии ведется с 2002 года. Данные публикуются в ежегодных докладах об экологической обстановке в городе Ижевске.



2. Гидрогеологические условия формирования родникового стока на территории г. Ижевска

В гидрогеологическом отношении территория Удмуртской республики является составной частью Волжско-Камского артезианского бассейна, для разреза которого характерно постепенное увеличение минерализации по мере увеличения глубины залегания водоносных комплексов. Здесь широко распространены пресные и минеральные подземные воды. Ими насыщена вся толща (2000 м) осадочных пород и трещиноватая зона кристаллических пород фундамента (Гидрогеология СССР, 1970).

Водоносный нижнетатарский карбонатно-терригенный комплекс распространен повсеместно. Мощность татарских отложений в районе города Ижевска достигает 160-180 м. В отложениях нижнетатарского подъяруса выделяется нижнеустьинский терригенный горизонт, к которому приурочены выходы всех родников Карлутской группы. Горизонт распространен повсеместно. Приурочен к отложениям максимовской и ильинской свит, залегающих под чехлом четвертичных отложений. Воды приурочены к линзовидным слоям песчаников и конгломератов. Песчаники мелко- и среднезернистые, полимиктовые, глинистые, слабосцементированные. Конгломераты залегают в подошве слоя и состоят из песчанико-алевролитовых обломков, сцементированных глинисто-карбонатным цементом. Мощность водовмещающей толщи варьирует в широких пределах от 2,1 до 24,0 м. Глубина залегания кровли водоносного горизонта изменяется от 10-11 до 45-50 м, располагаясь на абсолютных отметках от 90 до 145-150 м. Глубина залегания водоносного горизонта уменьшается в направлении гидрографической сети, увеличивается в северном направлении в соответствии с общим погружением пород. Горизонт напорный, величина напора от 0,5 до 58 м. Общий уклон пьезометрической поверхности наблюдается в левобережной части р.Иж с северо-востока на юго-запад и на юг. Степень водообильности зависит от мощности водонасыщенного слоя и его литологического состава. Расходы родников находятся в пределах от десятых долей л/с до 1,5-2,0 л/с. По химическому составу преобладающее значение имеют гидрокарбонатные кальциевые, гидрокарбонатные кальциево-натриевые воды. Минерализация их незначительная - 0,15 - 0,5 г/куб. дм. Питание водоносного горизонта за счет инфильтрации атмосферных осадков, частично за счет горизонта аллювиальных вод. Область питания в большинстве случаев совпадает с областью распространения. Разгрузка водоносного горизонта происходит в основном по долинам речек, склонам балок и оврагов. Из вскрытой эрозией водоносной толщи вытекает большое количество родников. Иногда дренирующим является склон речки или оврага

В геологическом и морфологическом отношении, по количеству осадков Удмуртская республика мало чем выделяется среди прочих областей и республик, расположенных в лесной зоне. «Родниковым краем» ее начали называть благодаря местному поэту Владимиру Семакину. Из его произведений пошло это название и стало общеупотребительным.

Родники относятся к категории подземных вод и составляют часть подземной гидросферы, которая включает воды, насыщающие слои осадочных пород и трещиноватой зоны кристаллических пород фундамента глубиной до 2000 метров. Водовмещающие породы верхней зоны - зоны пресных вод - располагаются на глубине до 100 м, очень редко - до 200 и более, и находятся выше уровня речных долин. Условия водообмена и стока здесь теоретически вполне благоприятны, а практически же находятся в зависимости от характера рельефа, геолого-литологических особенностей грунтов и количества выпадающих осадков. Водосодержащие породы в Удмуртии имеют верхнепермский возраст и представлены карбонатными образованиями. Атмосферные осадки, подземный сток, возможный вследствие наличия угла падения в водослабопроницаемых породах, перетекание вод из песчаных более молодых (четвертичных) отложений и подъем определенного количества вод из более глубоких геологических пород - это и есть основные источники, питающие подземные воды. Самый верхний слой, где происходит миграция вод вследствие движения воды сверху вниз в результате ее просачивания вглубь, называется зоной аэрации. Горизонтальная миграция воды, происходящая в слое, расположенным выше уровня днищ долинных врезов, относится к зоне активного водообмена (50-100м). В этой зоне чаще всего формируются родники. Ниже располагается зона замедленного и весьма замедленного водообмена, занимающая слои, расположенные ниже уровня днищ долинных врезов. Вода здесь содержит высокую концентрацию солей и добраться до них можно лишь с помощью скважин.

В геологически молодых образованиях - в отложениях четвертичного возраста - уровни воды устанавливаются на разной глубине, в поймах рек и речек - на глубине 0,4 - 2,2 м, иногда воды выходят на дневную поверхность. На надпойменных участках вода залегает глубже 0,9 - 2,5 м, и она выходит из под земли, прокладывая себе путь в слоях, расположенных выше водоупорного горизонта. Многие родники расположенные в поймах и на надпойменной террасе рек Иж, Позимь, Карлутка, Малиновка, Пироговка, Старковка, Пазелинка, связаны с указанным и называемым водоносным среднечетвертично-современным аллювиальным горизонтом. Глубже залегает слой среднечетвертичного возраста (1,0 - 10,7 м), в котором тоже формируется часть родников. Местами четвертичные отложения представлены слабо, и тогда водовмещающие и водоупорные слои состоят из отложений более древнего возраста - из так называемых нижнетатарского карбонатно-терригенного комплекса. Почти все родники, выходящие на поверхность в долинах и нижних частях склонов рек, связаны с характеризуемым геологическим горизонтом.

В родниковых водах города присутствуют ионы кальция, магния, натрия, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, поэтому воды Ижевска относятся к классу гидрокарбонатных вод кальциевой группы разной степени жесткости и минерализации. Жесткость связана с содержанием ионов кальция. Жесткая и сильно минерализованная вода у родника, расположенного в «Березовой роще». Родники компактной группы у стадиона «Металлист» характеризуются сбалансированностью ионов кальция и магния и по этому показателю они наиболее качественны. Подземные воды Ижевска характеризуются низким содержанием фтора, что негативно сказывается на здоровье зубов. Санитарно-эпидемиологическая и мониторинговая службы ведут контроль за состоянием подземных вод. (Туганаев, 2007)

По данным доклада об экологической обстановке в городе Ижевске в 2004 году нитратами сверхнормативно были обогащены родники в районе Березовой рощи, по улица Районная (около 38 дома), С.Ковалевской, Авангардной и Фронтовой. Все находятся в Индустриальном районе. В Первомайском районе содержание нитратов превышает ПДК в родниках по улице Подгорная, у речки Карлутки и около медсанчасти «Ижмаша», завода «Нефтемаш».

Повышенную жесткость воды имели родники по Подгорной, у речки Карлутки, у МСЧ «Ижмаш», у завода «Нефтемаш», в Березовой роще, по улицам Районная, С.Ковалевской, Авангардной, Фронтовой.

Управление природных ресурсов и водопользования города регулярно ведет контроль за состоянием родниковой воды.

2.1 Природные условия г.Ижевска

Город Ижевск располагается в Вятско-Камском междуречье, в западном Предуралье между 56?50?30?7? с. ш. и 53?13?23?5? в.д. Уже исследователи XIX в., рассматривая местоположение Ижевска (тогда Ижевский завод), отмечали его пограничный характер: “…близ холмов, служащих с одной стороны, водоразделом между притоками рек Камы и Вятки, а с другой - границей полесья от суглинисто-черноземной области, - на берегах притока Камы, р. Ижа раскинуто селение Ижевского завода” (Романов, 1985). Ижевск располагается на подзональном контакте южной тайги и хвойно-широколиственных лесов (Фокин, 1930), на границе центрального и южного климатических районов, на контакте пяти почвенных районов, на границе двух биогеохимических районов (Кузнецов, 1992).

Климат г.Ижевска умеренно-континентальный, с продолжительной и многоснежной зимой, теплым летом и хорошо выраженными переходными сезонами - весной и осенью. Радиационный баланс в сумме за год составляет 35 ккал/ В течение всего года в Ижевске господствует континентальный воздух умеренных широт, большую роль которых играют циклоны. Среднегодовое атмосферное давление - 997 мб. С перепадами атмосферного давления связано возникновение ветра, в Ижевске чаще всего дуют ветры юго-западного направления. Средняя годовая скорость ветра в Ижевске - 4 м/с. Среднегодовая температура в Ижевске +2,1?. Ижевск относится к зоне достаточного увлажнения и годовое количество осадков в городе составляет 508 мм. (Природа Ижевска, 1998)

Ижевск располагается на восточной окраине Русской платформы, кристаллический фундамент находится на глубине 4,5 тыс.м и слагается гнейсами и кристаллическими сланцами, возраст которых - от 1,6 до 1,9 млрд. лет. ( Геология и нефтеносность ,1976) Достаточно подробной карты, на которой были бы отражены выходы конкретных толщ пород, нет. К слоям песчаников и известняков приурочены горизонты пресных подземных вод, образующие многочисленные источники и рассеянные выходы. Некоторые из этих источников заключены в трубы, обустроены и пользуются популярностью у жителей города. Повышенную минерализацию имеют воды в известняках, пониженную - в песчаниках. Левобережье Ижа слагается с поверхности деллювиально-солифлюкционными и элювиально-делювиальными суглинками. По долине реки Карлутка распространены узкие полосы современного аллювия, в значительной степени глинистого и обогащенного органическими остатками. По крутому склону развит чехол деллювиальных суглинков (Природа Ижевска, 1998). В число лучших родников по мнению Юрка С.А. из Карлутской группы вошли: родники у завода «Нефтемаш», стадиона «Металлист» (Юрк, 1989, 1990) Качество воды в родниках зависит от состояния их областей питания. Чтобы родниковые воды всегда оставались чистыми необходима чистота города.

2.2 Описание реки Карлутка

Река Карлутка относится к малым рекам Удмуртии и впадает в реку Позимь. Раньше, во второй половине XX века река впадала непосредственно в Иж. Река полностью протекает по территории города Ижевска, на протяжении 12,4 км. Исток реки расположен у трамвайного кольца, затем река течет в южном направлении и пересекает Индустриальный и Первомайский районы города Ижевска. Длина Название происходит от удмуртских слов -кар- и -луд- город и поле, Вероятнее всего, происходит от «карлутских городищ» - двух крепостей Мазунинской культуры IV - V вв.

Большая часть реки протекает по территории жилых кварталов и промышленных зон города. К речке выходят парк «Березовая роща», санаторий «Металлург». Реку пересекают 9 городских автодорог и 3 ветки железной дороги. Это может привезти к повышенной концентрации нитратов аммония, анионов серной и соляной кислоты в реке.

Морфология склонов речных долин городской территории различна. Ширина и относительная высота склонов Карлутки уменьшается к верховьям. В районе мебельного комбината его ширина составляет всего - 0,1 км. При относительной высоте около 10 м, а вдоль улицы Ленина соответственно 0,7-0,8 км. Все склоны, как и междуречное пространство Ижевска заняты жилыми и производственными постройками (Природа Ижевска, 1998). Большая часть долины реки Карлутки относится к восточному геоморфологическому подрайону, левобережного района городских земель р.Иж. (рис. 1). Этот район является наиболее плотно застроенным, включает значительны площади индивидуальных застроек (пос. Восточный и др.) Восточный геоморфологический подрайон представляет собой наиболее высокую часть города. Значительная часть индивидуальной жилой застройки и социальной инфраструктуры пос. Восточный проектируется на склон останца «нижнего плато», обращенного к р.Карлутка. Геоморфологический потенциал этой местности для формирования ландшафтно-архитектурных комплексов безграничен.

По берегам р.Карлутка произрастают деревья и кустарники, но они находятся в удручающем состоянии, что требует санитарной уборки. В настоящее время увеличилась вырубка деревьев и кустарников вдоль реки для застройки территории, что влияет на водность, изменение гидрологического режима, увеличение наносов.

Встречались случаи сброса в реку неочищенных стоков, нарушения связанные с попытками изменения русла реки, а на некотором протяжении р.Карлутка протекает в трубах. По сравнению с началом 1990-х годов, когда в нее сбрасывали свои отходы сразу три завода (только в 1996 году сброс неочищенных сточных вод в р.Карлутку составил 120 тысяч кубометров; одна только фабрика химчистки, не имея очистных сооружений, спускала в р.Карлутку вредные отходы, объем которых превышал допустимые нормы в 300 раз!), ситуация заметно улучшилась.

Современными загрязняющими предприятиями р.Карлутка являются ФГУП "Ижевский механический завод" и ОАО "Ижевский радиозавод". В графике динамики сбросов сточных вод в р.Карлутка, наблюдаются резкие скачки и падания сбросов, с 2008 года сбросы плавно уменьшаются.

Преобладающим загрязняющим веществом, поступающим со сточными водами предприятий, является сухой остаток (это растворенные в воде вещества, остающиеся после выпаривания воды при t 105--110 °С. Обычно указывается в анализах воды в г или мг на 1 л или на 1 кг воды.) - 10,64 тонн/год.

Гораздо прозрачнее стала вода, но по-прежнему в крайнем захламлении остаются берега.

На берегах реки свалки, бытовой мусор. Для такой малой реки это достаточно для изменения русла и запруживания.

В народе за р.Карлуткой закрепилось соответствующее оскорбительное название…А краеведы рассказывают, что еще несколько десятков лет назад это была чистая река, на ее берегах стояли дачи и санатории, здесь отдыхали люди. (Пьянова, 2014)

В настоящее время активно застраивается пойма реки. Это влияет как на пойменно-русловой комплекс реки и на изменение химического состава воды, так и эстетику территории. Вследствие чего, контроль за объектом должен быть регулярным. В 2013 году ее русло было лишено статуса особо охраняемой природной территории.

родник санитарный ижевск сток

2.3 Общая физико-географическая характеристика родников г.Ижевска

Родником, или ключом обозначается небольшой водный поток, бьющий непосредственно из земных недр. Родники, как выходы грунтовых и подземных вод на поверхность, являются уникальными естественными водоёмами. Они имеют большое значение в питании и других поверхностных водоёмов, поддержании водного баланса и сохранении стабильности окружающих их биоценозов. Некоторые российские реки и водоёмы порождаются именно такими подземными источниками. Их питание осуществляется за счёт более глубоких водоносных слоёв (свыше 10-20 м), куда загрязняющие вещества с поверхности практически не проникают. По гидрохимическим особенностям воды родников можно судить о состоянии подземных вод в данном регионе. Родниковая вода берется в том самом месте, откуда она поступает из-под земли.

На территории города Ижевска находятся 62 родника, контролируемых Управлением Роспотребнадзора по УР, как источники нецентрализованного (хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

Родники на территории города располагаются крайне неравномерно и образуют несколько групп. При этом важно отметить, что обустроенные и контролируемые санитарно-эпидемиологической службой родники располагаются там, где для этого имеются как природные предпосылки (выход водоносных горизонтов), так и общественная потребность. В ненаселенных местах родники, как правило, не обустроены. В пределах основного массива городской застройки выделяются четыре группы родников, приуроченных к долинам рек Подборенки, Карлутки, Чемошурки и нижней части правого склона долины Ижа. Кроме того, ряд родников рассредоточен по окраинным районам, удаленным поселкам и городским лесам.

1. Карлутская группа родников (14 родников) приурочена к долине реки Карлутки, главным образом к её левому коренному склону. Родники в основном отличаются хорошей водообильностью. Качество воды в пределах частной застройки Восточный - невысокое из-за нитратного загрязнения; ниже по Карлутке, в районе лесного массива, удовлетворительное.

2. Подборенская группа родников (12 родников) приурочена к долине реки Подборенки, главным образом к ее левому коренному склону. Водообильность родников различная, но в основном невысокая. Качество воды различное и зависит от санитарного состояния водосборных территорий и каптажных камер.

3. Чемошурская группа родников (6) находится в оврагах и балках в районе Старого аэропорта, преимущественно на коренных склонах южной экспозиции. Группа родников немногочисленна, но в основном водообильна. Качество воды удовлетворительное.

4. Азинская группа родников. В данную группу входят 7 родников, находящихся в нижней части правового коренного склона Ижа. Водообильность родников в основном наибольшая. На качестве воды неблагоприятно сказывается расположение данной группы родников в экологически неблагополучном районе вблизи Центральной промышленной зоны, а также наличие в водосборной зоне большого массива частной застройки.

5. Балочные и долинные родники удаленных поселков и садово-огородных массивов (11 родников) располагаются в балках, расчленяющих водораздельные пространства, и нижних частях склонов речных долин. В пределах этих пространств ресурсы родникового стока далеки от исчерпания. Водообильность родников различна и зависит от мощности и состава водоносных слоев, выходящих на поверхность в конкретных точках Техногенная нагрузка на территорию сравнительно невелика и качество воды, как правило, удовлетворительное.

6. Балочные родники окраинных массивов частной застройки (8 родников) также расположены в балках и различны по водообильности. Качество воды в целом удовлетворительное, но в районах частной застройки и садово-огородных массивов распространено нитратное загрязнение.

7. Родники городских лесов (3). Используются в незначительной степени и слабо изучены. По имеющимся отрывочным данным, качество воды хорошее. К данной группе относится самый чистый родник города - Важнин ключ.

С развитием городской территории многие родники оказались по соседству с промышленными предприятиями (заводами, базами, гаражами). И как итог, значительная часть их, особенно находящихся в исторической части города, утратила свою первозданную природную чистоту. Ухудшению состояния подземных вод способствуют химическая, а порой и микробиологическая загрязненность почвенного покрова в области их питания, захламленность территории вблизи родников, особенно родников, расположенных в понижениях рельефа - оврагах и балках. Строительство крупных торговых, лечебных комплексов приводит к росту антропогенной нагрузки на область питания родников и на сами выходы подземных вод. Это, в свою очередь, вызывает негативное изменение состава питьевых подземных вод.

2.4 Ландшафтная характеристика территорий расположения родников Карлутской группы

Выбранная мною группа родников приурочена к левому коренному склону долины реки Карлутка. По типу местоположений родники низинные нижних частей коренных склонов и склонов надпойменных террас нейтральных румбов, за исключением родников № 29, 41 - теплых румбов юго-восточной экспозиции родника № 42 - склонового-конвергентного (овражно-балочного) у вершины балки. По степени влияния антропогенного фактора большинство родников антропогенные, преимущественно селитебные, с включениями островков леса и кустарников (табл. 1).

2.5 Физико-географическая характеристика родников Карлутской группы и их санитарное состояние

Таблица 2

Расположение исследованных родников

№ п/п*	№ по [1]	Расположение и краткие сведения
1	38	В 100 м к востоку от дома № 292 по ул. Удмуртская
2	40	В 50 м к югу от дома № 2 по ул. Авангардная
3	41	В парке «Березовая Роща»
4	42	Вблизи дома № 58 по пер. Фронтовой
5	44	Вблизи дома № 39 по пер. Фронтовой
6	39	Вблизи дома № 38 по ул. Районной (Восточный поселок)
7,8	33, 34	В 100 м к западу от Детской республиканской клинической больницы
9	29	В 450 м к западу от троллейбусной остановки «Нефтемаш»

Примечание * - порядок расположения родников при движении по течению р. Карлутки.

Родник № 29. Расположен в 450 м к западу от троллейбусной остановки «Нефтемаш», в основании левого коренного склона долины реки Карлутки при ее впадении в реку Позимь. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенизированным. Подход к роднику удобен, имеются асфальтированные дорожки, каптаж засыпан землей. В пределах 1 пояса ЗСО наблюдается бытовой мусор.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - лес и Нагорное кладбище. Родник обсажен деревьями и кустарниками - вздутоплодником калинолистным, ивой белой, кленом американским. Естественная растительность практически отсутствует. За бетонной стенкой с северной стороны имеется крапиво-лопуховя ассоциация, в ней встречаются полынь горькая и обыкновенная, бодяк щетинистый, чистотел большой, костер безостый и др., всего около 35 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 33,34. Расположены в 100м к западу от Республиканской детской клинической больницы, в основании левого склона долины реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора являются антропогенизированными. Подход удобен, по бетонным лестницам. В пределах первого пояса ЗСО встречается бытовой мусор. Каптажи забетонированы, засыпаны землей и защищены от поверхностного стока.

Родники нисходящие, эрозионные. Приурочены к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая многоэтажная и усадебная застройка. На склоне к родникам имеются два растительных сообщества: кленовый лес и луговой участок. Кленовый лес имеет сильно нарушенный травянистый покров. В нем отмечено большое количество тропинок и мусора. Поверхность почвы покрывает многочисленный клен американский, из травянистых растений - чистотел большой, лебеда раскидистая, подорожник большой. Луговой участок имеет многочисленные тропинки. Он представлен вейниковым сообществом с редкими соснами. В его составе вейник наземный, ежа сборная, бедренец камнеломка, тысячелистник обыкновенный и др. В подножии склона около родников расположены заболоченные участки с камышово-хвощевым сообществом. На заболоченном участке растут хвощ приречный, камыш лесной, рогоз широколистный, череда поникающая и др., всего около 68 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 38. Расположен в 100 м к востоку от д. № 292 по ул. Удмуртской, в основании левого коренного склона долины реки Карлутки. С 2013 года засыпан строительным мусором. Вытекает ручей.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - многоэтажная застройка, детские учреждения. Территория вокруг захламлена бытовым мусором. На склоне имеется небольшой участок с подвергающейся вытаптыванию лесной растительностью. В древостое - ели, осины, клен американский. В травянистом ярусе преобладает сныть, реже встречаются осока корневищная, будра плющевидная, мятлик дубравный и др. Вдоль троп растут сорные виды - подорожник большой, гулявник Лезеля, одуванчик и др. Вдоль реки Карлутки, в который впадает ручей, растут редкие ивы (ива пепельная и пятитычинковая). Всего встречается около 71 вида растений.

Родник № 39. Расположен вблизи д. № 38 по ул. Районной (Восточный поселок), в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. Территория не обустроена, проходы к роднику не оборудованы. Вокруг родника - бетонная кладка, есть бетонное ограждение со стороны склона. Каптаж обустроен, забетонирован, засыпан землей, защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания многоэтажная и частная усадебная застройка, больничный городок. Склон примыкающий к роднику, покрыт кленовым лесом, вейниково-разнотравным лугом и рудеральной растительностью. Кленовый лес расположен в средней части склона, он сильно изрежен и замусорен. Ы травянистом ярусе встречаются - сныть обыкновенная, одуванчик, гравилат городской, осока коротковолосистая. Кроме луговых видов сообщество имеет большое количество сорняков - вьюнок полевой, полынь горькая, гравилат алеппский и др. В подножии склона - сныть, пырей, чистец лесной, мать-и-мачеха, лабазник вязолитный и др. Всего около 70 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 40. Расположен в 50 м к югу от д. № 2 по ул. Авангардной, в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора. Территория обустроена, подход удобен, по металлическим лестницам. Каптаж обустроен бетонным колодцем, защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая застройка. На очень крутом склоне располагается небольшой участко лесной растительности с тропами и большим количеством мусора. В древостое встречается клен американский. В травянистом ярусе - сныть , лебеда раскидистая, лопух паутинистый. По склону бегут ручейки, участки между которыми заняты камышом лесным, вероникой поручейной, лютиком ползучим и др. Вдоль тропок обильна лапчатка гусиная. Всего отмечено 27 видов. (Туганаев, 2000).

Родник № 41. Расположен в парке Березовая роща, в 250 м к северу от бывшего здания ГАИ, в балке, расчленяющей нижнюю часть левого коренного склона долины реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенизированным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора. Территория обустроена. Подход к роднику удобен, по металлическим лестницам. Перед родником и за ним уложены бетонные плиты. Каптаж обустроен. Водослив производится из двух труб.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая застройка. На склоне у родника структура растительности мозаичная, участки лесной, луговой и рудеральной растительности чередуются друг с другом. Около родника расположены заболоченные участки с манниковой и камышово-разнотравной растительностью. Главные компоненты рудеральной растительности - полынь обыкновенная, лопух паутинистый, бодяк щетинистый. Лесной участок формируют редко стоящая береза, тополь, а в подлеске представлена малина. Травянистый покров формируют лесные сорные и луговые виды: сныть, осока корневищная, икотник серо-зеленый, колокольчик крапиволистный, чистец лесной и др. На луговом участке преобладают мятлик узколистный, клевер средний, овсяница луговая, осока колючковатая и др. На территории родника отмечен 61 вид.

Родник № 42. Расположен вблизи подвесного мостика через безымянный ручей - приток реки Карлутки, в основании левого коренного склона долины этого ручья. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным существенно преобразованным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора, валежника. Подход неудобен. Каптаж не обустроен, не защищен от поверхностного стока. Место отбора воды находится под деревянным навесом. Подходы к роднику захламлены бытовым мусором.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - частная жилая застройка. Склоны у балки родника покрыты кленовым лесом с разреженной травянистой растительностью и мусором. В древесном ярусе - клен американский и тополь бальзамический. В травянистом - чистотел, пырей, одуванчик, крапива и др. В днище балки течет ручей, вдоль которого - камышово-манниковое сообщество. Всего обнаружено 32 вида.

Родник № 44. Расположен вблизи д. № 39 по пер. Фронтовому, в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. В пределах первого пояса ЗСО много валежника. Территория затоплена, подход неудобен. Родник заключен в деревянный сруб. Каптаж забетонирован, сверху прикрыт бетонными плитами и железными листами. Недостаточно защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - многоэтажная жилая и частная застройка. Родник находится в балке, склоны которой покрыты кленовым лесом, но большая часть ее лишена растительности. В днище балки вдоль ручья распространены заросли камыша. Древостой кленового леса состоит из клена американского и тополя бальзамического, в подросте - рябина, черемуха. В разреженном травянистом ярусе - сныть, чистотел, крапива. Всего обнаружено 24 вида.



Глава 3. Материалы и методы исследования

Для определения показателей качества воды в полевых исследованиях использовали химические методы, т.к. они позволяют определить содержание химических компонентов в составе воды и основаны на химико-аналитических реакциях.

Исследование родников р. Карлутки проводилось в период с 2016 по 2017 гг. Было изучено 9 источников, их расположение представлено на рис.1.

3.1 Гидрологическое исследование родника

3.1.1 Определение дебита родника

Определили его мощность, то есть возможный расход воды. Дебит источника рассчитывали с помощью ёмкости с известным объёмом (стеклянная банка емкостью 1 литр) и секундомера (время измеряется до одной сотой секунды). При отборе пробы засекали время, за которое заполнится ёмкость. Вычисляли дебит источника для каждой пробы по формуле:

V: t =D

3.2 Исследование некоторых органолептических показателей воды

3.2.1 Определение цветности воды

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности (лимитирующий показатель - органолептический). По своему составу и свойствам вода нецентрализованного водоснабжения должна соответствовать нормативу не более 30 градусов (ГОСТ 1030, 1981).

Метод определения цветности, использованный нами является наиболее простым, в то же время рекомендован ГОСТ 1030. Определяли визуально. Заполняли пробирку из бесцветного стекла анализируемой водой до высоты 10-12 см и рассматривали на белом фоне. Качественно различают следующие степени цветности: бесцветная, слабо-желтоватая, светло-желтая, желтая, интенсивно желтая (ГОСТ 1030, 1981).

3.2.2 Определение мутности, прозрачности воды

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который можно различать узнаваемый знак (Пименова, 2011).

Мутность определяли визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке из бесцветного стекла, на черном фоне. Качественно различают следующие степени мутности: прозрачная; слабо опалесцирующая; опалесцирующая; слабо мутная; мутная; очень мутная (ГОСТ 1030, 1981).

3.3 Химический анализ воды

Отбор проб воды в родниках проводился 4 раза в год (июль, сентябрь, ноябрь, апрель). Пробы набирались в чистую ёмкость, объемом 0,5 л.

Химический состав и свойства воды определялись с помощью переносной лаборатории «НКВ» и «Руководства по определению показателей качества воды полевыми методами» (Муравьёв, 2004). Были использованы следующие химические методы исследования: колориметрический, титриметрический, также были проведены расчеты, анализ и социологический опрос.

Колориметрическим называется метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения потоков видимого света при их прохождении через исследуемый раствор и раствор сравнения. Определяемый компонент при помощи химико-аналитической реакции проводится в окрашенное соединение, после чего измеряется интенсивность окраски полученного раствора. Для упрощения визуального колориметрирования при полевых анализах окраску сравнивают не с эталонными растворами, а с нарисованной контрольной шкалой, на которой образцы воспроизводят окраску (цвет и интенсивность) модельных эталонных растворов, приготовленных с соблюдением заданных значений концентраций целевого компонента.

Титриметрический метод основан на количественном определении объема раствора одного или двух веществ, вступающих между собой в реакцию, причем концентрация одного из них должна быть точно известна, такой раствор называется титрантом, или титрованным раствором. При анализе чаще всего стандартный раствор помещают в измерительный сосуд и осторожно, малыми порциями, дозируют его, приливая к исследуемому раствору до тех пор, пока не будет установлено окончание реакции (Сапожникова , 2009).

3.3.1 Определение водородного показателя (рН)

Водородный показатель представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе: рН = -lg[Н+] (Муравьев, 2004).

Величина рН воды - один из важнейших показателей качества вод. Она имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От нее зависит развитие и жизнедеятельность гидробионтов, микроорганизмов; устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина рН также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

Величина рН воды водоемов хозяйственно-питьевого, культурно- бытового и рыбохозяйственного назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5, Определение проводили по цвету кислотно-основного индикатора, зафиксированного на индикаторной бумаге. Возникшую окраску индикатора сравнивали с окраской стандарта. Результаты выражали в десятых долях рН и считали приближенными (Пименова, 2011).

3.3.2 Определение общей жесткости

Жесткость воды - одно из важнейших свойств, имеющее большое значение при водопользовании. Если в воде находятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, в результате чего возникает ощущение жесткости (Пименова, 2011).

Жесткость воды обусловлена присутствием растворимых и малорастворимых солей-минералов, в грунтовых природных водах практически исключительно кальция () и магния (). Величина жесткости воды может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года, погодных условий. Из всех солей, относящихся к солям жесткости, выделяют гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды. Содержание других растворимых солей кальция и магния в природных водах обычно очень мало. Суммарная жесткость воды, т.е. общее содержание растворимых солей кальция и магния, получила название общей жесткости.

Метод определения общей жесткости как суммарной массовой концентрации катионов кальция и магния основан на реакции солей кальция и магния с реактивом - трилоном Б (двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты) (Муравьев, 2004)

RСаR+2

+RMgR+2

где R - радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты -

NСN(С

Анализ проводили в аммиачном буферном растворе при рН 10,0-10,5 титриметрическим методом в присутствии индикатора хром темно-синего кислотного [7].

Общую жесткость () в ммоль/л экв. вычисляют по формуле:

=

где: - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора трилона Б, моль/л экв.;

- объем воды, взятой на анализ, мл;

1000 - коэффициент пересчета единиц измерения из моль/л в ммоль/л.

Допустимая величина общей жесткости для питьевой воды источников нецентрализованного водоснабжения составляет не более 7 ммоль/л экв. (в отдельных случаях - до 10 ммоль/л экв.), лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).

3.3.3 Определение нитратов

Нитраты являются солями азотной кислоты и обычно присутствуют в воде. Нитратобразующие бактерии превращают нитриты в нитраты в аэробных условиях. Под влиянием солнечного излучения атмосферный азот превращается также преимущественно в нитраты посредством образования оксидов азота. Многие минеральные удобрения содержат нитраты, которые при избыточном или нерациональном внесении в почву приводят к загрязнению водоемов. Источниками загрязнения нитратами являются также сточные воды предприятий, поверхностные стоки и т.п (Пименова, 2011).

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения в результате распространения фекальных либо химических загрязнений. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, могут вызывать заболевания, и в первую очередь у младенцев (так называемая метгемоглобинемия). Вследствие этого расстройства ухудшается транспортировка кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия) (Пименова, 2011).

Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. Допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ - 5 мг/кг массы тела. ПДК по нитратам составляет 45 мг/л (Сапожникова, 2009).

Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет (ГОСТ, 1973).

Содержание нитратов (X), мг/, вычисляют по формуле в пересчете на нитратный азот (ГОСТ, 1973)

X = С,

где С - содержание нитратов, найденное по графику, мг/

3.3.4 Определение железа общего

Железо - один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7% по массе, поэтому железо с точки зрения его распространенности в природе принято называть макроэлементом. Известно свыше 300 минералов, содержащих соединения железа.

В малых концентрациях железо всегда встречается практически во всех природных водах и особенно - в сточных водах.

Поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах как в растворе, так и во взвешенных частицах, точные результаты могут быть получены только при определении суммарного железа во всех его формах, так называемого общего железа (Пименова, 2011).

В данной работе для определения общего железа в воде использовали метод соответствующий ГОСТ 4011. Он является визуально-колориметрическим и основан на способности катиона железа(II) в интервале рH 3-9 образовывать с ортофенантролином комплексное оранжево-красное соединение. Реакцию можно представить схемой (Муравьев, 2004).

При наличии в воде железа(III), оно восстанавливается до железа(II) солянокислым гидроксиламином в нейтральной или слабокислой среде:

+2NОHHСl = ++2О+2HСl+2

Таким образом, определяется суммарное содержание железа(II) и железа(III). Анализ проводился в ацетатном буферном растворе где рН 4,5-4,7. Концентрацию железа в анализируемой воде определяли по окраске пробы, визуально сравнивая ее с окраской образцов на контрольной шкале (Муравьев, 2004).

ПДК общего железа в воде водоемов составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Государственный доклад...,2014).



3.3.5 Определение хлоридов

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю - вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показатель вредности - органолептический.

Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ионного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высоким содержанием хлорид-аниона. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв (Пименова, 2011).

Использованный метод для определения массовой концентрации хлорид-аниона описан в ГОСТ 1030 и ИСО 9297. Он основан на титровании хлорид-анионов раствором нитрата серебра, в результате чего образуется суспензия практически нерастворимого хлорида серебра:

+

В качестве индикатора использовался хромат калия, который реагирует с избытком нитрата серебра с образованием хорошо заметного оранжево-бурого осадка хромата серебра:

+=

Данный метод получил название метода аргентометрического титрования. Титрование можно выполнять в пределах рН 5,0-8,0. Массовую концентрацию хлорид-аниона () в мг/л вычисляют по уравнению:

= ,

где: - объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора нитрата серебра с учетом поправочного коэффициента, моль/л экв.;

- объем воды, взятой на анализ, мл;

35,5 - эквивалентная масса хлора;

1000 - коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л (Муравьев, 2004).

3.3.6 Определение сульфатов

Сульфаты - распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некоторых минералов - природных сульфатов (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):

2S+=2S

S+О = S

Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л (Муравьев, 2004).

Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

+ = BаS

О концентрации сульфат-анионов судят по количеству суспензии сульфата бария, которое определяют турбидиметрическим методом. Предлагаемый, наиболее простой, вариант турбидиметрического метода основан на измерении высоты столба суспензии по его прозрачности и применим при концентрациях сульфат-анионов не менее 30 мг/л. Анализ выполняли в прозрачной воде. Для работы необходим мутномер - несложное приспособление, которое может быть изготовлено и самостоятельно. ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).