гідрохімічний режим поверхневих вод р. Дністер

Масштабною проблемою людства є прогресуюче забруднення річок, озер і підземних вод. В Україні ступінь благоустрою поселень, особливо сільських, досить низький, тому лише 17 % населених пунктів мають водогін, 3 % – каналізацію та лише 24 % сільського населення забезпечено централізованим водопостачанням [1]. Нині для селян головним джерелом водопостачання залишаються колодязі та поверхневі води. Практично неконтрольована якість спожитої води становить загрозу здоров’ю населення. Одним із найпоширеніших видів забруднення води є нітратне і амонійне, якє шкідливе для організму. Поширена думка, що майже єдиним джерелом такого забруднення поверхневих і підземних ґрунтових вод є азотні сполуки техногенного походження, переважно мінеральні добрива. Насправді ця проблема значно складніша і пов’язана з порушенням природних кругообігів речовин, насамперед – біогенних елементів у ландшафтах. Оскільки хімічні і біохімічні сполуки азоту в природі здебільшого пов’язані з взаємоперетворенням двох його найбільш представлених рухомих форм – NO₃^- та NH₄⁺, то дослідження забруднення ними поверхневих вод є актуальним.

Дністер належить до річок, у басейні яких містяться об’єкти техногенного характеру, зокрема сільськогосподарські угіддя із застосуванням мінеральних добрив. Тому виникає необхідність з’ясувати питання оцінки гідрохімічних параметрів води під впливом цих факторів.

Метою нашої роботи було прослідкувати сезонну динаміку фізичних, органолептичних і хімічних показників поверхневих вод р. Дністер. Дослідження проводили в селі Макарівка Кельменецького району Чернівецької області.

Річка Дністер, яка є північною межею Кельменецького району, являється передгірно-рівнинною, найбільшою не лише у всьому районі, а й області, тече із заходу на схід [1]. Протікає вона по канйоно-подібній долині з частими звивинами і високими стрімкими берегами. Заплава слабо виражена і складається з гальки та гравію. Русло річки дуже звивисте, нерозгалужене. Живлення відбувається за рахунок, у першу чергу, дощових, а потім ґрунтових і талих вод. Характерною особливістю режиму р. Дністер є часті паводки протягом всього року. Річка протягом року переносить велику кількість наносів. Основну частину твердого стоку становлять завислі у воді наноси, найбільше насичення якими спостерігається під час дощів і весняного сніготанення, коли водні потоки досягають максимальної енергії і здатні розмивати не тільки береги, але і переміщати кам’яні брили, руйнувати водогосподарські споруди.

Дослідження проводили протягом червня – лютого 2012–2013 років. Відбір проб здійснювали у чотирьохразовій повторності за руслом екосистеми у трьох точках моніторингу: точка № 1 – безпосередньо біля місця забруднення (сільськогосподарські угіддя); точка № 2 – вверх за течією; точка № 3 – вниз за течією. Точки моніторингу рівномірно охоплювали місце забруднення. Проби води відбирали на струмені потоку на глибині 0,2-0,5 м від поверхні. Порівняння результатів проводили відносно рівня ГДК у річках [5]. Статистичний аналіз результатів здійснювали за допомогою пакету програм Microsoft Excel.

У результаті проведених досліджень виявлено, що показники температури і рН досліджуваної води р. Дністер протягом досліджуваних сезонів (літо, осінь, зима) перебувають у межах допустимих значень. Відомо, що температура води у водоймі є результатом декількох процесів, що одночасно протікають, таких як сонячна радіація, випаровування, теплообмін з атмосферою, перенос тепла течіями, турбулентним перемішуванням вод та ін. Звичайно прогрівання води відбувається зверху вниз. Річний і добовий хід температури води на поверхні і глибинах визначається кількістю тепла, що надходить на поверхню, а також інтенсивністю і глибиною перемішування.

Досліджувана вода р. Дністер мала запах різного характеру: трав’янистий влітку та рибний – восени та взимку. Інтенсивність запаху в літній та осінній періоди відповідала нормі, тоді як зимою – перевищувала нормативні значення. Запах води можуть викликати леткі речовини, що пахнуть і надходять у воду в результаті процесів життєдіяльності водних організмів, при біохімічному розкладанні органічних речовин, при хімічній взаємодії компонентів, що містяться у воді, а також із промисловими, сільськогосподарськими і господарсько-побутовими стічними водами.

За прозорістю також спостерігалося перевищення нормативних значень. Зниження прозорості можливо пов’язано з присутністю домішок, зумовлених нерозчинними або колоїдними неорганічними й органічними речовинами різноманітного походження. Колірність води відповідала нормі та не перевищувала 20 градусів [5].

У поверхневих водах р. Дністер виявлено незначний вміст домішок, який у літній і зимовий періоди становив 2,6 % і 2,1 %. Восени показник значно зростав (19,4 %) і пов'язаний, імовірно, з присутністю у воді часток глини, піску, мулу, органічних і неорганічних речовин, планктону й інших мікроорганізмів оскільки дослідження проводились після періоду дощів.

Кількість кисню, розчиненого у воді має велике значення для оцінки стану водойм. Його зниження вказує на різку зміну біологічних процесів у водоймах, а також на забруднення водойм речовинами, які біохімічно інтенсивно окислюються [4]. Концентрація розчиненого кисню у воді залежить, крім того, від природних факторів – атмосферного тиску, температури, вмісту розчинених солей.

Проведені дослідження показали, що вміст кисню в р. Дністер в середньому варіював у межах 1,4-2,2 мг/л (табл. 1) та не перевищував нормативних значень. Найменший вміст кисню (1,38-1,64 мг/л) у поверхневих водах р. Дністер спостерігався літом, що узгоджується з літературними відомостями [4]. Температура води влітку зростає, що призводить до зменшення розчинності кисню, крім цього, у цей період у воді збільшується кількість органічних речовин, на окиснення яких активно витрачається розчинений кисень.

Таблиця 1

Вміст О₂ у воді р. Дністер

Примітка: *- достовірна різниця порівняно з показниками літнього періоду, Р <0,05

Восени вміст кисню починає зростати (1,99-2,04 мг/л) і досягає значення 2,11-2,2 мг/л у зимовий період. Підвищення вмісту О₂ у річковій воді пов’язано з поступовим зниженням температури в цей період, що передує льодоставу. Як відомо, низька температура води призводить до збільшення розчинності кисню та уповільнення процесів окиснення органічних речовин. Загалом, кисневий режим води задовільний, вміст розчинного у воді кисню відповідав допустимим нормам.

Присутність нітратних іонів у природних водах пов'язано з внутрішніми процесами у водоймі – нітрифікацією амонійних іонів за участю кисню під дією нітрифікуючих бактерій; атмосферними опадами, що поглинають оксиди нітрогену, які утворюються при атмосферних електричних розрядах; стоком із сільськогосподарських угідь і зрошуваних полів, на яких застосовуються азотні добрива [2, 3].

Проведений аналіз сезонного вмісту нітратів у воді досліджуваної ділянки р. Дністер не виявив перевищення допустимих норм (табл. 2). Показано, що влітку та восени концентрація нітратів у річній воді була вищою, ніж взимку: 3,73-4,1 мг/л, 4,19-4,4 мг/л і 3,27-3,4 мг/л відповідно.

Таблиця 2

Вміст NO^-₃ у поверхневих водах р. Дністер

Примітка:

* - достовірна різниця порівняно з показниками літнього періоду, Р <0,05;

^ - достовірна різниця порівняно з показниками осіннього періоду, Р <0,05.

Відомо [2], що концентрація нітратів у поверхневих водах схильна до сезонних коливань: мінімальна у вегетаційний період, вона збільшується восени і досягає максимуму зимою, коли при мінімальному споживанні азоту відбувається розкладання органічних речовин і перехід азоту з органічних форм у мінеральні. Амплітуда сезонних коливань може бути одним із показників евтрофікації водного об'єкта. Зростання рівня нітратів у воді у літньо-осінній період зумовлено надмірним використанням мінеральних добрив, а також забрудненням водойм рідкими відходами тваринницьких комплексів і господарсько-побутовими стічними водами [2].

Підвищений вміст нітратів у поверхневих водах досліджуваної ділянки р. Дністер можливо впливає на зменшення концентрації розчинного кисню, як вже зазначалося вище. Як відомо, концентрація кисню визначає розмір окисно-відновного потенціалу і значною мірою спрямування та швидкість хімічного й біохімічного окислення органічних і неорганічних сполук. У свою чергу, при потраплянні у річку органічних речовин, що містять сполуки Нітрогену, з побутовими і промисловими стічними водами концентрація розчиненого кисню у воді зменшується, що викликано окисленням органічних речовин водними організмами.

Основними джерелами надходження іонів амонію у водні об'єкти є тваринницькі ферми, господарсько-побутові стічні води, поверхневий стік із сільськогосподарських угідь при використанні амонійних добрив [2].

Концентрація нітрогену амонійного у воді досліджуваної агронавантаженої ділянки р. Дністер коливалася в межах 1,25 - 1,73 мкг/л (табл. 3). При цьому не виявлено перевищення вмісту амонійного нітрогену допустимих значень ГДК протягом досліджуваних сезонів.

Таблиця 3

Динаміка вмісту NН⁺₄ у поверхневих водах р. Дністер

Примітка: * - достовірна різниця порівняно з показниками літнього періоду, Р <0,05;

Помічено, що протягом усіх сезонів у воді досліджуваної точки безпосередньо перед агронавантаженою територією вміст нітрогену амонійного незначно підвищений (1,73 мкг/л) порівняно з точками вверх і вниз за течією. Це свідчить про свіже забруднення й активну деструкцію органічних речовин (гниття) [3]. Проте восени вміст амонійного нітрогену був високим у всіх досліджуваних точках.

Таким чином, виявлено перевищення нормативних значень деяких органолептичних показників: колір, прозорість, запах, вміст домішок у поверхневих водах агронавантаженої ділянки р. Дністер с. Макарівка Кельменецького району Чернівецької області. При цьому не виявлено загальних закономірностей розподілу цих показників за сезонами.

У результаті досліджень не виявлено перевищення нормативних значень за вмістом розчинного кисню, нітратів і нітрогену амонійного. Показано низький вміст розчинного кисню у досліджуваній воді влітку та підвищення його в осінньо-зимовий період, що з одного боку пояснюється особливостями температурного режиму, а з іншого – дещо підвищеним вмістом нітратів у літній період.

Зазначено підвищений вміст нітратів у поверхневих водах агронавантаженої ділянки р. Дністер у літній період. За вмістом нітрогену амонійного у воді не виявлено чітких загальних закономірностей у сезонних коливаннях.

Література:

1.Вишневський В. І. Річки і водойми України. Стан і використання / В. І. Вишневський. – К.: Віпол, 2000. – 245 с.

2.Грюк І. Вміст сполук нітрогену і воді малих річок як показник рівня антропогенного навантаження територій / І. Грюк // Вісник Львівського університету : Серія біологічна. Вип. 60. – Львів, 2012. – С. 227 - 238.

3.Клоченко П. Д. Динамика неорганических соединений азота в загрязненных малых реках в связи с развитием фитопланктона (на примере некоторых притоков Днепра) / П.Д. Клоченко // Гидробиол. журнал. – 1995. –Т. 31, № 1. – С. 95-102.

4.Осадчий В.И. Многолетняя динамика и внутригодовое распределение растворенного кислорода в поверхностных водах Украины / В.И. Осадчий // Матер. 3-ої Всеукр. наук. конф. “Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія. – К. : Ніка-центр, 2006. – С.122-123.

5. Тарасова В. В. Екологічна стандартизація і нормування антропогенного навантаження на природне середовище / В. В. Тарасова, А. С. Малиновський, М. Ф. Рибак. – К. : Центр навч. літ-ри, 2007. – 276 с.