Comprehensive assessment of the Salgir River ecological state in the territory of Simferopol city

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

С древних времен реки играют важную роль в развитии человеческой цивилизации. Первые города-государства появились на берегах таких крупных рек, как Нил, Евфрат, Тигр, Инд, Хуанхэ, что в первую очередь было обосновано пониманием важности наличия водоисточника для обеспечения питьевых и хозяйственно-бытовых нужд населения, развития орошения, выступавшего гарантом получения стабильных урожаев. Данная традиция дошла и до наших дней. Большинство современных крупных населенных пунктов возводилось вблизи водотоков. К примеру, в Республике Крым 11 городов из 16 расположено в долинах рек и ручьев. Данный подход к выбору места расположения населенных пунктов на практике привел к негативному воздействию на экологическое состояние самих водотоков. Согласно результатам исследований ряда ученых (Е.А. Солдатовой, О.Г. Савичева, Р.Г. Джамалова, Н.И. Коронкевича, К.С. Мельник, Т.А. Берниковой, Т.С. Папиной, А.В. Кряхтунова, А.Г. Георгиади и др.), города оказывают влияние на качественные и количественные характеристики речного стока [1–5, 7, 12–20]. В большинстве случаев при прохождении водотока по территории населенного пункта фиксируется повышение содержания в воде нитратов, фосфатов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, вредоносных микроорганизмов.

Довольно интересное исследование в данном направлении провели А.Г. Георгиади, Е.О. Шарапова, А.О. Даниленко. Проанализировав данные гидрохимических мониторинговых наблюдений по основным рекам Центральной России за 2005–2019 гг., исследователи не только отметили ухудшение качества вод, но и ранжировали города по их влиянию на экологическое состояние водотоков. Ученые установили, что наиболее неблагоприятное воздействие оказывают Москва, Тула, Воскресенск и Донской [17]. Проведение подобных исследований важно не только для понимания фактической ситуации, но и для разработки мероприятий по оздоровлению городской среды и уменьшению антропогенной нагрузки на водные объекты.

Исходя из вышеизложенного сформулирована цель данной работы – дать комплексную оценку экологического состояния р. Салгир на территории Симферополя и на ее основе разработать предложения по снижению негативного воздействия данного населенного пункта на качественный состав воды данного водотока.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объекта исследования выбрана самая длинная река Крымского п-ова. Салгир относится к группе средних рек. Его протяженность, согласно [6], составляет 204 км, из них 19.8 км приходится на территорию столицы Крымского региона – г. Симферополь. Этот водоток интенсивно используется в качестве источника воды для питьевых, коммунально-бытовых и производственных нужд. От Салгира наполняются водой такие крупные водохозяйственные объекты, как Симферопольское водохранилище и Салгирская оросительная система.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование включало в себя решение следующих задач:

• анализ данных, полученных в ходе мониторинговых наблюдений Крымского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (КУГМС) за гидрологическими характеристиками в пункте наблюдения, расположенном вблизи с. Пионерского, и Центре лабораторного анализа и технических измерений (ЦЛАТИ) за качественным составом воды р. Салгир в период с 2015 по 2021 г., во время которого усилилась антропогенная нагрузка на местные водоисточники в связи с прекращением поставок днепровской воды по системе Северо-Крымского канала (СКК);
• расчеты коэффициента комплексности и удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ);
• проведение в 2022 г. полевых обследований, включая отбор проб воды, водотоков Салгир и Пет ровская балка на территории г. Симферополя;
• разработку предложений по снижению негативного воздействия г. Симферополя на экологическое состояние р. Салгир.

Расчет коэффициента комплексности и УКИЗВ проводился по шести точкам наблюдений ЦЛАТИ, расположенным на территории г. Симферополя (т. 1 – т. 4) и в районе с. Укромного (т. 5 и т. 6 рядом с местом сброса сточных вод с канализационных очистных сооружений г. Симферополя) в соответствии с РД 52.24.643–2002 [11]. Схема их расположения представлена на рис. 1. При расчете УКИЗВ учитывалось 18 показателей: O₂, БПК₅, ХПК, нефтепродукты, фенолы, аммоний солевой, нитриты, нитраты, фосфаты, хлориды, сульфаты, железо, марганец, никель, медь, кадмий, свинец и цинк.

 

Рис. 1. Картосхема территории расположения точек наблюдения за качественным составом р. Салгир.

 

В ходе полевых обследований акваторий и прибрежных зон водотоков в границах г. Симферополя отборы проб воды проводились по четырем точкам наблюдений (т. 2, т. 3 на Салгире и т. Б.и. и т. Б.у. соответственно на истоке и в устье водотока Петровская балка), при выборе мест расположения которых учитывалась схема размещения мониторинговой сети ЦЛАТИ. Отслеживались следующие показатели: O₂, БПК₅, нитраты, фосфаты, хлориды, сульфаты, железо, медь, кадмий, свинец, цинк, ОКБ, E.coli. Растворенный кислород определялся в полевых условиях с помощью портативного прибора “Актаком АТТ-3010”, солевой состав и тяжелые металлы – в сертифицированной лаборатории НИИСХ Крыма, биологическое потребление кислорода на 5 сут, наличие общих колиформных бактерий и кишечной палочки – в Центре гигиены и эпидемиологии в Республике Крым и городе федерального значения Севастополе.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Период с 2015 по 2021 г. характеризуется значительными колебаниями объемов формирующегося речного стока на входе в г. Симферополь (рис. 2).

 

Рис. 2. Среднегодовые значения расхода речного стока по пункту наблюдения, расположенному вблизи с. Пионерского, за 2015–2021 гг.

 

На рис. 2 максимальный среднегодовой расход воды по р. Салгир (1.94 м³/с) зафиксирован в 2017 г., а минимальный (0.09 м³/с) – в 2020 г. При этом суммарный объем попусков из Симферопольского водохранилища в 2017 г. составил ~12 млн м³ воды, а в 2020 г. был равен нулю. Рассмотрим, как повлияла водность года на изменение качественного состава воды по течению Салгира на территории г. Симферополя и в районе с. Укромного на примере этих двух лет. В табл. 1 представлена сводная информация по показателям, величины которых не соответствовали ПДК загрязняющих веществ в воде, принятым в соответствии с наиболее жесткими требованиями, изложенными в нормативной документации РФ, а именно в приказе Министерства сельского хозяйства РФ от 13.12.2016 [10] и СанПиНе 1.2.3685-21 [9].

 

Таблица 1. Сведенные данные по показателям, превышающим ПДК загрязняющих веществ в воде р. Салгир на территории г. Симферополя в 2017 и 2020 гг.

Пункт наблюдения	2017 г.		2020 г.
	показатель	максимальный уровень превышения ПДК	показатель	максимальный уровень превышения ПДК
т. 1	Железо марганец свинец	1.6 1.5 1.2	Аммоний солевой нитриты фосфаты кадмий марганец свинец цинк	1.7 6.1 2.6 2.7 2.3 2.7 1.2
т. 2	Нитраты цинк	1.1 1.5	Кадмий марганец цинк	4.0 4.7 3.9
т. 4	БПК5 нефтепродукты аммоний солевой нитриты нитраты фосфаты железо кадмий марганец медь цинк	1.7 1.6 2.4 4.8 1.1 1.8 3.1 1.6 3.0 27.0 1.1	БПК5 аммоний солевой нитриты нитраты фосфаты сульфаты кадмий марганец медь свинец цинк	2.7 9.8 4.8 1.2 4.2 1.9 6.2 7.1 11.0 3.0 4.4
т. 5	БПК5 ХПК нефтепродукты аммоний солевой нитриты нитраты фосфаты сульфаты железо марганец	4.0 1.3 1.6 1.7 4.1 1.1 1.2 1.3 1.8 1.6	БПК5 нитриты нитраты фосфаты сульфаты железо кадмий марганец свинец цинк	1.9 2.5 1.1 1.7 1.4 1.8 4.4 2.2 4.2 6.4
т. 6	О2 БПК5 ХПК нефтепродукты аммоний солевой нитриты нитраты фосфаты сульфаты железо цинк	1.7 4.8 1.9 2.9 3.3 9.3 1.1 50.5 1.5 2.2 28.0	БПК5 аммоний солевой нитриты нитраты фосфаты сульфаты кадмий марганец свинец цинк	3.1 6.2 41.2 1.9 48.5 1.4 3.8 2.3 4.2 5.4

 

По всем точкам наблюдения в 2017 и 2020 гг. было зафиксировано превышение ПДК минимум по двум показателям. В воде р. Салгир на территории г. Симферополя и с. Укромного фиксировалось очень высокое содержание аммония солевого, нитритов, фосфатов, тяжелых металлов. Кратность превышения ПДК загрязняющих веществ в воде колебалась от 1.1 до 50.5 раз.

Величина коэффициента комплексности загрязненности вод Салгира по точкам наблюдений в 2017 г. колебалась от 2.8 до 33.3%, а в 2020 г. – от 9.7 до 40.3% (рис. 3), т. е. негативное влияние городской среды на экологическое состояние водотока проявлялось как в маловодный, так и близкий к среднему по водности годы.

 

Рис. 3. Динамика коэффициента комплексности загрязненности воды по течению р. Салгир на территории г. Симферополя в 2017 и 2020 гг.

 

Так как по ряду точек наблюдений коэффициент комплексности загрязненности воды Салгира >10%, был проведен расчет УКИЗВ и определен критический показатель загрязненности (КПЗ) (табл. 2).

 

Таблица 2. Результаты комплексной оценки качества водных ресурсов р. Салгир

Пункт наблюдения	2017 г.			2020 г.
	УКИЗВ	КПЗ	класс, разряд	УКИЗВ	КПЗ	класс, разряд
т. 1	0.68	0	1	2.39	0	3а
т. 2	0.39	0	1	1.30	0	2
т. 3	3.90	1	4а	5.07	5	4г
т. 4	3.79	1	4а	4.60	3	4б
т. 5	2.57	0	3а	3.44	1	3б
т. 6	4.29	3	4б	4.79	2	4а

 

Как показывают результаты проведенных расчетов, состав вод Салгира на территории г. Симферополя и с. Укромного претерпевает существенные изменения. Класс качества повышается минимум на две позиции. Основные скачки при этом отмечаются на участке между т. 2 и т. 3, а также т. 5 и т. 6. Основная причина зафиксированного ухудшения качества воды на территории с. Укромного – сбросы сточных вод с канализационных очистных сооружений г. Симферополя, что, в свою очередь, свидетельствует о необходимости проведения на них капитальных ремонтных работ или полной реконструкции. В отношении участка реки между т. 2 и т. 3 с высокой долей вероятности ухудшение качества вод обусловлено сочетанием следующих причин. Высокое содержание в воде тяжелых металлов и нефтепродуктов обусловлено их смывом с селитебных территорий. Симферополь в недостаточной мере обеспечен системами ливневой канализации. Ее фактическая протяженность составляет 37 км, а согласно Постановлению администрации г. Симферополя Республики Крым от 20.12.2016 [8], необходимо, исходя из размеров города, особенностей его месторасположения и рельефа, – 237 км. Кроме того, собираемые ливневые воды не проходят очистку, поэтому частично решается только проблема подтопления низинных участков, а не загрязнения водных объектов смывами с селитебных территорий. Еще одна вероятная причина ухудшения качества вод – недостаточная канализованность Симферополя. К услугам централизованного водоотведения подключено ~70% населения. Наиболее неблагоприятная обстановка по канализованности складывается на территориях водосборных бассейнов водотоков Петровская Балка, Абдалки, Славянки. К примеру, по Петровской Балке не канализована практически вся территория. В совокупности с изношенностью сетей водоотведения (табл. 3) это влечет за собой загрязнение речного стока сточными водами.

 

Таблица 3. Состояние сетей водоотведения г. Симферополя

Район города	Протяженность сетей водоотведения, км
	всего	в ветхом и аварийном состоянии
Центральный	202.24	161.82
Железнодорожный	120.04	96.54
Киевский	148.05	85.95
Итого	470.33	344.31

 

Для подтверждения данной гипотезы в 2022 г. были взяты пробы воды из Салгира и его притока Петровской балки, которая впадает между т. 2 и т. 3. Результаты исследования сведены в табл. 4.

 

Таблица 4. Результаты анализа проб воды, отобранной из р. Салгир и водотока Петровская балка в июле 2022 г.

Показатель	Единицы измерения	Содержание
		т. 2	т. Б.и.	т. Б.у.	т. 3
О2	мг/дм3	7.4	11.0	9.8	6.2
БПК5	мгО2/дм3	1.5	2.2	1.9	1.5
ОКБ	КОЕ/100 см3	0.0	7.5	33.0	44.0
E.coli	КОЕ/100 см3	0.0	7.5	33.0	44.0
Нитраты	мг/дм3	7.1	221.9	212.2	45.2
Хлориды	мг/дм3	21.3	110.1	95.9	56.8
Сульфаты	мг/дм3	41.7	172.2	144.0	72.6
Фосфаты	мг/дм3	<0.05	0.4	1.1	0.2
Медь	мг/дм3	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
Свинец	мг/дм3	<0.004	<0.004	<0.004	<0.004
Цинк	мг/дм3	0.003	0.009	0.009	0.004
Кадмий	мг/дм3	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001
Железо	мг/дм3	0.069	0.070	0.026	0.050

 

По водотоку Петровская балка в 2022 г. было зафиксировано очень высокое содержание в воде нитратов (>200 мг/дм³) и присутствие кишечной палочки, что свидетельствует о загрязнении данного водного объекта неочищенными коммунально-бытовыми стоками. Это, в свою очередь, негативно отразилось и на качестве вод Салгира ниже впадения данного притока.

Кроме того, в ходе полевого обследования акваторий и прибрежных зон водотоков Салгир и Петровская балка на территории г. Симферополя был зафиксирован ряд нарушений водного законодательства РФ: замусоривание и устройство свалок, застройка неканализованными домовладениями, отсутствие свободного доступа к водотоку и др. Все это в совокупности не только способствует ухудшению качества вод, но и снижает рекреационную привлекательность водных объектов.

ВЫВОДЫ

По результатам исследования в условиях усиления дефицита водных ресурсов на территории Республики Крым, обусловленного перекрытием внешнего водоисточника, негативное влияние г. Симферополя на качество вод р. Салгир проявилось как в маловодный, так и близкий к среднему по водности годы. Основные причины этого следующие: низкий уровень очистки коммунально-бытовых стоков, обусловленный техническим состоянием канализационных очистных сооружений; недостаточный охват территории населенного пункта системами централизованного водоотведения и высокий уровень их изношенности; смывы с селитебной территории.

Для устранения зафиксированной неблагоприятной экологической обстановки в перечень первоочередных мероприятий, направленных на снижение негативного воздействия г. Симферополя на экологическое состояние р. Салгир, целесообразно включить следующие:

• расчистку водоохранной зоны водотока Петровская балка от скопления мусора;
• реконструкцию и расширение систем централизованного водоотведения;
• оснащение территории населенного пункта дополнительными системами сбора, отведения и очистки ливневого стока;
• проведение капитального ремонта или при необходимости полное переоснащение и модернизация городских канализационных очистных сооружений Симферополя.

 

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект 22-27-20062, https://rscf.ru/project/22-27-20062/).

About the authors

V. S. Tarasenko

FSBSI “Research Institute of Agriculture of Crimea”

Email: Volkova.natalya12@yandex.com
Russian Federation, Simferopol, 295043

N. E. Volkova

FSBSI “Research Institute of Agriculture of Crimea”

Author for correspondence.
Email: Volkova.natalya12@yandex.com
Russian Federation, Simferopol, 295043

V. S. Pashtetsky

FSBSI “Research Institute of Agriculture of Crimea”

Email: Volkova.natalya12@yandex.com
Russian Federation, Simferopol, 295043

A. A. Manzhos

FSBSI “Research Institute of Agriculture of Crimea”

Email: Volkova.natalya12@yandex.com
Russian Federation, Simferopol, 295043

References

Supplementary files