Исток реки Иртыш находится на юго-западной части склонов Монгольского Алатау. Река Иртыш – самый большой приток р. Оби, площадь его бассейна ≈ 1592 000 км2, а длина достигает 4331 км. Наиболее крупные левобережные притоки р.Иртыш это р. Тобол, р. Ишим, р. Конда, правобережные р. Тара, р. Демьянка. Район исследований находится в зоне тайги, что обуславливает небольшое количество тепла и избыток влаги, в результате чего формируется значительное количество болот, озер и заболоченных территорий. Согласно данным [4] на территории Западной Сибири в таежной зоне речной сток наполовину формируется из атмосферных осадков за счет снегового таяния. Высокая степень заболоченности водосборной площади также играет немаловажную роль в формировании речного стока и его качества. Для реки Иртыш на исследуемом участке, характерны ежегодное весеннее половодье, летне-осенняя межень, которая может, которая может нарушаться длительными осадками, вызывающими паводки и зимняя межень. Весеннее половодье начинается в конце марта – начале апреля, максимумы половодья могут происходить при ледовых заторах на реке, что происходит во второй половине апреля, летне-осенняя межень начинается в конце июля и заканчивается в конце сентября. Распределение годового стока 66,7 % – весна, 33,3 % – лето, осень, зима [4].
На исследуемой территории согласно данным [5] умеренно-континентальный климат, в течение всего года возможны резкие температурные перепады. Наиболее низкие температуры воздуха –36–44°С, наиболее высокие +36 +42°С, годовое количество осадков 400–450 мм. Набольшая часть стока наносов происходит в период весеннего половодья [5].
Химический состав. Согласно исследованиям [6], химический состав Иртыша, в пределах участка от г. Тобольска до устья, относительно постоянен. Вода является среднеминерализованной, средней жесткости и относится к гидрокарбонатному классу. Общая сумма ионов в воде у г. Тобольска значительно выше, чем у Ханты-Мансийска. Это происходит за счет того, что в Иртыш у г.Тобольска впадает приток – р. Тобол, которая привносит воду с повышенной минерализацией.Общая минерализация и состав вод Иртыша подвержен изменениям в периоды годовой динамики. В период закрытой воды общее количество ионов в окрестностях г. Тобольска достигает 353 мг/л, возле г. Ханты-Мансийска – 339 мг/л. Основа солевого состава вод реки Иртыш это гидрокарбонаты. В период зимней межени их количество находится в пределах 178–182 мг/л, кальция 37,5 – 38,9 мг/л, хлоридов 20,5 – 24,8 мг/л, магния 11,6–13,2 мг/л. Величина показателя рН находится в пределах значений 6,2–7,9. Минимальные значения отмечаются в подледный период, когда возрастает количество свободной углекислоты.
Согласно ранее выполненным гидрохимическим исследованиям(2008 г) сотрудниками лаборатории экотоксикологии ТКНС УрО РАН, вода в р. Иртыш (ниже г.Тобольска) имеет следующий состав: хлорид-ионы 26,46 – 27,99 мг/л, свободная углекислота 4,41 мг/л, железо общее 0,75–1,39 мг/л, кислород 6,87–6,99 мг/л, кальций 20,44–21,24 мг/л, магний 6,57–7,30 мг/л. Величина показателя рН находится в пределах 8,89–8,96. Содержание сероводорода в пробах воды было в пределах 2,54–3,20 мг/л. Щелочность в этот период исследований составила 1,77–1,82 мг∙Э. Значение бикарбонатной окисляемости находилось на уровне 155,76–160,16 мг СО2/л, перманганатной окисляемости 11,6–13,92 мг О2/л. Количество сульфатов находилось в пределах 22,91–27,67 мг/л.
Биогенный состав. Согласно данным исследователей [6], воды Иртыша содержат все формы минерального азота, при этом наибольшая доля у ионов аммония, максимальное значение которых наблюдается в многоводные годы и достигает значений 0,13–2,26 мг/л у г.Тобольска и 0,46–1,86 мг/л у г. Ханты-Мансийска. Количество нитратов в период «закрытой» воды достигает максимума при значениях 0,5–0,77 мг/л, минимум же 0,01–0,06 мг/л отмечен в период отсутствия ледового покрова. Количество нитрит-ионов в годовой динамике находится в пределах от тысячных до сотых долей мг. Количество фосфатов-ионов достигает значений 0,05–0,28 мг/л. Результаты исследований сотрудников ТКНС УрО РАН характеризуют биогенный состав вод Иртыша подобным образом: количество ионов аммония и аммиака 1–1,23 мг/л, нитритов 0,015–0,08 мг/л, нитратов 0,88–1,45 мг/л, фосфатов 0,116–0,119 мг/л.
Хозяйственная деятельность и загрязнение. В бассейне р. Иртыш в 7 субъектах РФ проживает почти 11 млн.человек, в том числе в городах и городских поселениях – 75 %, в сельских населенных пунктах 25 % [10]. Согласно данным [9] в бассейне р.Иртыш имеется более 950 выпусков сточных вод, в том числе в р. Тобол – 688, в р. Иртыш – 248, в р. Ишим – 17. По характеру поступления в р. Иртыш различают точечный сброс загрязняющих веществ – со сточными водами и диффузное поступление. Точечный сброс осуществляется, канализационными и дренажными системами. Крупным источником загрязнения вод р.Иртыш являются поверхностные воды с территории промышленных площадок, а также населенных пунктов. Часть этих сточных вод отводится ливневой канализацией, большая часть этих вод поступает в водные объекты по естественным понижениям [10].По данным Нижнеобского бассейнового водного управления [10] всего в речную сеть бассейна р.Иртыш в 2005 г. было сброшено 2,1 км3 сточных вод. Всего по данным статистической отчетности по форме 2ТП-водхоз в бассейне р. Иртыш сброс ливневых вод за 2005 г составил 26,8 млн м3, в том числе сброс в речную сеть – 24,4 млн м3, озера – 1,8 млн м3, болота – 0,6 млн м3.
Поступление нефтепродуктов и хлоридов имеет техногенный характер. Высокие концентрации нефтепродуктов характерно для воды Иртыша на протяжении уже более 50 лет. Источники их поступления это сточные воды предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленности и аварийные разливы на трубопроводном транспорте. Периодически наблюдаются экстремально высокие концентрации нефтепродуктов в воде, например в период летне-осенней межени 1998 г, 93–173 ПДК. Периодически в районе п. Горноправдинск фиксируются экстремально высокие уровни концентрации нефтепродуктов: в 1997 г. – 185 ПДК; в 1999 г. – 158 ПДК; в 2000 г. – 161 ПДК [8].
Основные токсические вещества, занимающие первое место среди, загрязняющих, водоемы Обь-Иртышского бассейна – это нефть и ее производные. Пути и источники попадания в водоемы нефти и нефтепродуктов различны: это и бурение нефтяных скважин и переполнения амбаров нефтесодержащими буровыми растворами, разработка месторождений, порывы магистральных нефтепроводов и сборных коллекторов, при мойке автотранспорта в открытых водоемах, речной и маломерный флот. [6]. Основным источником поступления нефтепродуктов в р. Иртыш с 1960-х годов можно считать Омский нефтеперабатывающий завод.
Загрязняющие вещества от речного транспорта поступают в поверхностные воды во время утечек при транспортировке, авариях и при откачке балластной воды. Наряду с крупными судами источником загрязнения водных объектов является и маломерный флот. В процессе его эксплуатации в воду поступают летучие и нелетучие нефтепродукты, фенолы, ароматические углеводороды, при этом наиболее существенное влияние на качество воды оказывают нефтепродукты [10].
Приоритетные загрязняющие вещества в водах Обь – Иртышского бассейна.Основными загрязняющими веществами воды и донных отложений бассейна реки Иртыш [9]. Основываясь на большом количестве литературных данных [2,3,8–10] можно сказать, что основными загрязняющими веществами Иртыша, являются ТМ, мышьяк, НП, фенолы, аммонийный и нитритный азот, СПАВ и др. По данным [2] в районе г. Тобольска содержание нефтепродуктов достигает 7–74 ПДК, фенолов 2–7 ПДК, ионов железа 9–19 ПДК, меди 8–12 ПДК, цинка 2–4 ПДК, марганца 11–12 ПДК, азота аммонийного 2 ПДК, азота нитритного 6 ПДК. Материалы [9,10], представленные в таблице характеризуют превышение ПДК основных загрязнителей несколько больше: нефтепродукты 1–50 ПДК, фенолы 2–61 ПДК, железо 3–17 ПДК, медь 2–34 ПДК, цинк 1–7 ПДК, нитриты 1–4 ПДК, аммонийный азот и пестициды до 5 ПДК, марганец 3–24 ПДК.
Согласно работе [3] в период последних 20–30 лет содержание основных загрязняющих веществ в р.Иртыш следующее: нефтепродукты в районе г. Тобольска более 25–30 ПДК, железо – 10–12 ПДК, фенолы – 5–6 ПДК. Поступление в р. Иртыш хрома, меди и цинка имеет как природный, так и техногенный характер (сточные воды промышленных предприятий).
Донные отложения являются аккумулятором всех загрязнителей, в том числе нефтяных углеводородов, которые находясь во взвешенной фракции, рано или поздно оседают на дно водоема, где их распад значительно замедляется и они накапливаются в осадочном материале. Аккумулируя тяжелые металлы, донные отложения, являются информативным показатель качества вод [7].
В воде происходит изменение химических форм соединений металлов, аккумуляция их в гидробионтах [1]. Донные отложения это один из главных источников вторичного загрязнения. Самыми опасными поллютантами для речных биоценозов являются ртуть, свинец и кадмий. В результате изменения каких-либо физико-химических условий (например, рН, или растворенного кислорода и т.д.) соединения загрязнителей связанные с донными отложениями могут растворяться в воде, поступая в трофическую цепь и оказывая негативное воздействие на гидробионты. В связи с этим, вероятно, что донные осадки р.Иртыш содержат значительное количество различных загрязняющих веществ, оказывающих отрицательное воздействие на его водный биотоп в целом.
Анализируя данные [2,8,9], можно сказать, что вода Иртыша в нижнем течении устойчиво загрязнена железом, марганцем, периодически наблюдаются высокие концентрации меди, хрома, алюминия, цинка. Для нее характерно постоянное наличие средних и высоких концентраций нефтепродуктов, биогенных веществ, фосфатов и фенолов, периодическое превышение хлоридов над природным фоновым уровнем [8].
Содержание загрязняющих веществ в воде р. Иртыш, кратность ПДК [9,10]
|
Загрязняющие вещества |
ПДК, мг/л |
Годы наблюдений |
||||||||
|
1994 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2008 |
||
|
Фенол |
0,001 |
6–17 |
2–7 |
2–3 |
2–6 |
1–6 |
2–4 |
2–8 |
1–2 |
- |
|
Нефтепродукты |
0,05 |
12–50 |
7–94 |
1–43 |
4–12 |
3–8 |
1–8 |
до 12 |
2–8 |
1–12 |
|
Железо общее |
0,1 |
10–13 |
9–19 |
5–17 |
9–17 |
9–14 |
8–10 |
2–11 |
3–7 |
1–10 |
|
Медь |
0,01 |
8–15 |
8–12 |
4–26 |
5–15 |
6–24 |
5–34 |
3–5 |
6–15 |
3–15 |
|
Цинк |
0,01 |
7–3 |
2–4 |
5 |
1–4 |
9–14 |
8–10 |
2–11 |
3–7 |
0,5–4,0 |
|
Азот нитритный |
0,02 |
- |
- |
1 |
<1 |
0 |
0 |
<1 |
1–4 |
<1 |
|
Марганец |
0,001 |
- |
11–12 |
3–24 |
3–24 |
9–18 |
9–19 |
3–23 |
6–16 |
1–11 |
|
Азот аммонийный |
0,39 |
- |
- |
3–5 |
1–4 |
1–3 |
1–2 |
до 3 |
<1 |
<1 |
Таким образом, основные причины загрязнение вод бассейна р.Иртыш в пределах юга Тюменской области следующие [9,10]:
1. Физический износ оборудования: МП «Туртасское коммунальное предприятие», МП «Ивановское коммунальное предприятие», Бизинское МУП ЖКХ Тобольского района;
2. Поступление на очистку сточных вод в объемах или с концентрацией загрязняющих веществ, превышающих проектные параметры: ЛПДС «Демьянское» ОАО «Сибнефтепровод», ОАО «Российские железные дороги» ст. Демьянская.
3. Несоблюдение технологического режима эксплуатации: КОС пос. Сумкино, ООО «Тобольск-Нефтехим».
4. Несоответствие технологии очистки составу сточных вод: ОАО «Российские железные дороги» ст. Юность Комсомольская.
5. Отсутствие элементов доочистки сточных вод: МУП «Тобольский водоканал».
6. Трансграничный перенос загрязняющих веществ