Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

СОДЕРЖАНИЕ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (АЗОТ И ФОСФОР) В ВОДЕ ОЗЕРА КЕНОН – ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ ТЭЦ-1

Цыбекмитова Г.Ц. 1
1 Институт природных ресурсов
Циклические климатические изменения, проявляющиеся как многоводные и маловодные годы, отражаются на экологическом состоянии водоема. В маловодные годы уровень содержания азота и фосфора в водоеме всецело зависит от внутриводоемных биохимических процессов разложения органического вещества. В многоводные годы привнос органических веществ с водосборной площади водоема увеличивает концентрации азота и фосфора, зачастую превышающих ПДК веществ рыбохозяйственных водоемов.
водоем-охладитель
азот
фосфор
амилаза
протеазы
органические вещества
1. Базарова Б.Б. Многолетние изменения растительности озера Кенон // Известия Иркутского государственного университета. 2012. Т. 5, № 4. С. 18-23.
2. Иванов А.В., Трофимова Л.Н. Гидрохимия озер Центрального Забайкалья. – Владивосток: Дальневосточное книжное изд-во, 1982. 140 с.
3. Корнеева Г.А. Оценка функционального состояния морской воды Черного моря по уровню гидрологических ферментативных активностей // Известия РАН. Серия биологическая. 1993. № 6. С. 909–913.
4. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / под ред. А.Д. Семёнова. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 540 с.
5. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод.
6. Сихынбаева Ж.С., Шакиров Б.С., Жолдасбекова К.А., Ашитова Н.Ж. Некоторые вопросы о воздействие энергетики на окружающую среду // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 3. С. 89-90.
7. Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 № 20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» // Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.geotochka.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=973&Itemid=973.
8. Усманова Л.И. Современное химико-экологическое состояние оз. Кенон – водоема-охладителя Читинской ТЭЦ-1 // Геологическая эволюция взаимодействия воды с горными породами: тезисы докл. Всерос. конф. с участием иностранных ученых. Томск: Изд-во НТЛ, 2012. С. 179-181.
9. Шишкин Б.А., Локоть Л.И. Режим биогенных элементов и продукция фитопланктона озера Кенон // Лимнологические исследования в Забайкалье / Ученые записки Забайкальского филиала Географического общества СССР. Чита: РИС ЗФ ГО СССР, 1973. С. 28-48.

О загрязняющем окружающую среду воздействии ТЭЦ, находящихся в городской черте, пишут многие исследователи. В частности, в работе [6] авторы отмечают, что атмосфера загрязняется пылью, вредными веществами и паром. При мощности станции 1 млн. квт в отходы идут 50 млн. м3 сточных вод, обогащенных 52 т серной кислоты, 26 т хлоридов, 41 т фосфатов, 500 т твердой взвеси и 360 т золы, складирующихся в отвалы.

Озеро Кенон относится к бассейну Верхнего Амура, расположено в черте г. Читы, с 1965 г. используется в качестве водоема-охладителя ТЭЦ-1. Для поддержания уровенного режима озера (653 м) производится подкачка воды из реки Ингода. Работа ТЭЦ-1 оказывает влияние на окружающую среду, в том числе и на экосистему оз. Кенон. Среднегодовая минерализация воды в 1950-х гг. соответствующая 420 мг/л, к настоящему времени увеличилась до 588 мг/л. Состав вод озера из гидрокарбонатно-натриевого трансформировалась в трехкомпонентный: сульфатно-гидрокарбонатно-хлоридный натриево-кальциево-магниевый [8].

Целью данной работы является анализ состояния озера Кенон по концентрации в воде биогенных элементов (азот и фосфор) как важнейших компонентов природных вод, определяющих биологическую продуктивность водных объектов.

Материалы и методы исследования

Отбор проб и определение содержания азота и фосфора проводили общепринятыми в гидрохимии методами [4], ферментативную активность воды определяли по методике [3]. Ферментативная активность водных экосистем указывает на степень гидролиза (распада) высокомолекулярных органических веществ: протеолитическая активность – степень распада белка (в водных экосистемах – это составная часть животных организмов), а амилолитическая – степень распада углеводов (растительных организмов). При распаде органических веществ в воду поступают питательные вещества для жизни и деятельности живых организмов. Неиспользованные продукты распада выпадают в осадок и в последующем они также могут вовлекаться в круговорот веществ. Количество атмосферных осадков и изменения концентрации общего фосфора представлены на основе данных ГУ «Читинский ЦГМС-Р».

Наблюдения проводили по пяти станциям: четыре по периметру и одна в центре озера (рис. 1). На станции «Центр» пробы отбирали в трех горизонтах: поверхность (пов.) – зона прозрачности – дно. По остальным станциям в двух горизонтах: пов. – дно.

zum1.tif

Рис. 1. Карта-схема мест отбора проб воды [6]. Станции: 1 – Усть-Кадалинка, 2 – район сброса ТЭЦ, 3 – центр, 4 – КСК, 5 – Нефтебаза

Результаты исследования и их обсуждение

Общая сумма минеральных форм азота показана на рис. 2. Наибольшее количество ионов аммония, нитритов и нитратов отмечается в июле 2011 г., когда их концентрация изменяется от 0,132 до 0,197 мг/л с наибольшим его содержанием на станции «КСК», наиболее пологий берег озера.

В период осеннего половодья происходит значительное возрастание минеральных форм азота. Из неорганических соединений азота преобладают ионы аммония. В августе 2011 г. береговая линия была насыщена аммонийными формами азота и соответствовала: на ст. Усть-Кадалинка – 0,075 мг/л (пов.) и 0,060 (дно) мг/л, на ст. «Нефтебаза» – 0,010 (пов.) и 0,075 (дно) мг/л. ПДК ионов аммония для рыбохозяйственных водоемов составляет 0,5 мг/л [7]. Повышенная концентрация ионов аммония на данных станциях по сравнению с остальными результатами наблюдений показывает об активных внутриводоемных биохимических процессах.

Повышенное содержание аммонийного азота отмечается и в августе 2010 г., когда в среднем концентрация аммонийных ионов соответствовала 0,110 мг/л за счет его высокого содержания в воде наблюдаемых станций: «ТЭЦ» – 0,090 (пов.) и 0,040 (дно) мг/л; «Центр» – 0,110 (пов.), 0,300 (1,5 м), 0,105 (3,0 м) и 0,085 (дно) мг/л; «Нефтебаза» – 0,040 (пов.) и 0,90 (дно) мг/л.

Минеральные формы азота соответствует следующим соотношениям: 57 %– на ионы аммония, 22 %– на нитраты и 6 %– на нитриты. В исследованиях 1970-х годов [9] данное соотношение приблизительно соответствует нашим результатам: 66 % ионов аммония, 31 %нитратов и 9 % нитритов. Высокое содержание аммонийных форм азота указывает на способность экосистемы к разложению органических веществ. Таким образом, в экосистеме не происходит дальнейшего накопления органических веществ. Повышение содержания аммонийного азота указывает на усиление процессов распада накопившегося за лето органического вещества, подтверждением которого может служить высокая ферментативная активность воды, особенно с июня по сентябрь 2010 г. (рис. 3).

zum2.tif

Рис. 2. Концентрация сумм минеральных форм азота в оз. Кенон (мг/л)

zum3.tif

Рис. 3. Ферментативная активность воды (ф. ед. – ферментативные единицы) и окисляемость органических веществ (мг/л) в воде оз. Кенон

Повышенное значение активности амилазы мы отмечаем в августе 2010 г. в районе нефтебазы, в августе 2011 г. – на станции «Усть-Кадалинка». Возможно, это связано с ростом и распадом макрофитов [1]. В 2012 г. за исследованные месяцы (март, май и июнь) в среднем амилолитическая активность не превышает среднего уровня активности за предыдущие годы.

Протеолитическая ферментативная активность в 2011-2012 гг. варьирует от 0 до 251 ф.ед. Почти по всем станциям наблюдений летом и осенью она увеличивается в придонных слоях воды, что связано с процессами биохимического разложения органических веществ. Это указывает на интенсивность процессов седиментации. Отмечаемые по некоторым станциям увеличение значения протеолитической активности поверхностных слоев воды может быть связано с повышенной плотностью фито- и бактериопланктона в данных горизонтах, например, в августе 2011 г. на станции «ТЭЦ», в июне 2010 г. и июль 2011 г. на станции «Нефтебаза». Процессы превышения привноса органических веществ (ОВ) с водосборной площади в летнее время 2010-2012 гг., которые могли иметь место при высоких концентрациях ОВ, принимать во внимание не приходится, так как соотношение перманганатной окисляемости к бихроматной не превышает 40 : в 2010 г. оно составляет в среднем 23 и в 2011-2012 гг. – 31 (рис. 3). Таким образом, органическое вещество в воде оз. Кенон автохтонного происхождения.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов в пунктах питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг/л; в зонах рекреации водных объектов допускается величина ХПК до 30 мгО/л [5]. В оз. Кенон бихроматная окисляемость варьирует от 12,8 до 31,82 мг/л. Высокое содержание бихроматной окисляемости в наших исследованиях коррелирует с высоким содержанием аммонийных ионов. Исходя из представленных значений ХПК, вода озера характеризуется как «грязная» в 2011 г. и в марте 2012 г., «очень грязная» – в 2010 г. В работе [2] отмечены более высокие концентрации органического вещества (бихроматная окисляемость 60-80 мгО/л) в воде оз. Кенон. По результатам наших исследований 2010-2012 гг. данный показатель примерно в 3 раза меньше в виду того, что органическое вещество автохтонного происхождения, а не за счет поступления из водосбора. Это связано с засушливым периодом исследованных лет, когда отмечается пониженный уровень атмосферных осадков и снижение стока из водосборной площади

Содержание органических веществ по перманганатной окисляемости (ПОК) выше 2 мг/л свидетельствует о содержании в воде легко окисляющихся органических соединений. При этом окисляемость перманганатная должна быть не выше 5-7 мг/л для рыбохозяйственных водоемов [5]. По нашим исследованиям 2010 г. среднее значение ПОК находятся в пределах ПДК для данных водоемов.

Анализ данных по атмосферным осадкам, выпавшим на водосборный бассейн оз. Кенон показал, что наибольшее количество осадков наблюдалось за 1997-1998 гг. и 2000-2003 гг. (рис. 4).

zum4.tif

Рис. 4. Количество атмосферных осадков

Сравнение количества атмосферных осадков, выпавших на водосборный бассейн и изменение концентрации общего фосфора в воде оз. Кенон показывает, что высокие содержания их отмечаются в периоды наибольших осадков (рис. 5).

zum5.tif

Рис. 5. Изменение концентрации общего фосфора

По исследованиям 70-х годов 20 в. [9] отмечено в воде преобладание почти в два раза органического фосфора, чем минерального (отношение их концентрации составляло 1,9). По нашим исследованиям 2010-2012 гг. данное соотношение соответствовало 1,02, т.е. практически равное содержание как органического, так и минерального фосфора. Таким образом, в равной степени происходят продукционно-деструкционные процессы, что характерно для стабильной экосистемы.

Заключение

Циклические климатические изменения, проявляющиеся как многоводные и маловодные годы, отражаются на экологическом состоянии водоема. В маловодные годы уровень содержания азота и фосфора в водоеме всецело зависит от внутриводоемных биохимических процессов разложения органического вещества. В многоводные годы привнос органических веществ с водосборной площади водоема увеличивает концентрации азота и фосфора, зачастую превышающих ПДК веществ рыбохозяйственных водоемов.

Исследования ферментативной активности воды показывают, что повышение амилолитической и протеолитической активности мы отмечаем в большей степени в придонных и в меньшей степени в поверхностных горизонтах. Следовательно, в придонных слоях воды происходят активнее процессы разложения и образования органических веществ как растительного, так и животного происхождения.

Также нами установлено, что в 2010-2012 гг. органическое вещество в большей степени автохтонного характера, что коррелирует с уровнем осадков, выпавших на водосборную площадь водоема.

Работа выполнена при финансовой поддержке проекта РФФИ № 14-05-98013 р_Сибирь_а.


Библиографическая ссылка

Цыбекмитова Г.Ц. СОДЕРЖАНИЕ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (АЗОТ И ФОСФОР) В ВОДЕ ОЗЕРА КЕНОН – ВОДОЕМА-ОХЛАДИТЕЛЯ ТЭЦ-1 // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 7. – С. 39-43;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=5385 (дата обращения: 19.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074