XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Урбанизация создает комплекс экологических проблем, среди которых загрязнение водных объектов поступлением очищенных сточных вод и поверхностного стока. В современном мире большая часть водных объектов неспособны поддерживать биологическое разнообразие, сложившееся в результате длительной эволюции. Деградацию водных объектов можно приостановить или предотвратить целенаправленным воздействием на факторы, способствующие такому процессу.

Целью данного исследования является эколого-аналитическая оценка поверхностного водоема г. Якутска.

В соответствии с целью поставлены задачи: изучить основные виды и источники загрязнения городских водных объектов и их физико-химические свойства; провести эколого-аналитический анализ качества водной среды на территории озера Солдатское; предложить концепции природоохранного и инженерно-технического обустройства.

Основные виды и источники загрязнения городских водных объектов. Водные объекты городской среды загрязняются потоками хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод жилищно-коммунального хозяйства и предприятий промышленности. Перед сбрасыванием они должны проходить очистку на очистных сооружениях биологическим или механическим способами. Большую роль в загрязнении водных объектов играют поверхностные стоки с городских территорий [2].

Группы загрязнений – материальные и энергетические.

Материальные загрязнения. Включают механические, химические и биологические загрязнения [1].

При механическом загрязнении в воду попадают механические примеси (песок, шлам, ил и др.) и бытовые отходы, которые способны ухудшать органолептические показатели вод [2].

Химическими загрязнениями являются всевозможные газообразные, жидкие и твердые, химические соединения и элементы, которые при попадании в водную среду загрязняют ее и вступают во взаимодействие с окружающей средой.

Биологические загрязнения вызваны видами организмов, появившихся в воде при антропогенном воздействии и наносящих вред человеку и окружающей среде [3]. При бактериальном загрязнении в воде появляются патогенные бактерии, вирусы, грибы, простейшие и др. Не является постоянным. Меняется в зависимости от условий среды [4].

Энергетические или физические загрязнения - виды энергии: тепло, вибрация, шум, электромагнитные поля, ионизирующее излучение. Выбросы автотранспорта негативно влияют непосредственной близостью источников загрязнения к водным объектам [1].

Радиоактивное загрязнение опасно даже при малых концентрациях радиоактивных веществ. Они попадают в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов, захоронении их на дне и др.

Тепловое загрязнение связано с повышением температуры вод. При повышении температуры происходит изменение газового и химического состава воды, что ведет к размножению анаэробных бактерий и выделению ядовитых газов — сероводорода, метана. Одновременно происходит «цветение» воды, вследствие ускоренного развития микрофлоры и микрофауны, что способствует развитию других видов загрязнения [2].

Озеро Солдатское. Протяженность озера - 313,86 м, площадь - 667,46 м. В советские годы 140-й квартал (у Солдатского озера, возле улицы Богатырева) был признан особой экологической зоной. С 2015 года поселились ондатры. Весной, вначале лета там остановка у многих птиц (кулики, поручейники, маленькие стрижи, которые летят на север, иногда залетают крачки).

Рядом с озером проходят две активные автомагистрали. По статье 65 ВК сказано, что ширина водоохранной зоны озера устанавливается в размере 50 метров, но границы предоставленного земельного участка был смещен в сторону озера на 30 метров.

Озеро Солдатское находится на стадии заболачивания и достаточно высокую нагрузку, существенными загрязнения являются хозяйство населения, в которых имеется вредных соединений, торговыми и пищевыми интенсивное автотранспорта по Богатырева и Губина.

Вода озера Солдатское имеет неблагоприятный газовый режим, большое содержание железа (0,38 мг/дм³) и натрия (175,6 мг/дм³). Если рассмотреть по отдельности показатели химических веществ озера Солдатское, водородный показатель находится в пределах от 7,76-8,27 в сторону щелочной реакции, соответственно гидрокарбонатного состава. При норме прозрачности от 16,5 до 30 содержание взвешенных веществ колеблется от 12 до 26 мг/дм³ при ПДК – 0,75, что показывает значительное содержание органических и неорганических веществ и других микроорганизмов. Превышало нормы содержание растворенного кислорода (8,03 мг/дм³) и БПК (7,57 мг/дм³) в 2014 году, говорит о повышенном содержании гидробионтов и растительности. Содержание нефтепродуктов в 2015 г. (0,176 мг/дм³) и содержание фенолов в 2016 г. (0,009 мг/дм³) во много раз превышают предельно допустимые концентрации, это обуславливает ускорение процесса метаболизма водных организмов, при биохимическом распаде и трансформации органических веществ, протекающих как в водной толще, так и в донных отложениях.

В озере Солдатское содержание солей увеличилось в 2016 году, вода озера не соответствует санитарным нормам по показателям аммония-иона (3,95 мг/дм³ по 8,88 мг/дм³). При растворении в воде газа - аммиака (NH₃), накапливается аммония-ион, который образуется при биохимическом распаде азотсодержащих органических соединений. Предполагаемый источник - поверхностным и подземным сток, атмосферными осадками, сточные воды. В период с 2013 - 2016 года наблюдается значительное увеличение концентрации ионов цинка (от 0,23 мг/дм³ до 0,0071 мг/дм³) и марганца (от 0,308 мг/дм³ до 0,034 мг/дм³).

Превышение содержания щелочных металлов – калия. Содержание калия варьируется от 17,06 мг/дм³ до 26,55 мг/дм³. Это говорит о поступлении в поверхностные воды геологических пород (полевой шпат, слюда) и растворимых солей, биологических процессов, протекающих в коре выветривания и почвах, хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами.

Основными источниками загрязнения озера являются близкое расположение благоустроенных многоэтажных домов (30%), административные здания (24%), частично благоустроенные дома (18%) и мостовая автодорога над озером по ул.Богатырева.

Природоохранное и инженерно-техническое обустройство. Существует необходимость создания новых методологий, позволяющих при разработке проектов сохранения и восстановления малых водных объектов осуществлять комплексное решение экологических и инженерно-мелиоративных задач с применением специальных технически совершенных и рентабельных систем для поддержания качества воды. Но, сугубо технический подход к решению данной задачи является малоэффективным.

Проблема восстановления природно-территориального комплекса городских водных объектов на сегодняшний день носит двойственный характер. С одной стороны, требуется модернизация технически совершенных систем, полностью отвечающих требованиям тех или иных нормативов по ПДК загрязняющих веществ в водных объектах и, соответственно, по степени очистки воды. С другой — сам Природный комплекс с водными объектами нуждается в современном и грамотном ландшафтно-экологическом обустройстве.

Бактерии анаэробные и аэробные уже есть в любом водоеме. Скорость переработки анаэробными бактериями в разы ниже чем аэробными. В условиях Якутска при почти нулевой температуре у дна эта скорость еще падает. Конечно какую-то пользу эти бактерии принесут, но с аэрацией не сравнить.

Аэрирование — это процесс принудительного насыщения воздухом, азотом или другими газами жидких или рыхлых твердых продуктов с целью придания им новых потребительских свойств [5].

Есть решение - насыщение водоема кислородом способом аэрации. Повышение организованного естественного воздухообмена.

При организации компостирования аэробным способом, аэрацией называют процесс обогащения компонентов компоста кислородом. Аэрация компоста осуществляется с помощью специального оборудования - аэратора.

Аэрация осуществляется распылением воды (жидкости) в воздухе. Аэрация является основой процесса очистки стоков в биологических очистных сооружениях (аэротенках, аэрофильтрах, биофильтрах).

Применяется несколько видов аэрации:

Напорная аэрация — применяется в комбинации с компрессорами. Аэрация проводится в закрытой ёмкости под давлением, созданным первоначальным нагнетанием воды и компрессором.

Напорный способ аэрации водоема - это проложить по дну озера аэраторы (труба с дырочками) и с помощью компрессора нагнетать воздух. Происходит перемешивание и насыщение воды кислородом. Водоем быстрее прогревается, происходит активный рост аэробных бактерий. Органика окисляется, водоем светлеет. Продолжительность обработки от двух недель до месяца в зависимости от размера водоема и мощности компрессора.

Таким образом, устойчивое улучшение экологического состояния городских водных объектов может быть достигнуто только за счет совершенствования технологий очистки и разработки принципов и эффективных способов экологического регулирования.

В современном мире состояние качества воды в водных объектах остается важной характеристикой экологического состояния окружающей среды. Водные объекты представляют собой биологически сбалансированную экологическую систему настроенную на самоочищение. Но в пределах урбанизированных территорий это естественное состояние баланса обычно нарушено в результате старения водоема, накапливания органики, так и в результате интенсивного загрязнения водоема органическими веществами, что приводит к снижению процессов сомоочищения, эвтрофикации и заболачиванию водоема.

В данной работе проведены исследования эколого-аналитической оценки загрязнения природных объектов на урбанизированной территории. Химический анализ озера Солдатское выполнены нами в лаборатории РИАЦЭМ общепринятыми стандартными методами исследований ПНД Ф, которые приведены в главе методы исследований для определения экологической оценки по значению предельнo-допустимых концентраций веществ в воде водного объекта, определяющие состав и свойства воды, оцениваемые химическими показателями.

Чтобы п дальнейшее ухудшение озера, сохранить озера для грядущих необходимо принятие мер по а для этого нужно работу по установлению зоны.

Полученные нами аналитические данные об экологическом состоянии озера Солдатское являются основой при проведении комплексного экологического обоснования для установления водоохранной зоны и природоохранного инженерно-технического благоустройства.

Литература

Информационный портал. Источники загрязнения и загрязнители городской среды [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

http://lekcion.ru/biznes/9324-istochniki-zagryazneniya-i-zagryazniteli-gorodskoy-sredi.html

Экология. Справочник. Виды загрязнения вод. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru-ecology.info/post/102752600090005/

Студопедия. Загрязнение окружающей среды. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://studopedia.su/2_57179_zagryaznenie-okruzhayushchey-sredi.html

Экологический портал. Загрязнение гидросферы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ecology-portal.ru/publ/9-1-0-305

Аэрация воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.