Экологическая обстановка акватории Обводного канала



Городские поверхностные воды испытывают постоянное антропогенное давление. Источником их загрязнения является хозяйственная деятельность человека.

Эксплуатация водных ресурсов городского водного хозяйства заключается в их изъятии для хозяйственно питьевых нужд и использовании в технологических процессах воды. Поэтому проблема состояния акваторий рек и каналов, протекающих через территорию мегаполиса и принимающих на себя основное загрязнение, становится актуальной.

Объектом исследования был выбран Обводный канал, находящийся на территории промышленной зоны, и в течение всего времени своего существования служивший объектом для сброса промышленных, коммунально-бытовых, ливневых стоков [5]. Несмотря на закрытие ряда предприятий, активно работавших в советский период, в настоящее время вдоль набережной канала по-прежнему располагается большое количество промышленных объектов, в том числе ООО «Станке», занимающее территорию бывшего завода «Металлист» и производящее различные виды станков и оборудования, ООО ГСК «Красный треугольник» и ООО «Спецпластина», производящие и выпускающие резинотехнические изделия, ООО «Магнит плюс», выпускающее инструмент и оборудование для обработки металла на основе постоянных магнитов, и ряд других предприятий. По сравнению с советским периодом, их мощность сравнительно невелика. Тем не менее, их работа оказывает воздействие на экологическую обстановку окружающей их территории, в том числе, на состояние вод Обводного канала.

Целью нашей работы являлось изучение отдельных показателей состояния поверхностных и донных вод Обводного канала. Для этого были поставлены следующие задачи:

1. Произвести анализ специальной литературы, связанной с исследованием акватории Обводного канала
2. Определить участок акватории Обводного канала, предназначенный для изучения
3. Произвести отбор проб на выбранном участке
4. Определить водородный показатель анализируемой пробы
5. Определить наличие содержания ионов хлора и меди в воде.

Для отбора проб был выбран отрезок канала протяженностью 3,35 км от Гутуевского до Ново-Московского моста. Первый отбор проб был произведен поздней осенью, второй ранней весной после вскрытия вод канала ото льда. Для определения кислотности мы использовали pH-метр И-510с со стеклянным электродом.

Результаты анализа представлены в двух вариантах:

1. Результаты проб, отобранных поздней осенью
2. Результаты проб, отобранных ранней весной

Графическое изображение результатов отражено в таблице 1 и на диаграмме 1.

Таблица 1

Значения водородного показателя вточках отбора

Точка отбора	Поверхностные воды		Средние воды		Донные воды
	1 отбор (осень)	2 отбор (весна)	1 отбор (осень)	2 отбор (весна)	1 отбор (осень)	2 отбор (весна)
1. Ново-Московский мост	8,04	7,49	8,05	7,50	8,04	7,49
2. Варшавский мост	8,99	7,37	8,53	7,37	9,13	7,39
3. Балтийский мост	8,50	7,50	8,26	7,46	8,25	7,45
4. Краснооктябрьский мост	8,39	7,34	8,40	7,35	8,38	7,34
5. Таракановский мост	9,05	7,43	9,03	7,40	9,05	7,43
6. Борисов мост	8,86	7,46	8,79	7,49	8,86	7,47
7. Ново-Калинкин мост	7,62	7,24	7,68	7,32	7,86	7,25
8. Мост Степана-Разина	8,58	7,08	8,50	7,32	8,28	7,26
9. Гутуевский мост	8,99	7,05	7,54	7,15	7,53	7,23

Рис. 1. Диаграмма сравнения водородного показателя в точках первого отбора проб

В соответствии с полученными результатами, наиболее высокие показатели рН поверхностных вод характерны для точек отбора, расположенных в районах Таракановского, Варшавского и Гутуевского мостов. Здесь их величина достигает более 9.0 (щелочные воды). Наименьший показатель был определен в пробе, отобранной в районе Ново-Калинкина моста — 7,62 (нейтральные воды). Для поверхностных вод остальных точек отбора характерна слабощелочная реакция.

В пробах, отобранных в средней и придонной толще вод, значения водородного показателя мало отличаются от значений в поверхностных водах и колеблются в пределах 7,54–9,05, то есть имеют преимущественно слабощелочную реакцию среды.

Наибольший контраст между показателями проб, отобранных в различных толщах вод, наблюдается в районе Варшавского и Гутуевского мостов, но, тем не менее, реакция всех этих проб укладывается в категорию слабощелочных. По-видимому, превышение показателей в названных выше точках объясняется тем, что в воду могут попадать вещества, повышающие щелочность среды. На протяжении обводного канала есть различные автомобильные мойки и шиномонтажные центры, которые утилизируют использованную воду через канализацию. Вероятно, небольшая часть воды попадает в канал в обход канализации.

Рис. 2. Диаграмма сравнения водородного показателя в точках второго отбора проб

В свою очередь, результаты второго отбора проб, представленные на рисунке 2, значительно отличаются от результатов первого отбора. Измеренные показатели не выходят за пределы нейтральных величин и колеблются в пределах 6.5–7.5. Тем не менее, следует выделить пробы, отобранные близ Ново-Московского, Балтийского, Таракановского, и Борисова мостов, так как их водородный показатель находится вблизи 7.5, то есть в районе точки, за пределами которой реакция воды считается слабощелочной. Самые низкие показатели наблюдаются в точках, расположенных в районе Ново-Калинкина моста, моста Степана-Разина и Гутуевского моста.

Так как щелочность воды зависит от окружающей среды, то можно сделать вывод, что водородный показатель от Ново-Московского до Борисова мостов выше из-за попадания в канал использованной воды. Сбрасывать использованную воду, по-видимому, могут автомобильные мойки, различные шиномонтажные центры, заводы и другие предприятия, расположенные на данном отрезке. Но щелочность воды в данном случае скорее всего, определяется сбросами автомобильных моек, так как автомойки, чаще всего не оборудованы водоочистительными сооружениями. Анализируя полученные результаты второго отбора проб можно сделать предположение, что весной водородный показатель ниже, поскольку в холодное время года автомобильными мойками пользуются реже. Но с наступлением весны водородный показатель растет, т. к. потребность в мытье автомобиля резко увеличивается.

Важным показателем для определения состояния качества воды является определение количества содержащихся в ней ионов хлора. Хлорирование воды, как средство обеззараживания, пришло в Россию в 1908 году. Хлор использует большинство водопроводных станций, поскольку что этот метод эффективен и доступен. Однако хлор и хлоросодержащие соединения обладают высокой токсичностью, что требует повышенных требований к технике безопасности при работе с активным хлором [5]. Сбросы хлора и его соединений в окружающую среду обусловили высокую экологическую опасность. Так же хлор обладает высокой коррозионной активностью.

В 2009 году ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» отказался от использования хлора в целях обеззараживания воды. От самого хлора так и не отказались, а лишь стали использовать хлорид натрия [2].

В рамках нашей работы мы проверили наличие осевшего хлора в воде Обводного канала. Для определения показателя мы использовали титриметрический метод анализа.

Результаты титрования представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Результаты титриметрических измерений первого отбора

№Пробы	СmClмоль/л	mClмг/л
1. Ново-Московский мост	0,0026	4,615
2. Варшавский мост	0,003	5,325
3. Балтийский мост	0,0035	6,2125
4. Краснооктябрьский мост	0,005	8,875
5. Таракановский мост	0,0089	15,7975
6. Борисов мост	0,0075	13,3125
7. Ново-Калинкин мост	0,0071	12,6025
8. Мост Степана-Разина	0,0058	10,295
9. Гутуевский мост	0,0042	7,455

Согласно документальным данным, предельно допустимая концентрация (ПДК) хлора в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования составляет 350мг/л [1].

Таблица 3

Результаты титриметрических измерений второго отбора

№Пробы	СmClмоль/л	mClмг/л
1. Ново-Московский мост	0,0413	73,3075
2. Варшавский мост	0,0486	86,265
3. Балтийский мост	0,09	159,75
4. Краснооктябрьский мост	0,2133	378,6075
5. Таракановский мост	0,9633	1709,8575
6. Борисов мост	0,84	1491
7. Ново-Калинкин мост	0,5866	1041,215
8. МостСтепана-Разина	0,48	852
9. Гутуевский мост	0,0696	123,54

Во втором отборе максимальное значение наблюдается так же близ Таракановского моста (1709,8575 мг/л), что превышает ПДК в 4,88 раза. Повышенное содержание хлора, во-первых, связано с тем, что в зимнее время дороги посыпаются различными солями, которые при таянии снега и льда стекают в канал и оседают там. Из этого можно сделать вывод, что концентрация хлора будет значительно выше весной из-за таяния льда и попадания в воду канала солей, которыми посыпают дорогу для предотвращения скольжения дорожного покрова. А во-вторых, вероятно, это связано с работой ООО «Красный треугольник», расположенного близ точки отбора. Данное предприятие производит резинотехнические изделия и использует хлор в своем технологическом цикле. Так же значительное превышение по содержанию хлора определяется в районе Борисова и Ново-Калинкина мостов. На данном отрезке набережной располагается несколько автозаправочных станций, а также ООО «Станке», производящий различное машиностроительное оборудование, и, следовательно, использующий для нужд производства хлорорганические растворители и фреоны. Наиболее низкие показатели были определены в районе Ново-Московского, Варшавского и Краснооктябрьского, Гутуевского мостов. В этих точках результаты не превышают ПДК.

Рис. 3. Сравнение результатов первого и второго отбора с ПДК

Из рисунка 3 следует, что результаты отбора проб ранней весной значительно выше результатов отбора, произведенных поздней осенью. При сравнении результатов обоих отборов с ПДК видно, что на отрезке до Краснооктябрьского моста полученные результаты не выходят за пределы ПДК. После указанной выше точки значения резко увеличиваются, превышая ПДК в районе Таракановского моста в 5 раз. Далее количество хлора в пробе уменьшается, что свидетельствует о том, что какая-то его часть оседает, а какая-то разбавляется водой по течению.

В наше время особое внимание уделяется мониторингу тяжелых металлов в городских районах, вблизи которых расположены промышленные предприятия.

Одним из таких металлов является медь. Этот элемент обладает большой токсичностью даже при малой кумуляции для живых организмов. ПДК в водных ресурсах составляет 0,1 мг/л.

Соединения мели широко используются в промышленности: в пиротехнике, в керамической промышленности, травлении стекла, при изготовлении красок, в сельском хозяйстве.

Пары металлической меди, образующиеся при получении различных сплавов, могут попасть в организм с вдыхаемым воздухом.

У здоровых людей достаточно редко встречается негативное воздействие на организм при потреблении меди с продуктами питания. Согласно данным ВОЗ суточная доза меди для взрослого человека составляет 30 мкг/кг массы тела. Зафиксированные случаи острого отравления медью через загрязненные напитки приводили к расстройствам со стороны желудочно-кишечного тракта: боль в животе, тошнота, рвота и диарея. Согласно литературным данным, длительное употребление избыточного количества меди с продуктами питания может привести к повреждению печени, почечной недостаточности, коме и смерти [3, 4].

Доказано, что даже небольшие концентрации меди при использовании медного купороса для борьбы с водорослями в прудах и озерах могут быть вредны для рыб и водных организмов. [3, 4].

На основе вышеизложенного и доступности оборудования и материалов, мы определяли медь на объекте нашего исследования.

Результаты титриметрических измерений содержания ионов меди в Обводном канале представлены в таблице 4.

Таблица 4

Содержание ионов меди вводных ресурсах Обводного канала

Название моста	VNa2S2O3			mCu мг/л
	Поверхностные	Средние	Донные	Поверхностные	Средние	Донные
1. Ново-Московский мост	8,8	8,7	8,8	6,9	6,9	7,0
2. Варшавский мост	8,9	9,6	9,2	7,0	7,6	7,3
3. Балтийский мост	8,5	8,1	8,4	6,7	6,4	6,6
4. Краснооктябрьский мост	8,4	8,2	8,3	6,6	6,5	6,5
5. Таракановский мост	8,5	8,3	8,4	6,7	6,6	6,6
6. Борисов мост	8,8	9,0	8,9	6,9	7,1	7,0
7. Ново-Калинкин мост	9,0	8,6	8,3	7,1	6.8	6.6
8. Мост Степана-Разина	7,9	8,1	8,5	6,2	6,4	6,7
9. Гутуев мост	8,3	8,6	8,5	6,6	6,8	6,7

По таблице 4 видно, что в поверхностных, средних и донных водах наблюдается значительное превышение ПДК в среднем в 6 раз. Так как данные результаты требуют подтверждения, были произведены математические расчеты для определения степени достоверности погрешности, которые подтвердили полученные данные.

Рис. 4. Диаграмма концентрации ионов меди в Обводном канале

На диаграмме наглядно видно, насколько значительно превышает величину ПДК содержание меди в воде на исследуемом отрезке Обводного канала. Наиболее высокие значения наблюдаются в районах Варшавского, Ново-Московского и Борисова мостов. Так же следует отметить, что в большинстве точек отбора максимальные значения характерны для донных вод Основными источниками ионов данного металла в сточной воде являются гальванические цеха и участки, имеющиеся почти на всех машиностроительных и приборостроительных предприятиях. Как раз именно недалеко от Обводного канала есть Муромский завод трубопроводной арматуры, оттуда может сбрасываться значительное количество меди и медных соединений. Следовательно, высокий уровень содержания в воде свидетельствует о загрязнении.

Литература:

1. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде, водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315–03
2. «Водоканал Петербурга» отказался от хлора. Жить стало немного безопаснее // Город 812 [сайт]. Режим доступа http://www.online812.ru
3. Куклин В. Н. и др. Токсикологическая химия. Часть 1. Токсические вещества изолируемые из биологического материала методами минерализации.- СПб.: Изд-во СПХФА, 2011.- 64с
4. Медный купорос//МЕТАЛЛХИМЭНЕРГО [сайт]. Режим доступа http://babbits.ru
5. Обводный канал//Лоцман Путешествий [сайт]. Режим доступа http://www.spb-guide.ru