Оценка водных объектов парка

УДК 504.4.062.2

«Оценка водных объектов парка «Покровское – Стрешнево»»

Власов И.И., Надежкина Е.В.

Введение.

        Техногенное воздействие промышленных предприятий, транспорта, коммунальных объектов на природную среду наиболее сильно проявляется в условиях роста современных городов, промышленной зоны, которые становятся экологически опасными территориями. Москва в этом плане не является исключением [1]. В связи с этим, улучшение качества городской среды приобретает особое значение.

Важную роль в решении этой проблемы играет сохранение и улучшение состояния уникальных природных экосистем, в том числе природных лесопарков и природно – исторических парков.

Парки выполняют различные функции: сохранение и охрану природной среды городских ландшафтов, создание условий для отдыха и сохранения рекреационных ресурсов [2]. К таким паркам относится парк «Покровское – Стрешнево», имеющий с 1998 года региональное значение, как особо охраняемая природная территория, площадью 238 гектаров [3]. Расположенный на северо – западе г. Москвы в двух округах – Северо – Западном и Северном, на территории которых находятся крупнейшая в столице ТЭЦ – 21, химический завод им П.Л. Волкова, заводы ЖБИ и другие предприятия, а также перегруженные автотранспортом городские магистрали, являющиеся источниками высокого и среднего уровня воздействия на городскую среду, в том числе парка.

Территория парка представляет собой совокупность участков, занятых разными экосистемами – лесными, луговыми, древесно – кустарниковыми, водными.

Пруды парка являются древнейшими историко – культурными элементами, созданными еще в конце XVII века [3]. Водные экосистемы —  наиболее чувствительное звено природной среды при негативном антропогенном воздействии.

Цель настоящей работы – дать комплексную оценку состояния водных объектов парка.

В задачи исследования входило изучение органолептических свойств и гидрохимических показателей качества воды и на их основе определить уровень антропогенного воздействия. 

     
Объектами исследования служили водные экосистемы парка: реки Химка и Чернушка, родник «Царевна — Лебедь» и каскад из семи прудов (Рис. 1).

Рисунок 1. Схема водных объектов парка «Покровское — Стрешнево» (1 – каскад Иваньковских прудов; 2 – река Химка; 3 – Химкинское водохранилище; 4 – родник «Царевна — Лебедь»).

Река Химка – левый приток реки Москвы, начинается к югу от города Химки. Часть стока ее зарегулирована большой плотиной Химкинского водохранилища, часть проходит в трубе под шлюзами канала им. Москвы и под частью Волоколамского шоссе. В районе парка она подпитывается системой родников.

Река Чернушка, относящаяся к подземным объектам города, берет начало в болоте на пересечении Ленинградского шоссе и Никольского тупика. Открыто протекает по территории парка между 1 и 2, 6 и 7 Иваньковскими прудами, образует озеро «Грязное» площадью 30м².

Родник «Царевна — Лебедь» под названием «Елизаветинский источник» фигурировал в литературе с 1924 года. Расход воды был 1,2 – 1,4 литров в секунду, вода сильножелезистая (содержание общего железа 9,64 г/л). Воде родника приписывались целебные свойства, считалось, что она исцеляла раны и язвы различного происхождения, язвенную болезнь желудка и омолаживает организм.

Каскад из семи прудов занимает площадь в 14 гектаров. Западные и северо – западные берега прудов лесистые, растительность противоположных берегов представлена луговыми травами, кустарниками и группами деревьев [4].

Первый или Верхний пруд, окруженный лесом со всех сторон, занимает площадь 0,7 гектара. Пруд имеет треугольную форму, вытянут в южном направлении. Он принимает воды Покровско – Стрешневского ручья, загрязненные объектами городской застройки.

Второй пруд имеет площадь 0,5 гектара, вытянут в юго – западном направлении.

Третий пруд занимает площадь около 2,5 гектар, имеет овальную форму.

Четвертый пруд неправильной формы, вытянутый в юго – западном направлении, площадью 3,6 гектара, используется как зона отдыха населения.

Пятый пруд – треугольной формы, вытянутый в юго – западном направлении, площадью 3,6 гектара, используется как зона отдыха.

Шестой пруд – округлой формы, площадью 0,8 гектара, сильно заросший кубышкой (лат.  Núphar), которая образует плотные заросли.

Седьмой пруд, площадь которого 0,7 гектара, зарастает водными и болотными растениями – ряской трехдольной (лат. Lemna trisulca), пузырчаткой обыкновенной (лат. Utriculária vulgáris), осокой (лат. Cárex) и злаками.  

     
Методы исследования. Отбор проб воды из всех объектов проводился в соответствии с ГОСТом 17.1.05-85 «Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков» ежегодно (2012 – 2014 гг.) пятого числа в мае, июле и октябре месяцах в пяти повторностях на каждом объекте.

Образцы анализировались в аккредитованных лабораториях Главного контрольно – испытательного центра питьевой воды (ЗАО «ГИЦ ПВ»), ООО «Экотех – Москва» и экологическом классе Московского Авиационного Института (Национальный исследовательский университет) по ГОСТовским методикам.

Комплексная оценка качества воды рассчитывалась на основании результатов проб по индексу загрязнения воды (ИЗВ) по формуле:

где Ci – среднее значение определяемого показателя за время наблюдений;

ПДК – предельно допустимая концентрация данного загрязняющего вещества;

n – количество показателей, берущихся для расчета [5].

Результаты и обсуждение.

Качество воды в изучаемых водных источниках различалось как по органолептическим свойствам, так и по гидрохимическим показателям в зависимости от вида водоема.

Наиболее устойчивыми были показатели в родниковой воде. Все пробы, взятые в 2012 – 2014 гг., имели показатели не превышающие нормативные и соответствовали качеству питьевой воды (Табл. 1). Вместе с тем следует отметить, что в воде родника «Царевна – Лебедь» количество ионов водорода снизилось в 2013 и 2014 гг. по сравнению с 2012 г., что может быть связано с наличием карбонатов кальция и магния.

Таблица 1. Средние показатели воды в роднике «Царевна – Лебедь» в годы исследований.

Показатели воды Единицы измерения Годы Нормативы, не более Методы исследования
2012 2013 2014
Органолептические свойства
Мутность ед. ЕМФ 0,5 0,7 0,5 2,6¹/3,5² ПНДФ 14.1:2.1-95
Цветность градус 6,0 10,0 5,0 20,0¹/30,0² ГОСТ Р 52769-2007
Запах 20ºС/60 ºС балл <2,0 <1,0 0 2,0¹/3,0² ГОСТ 3351-74
Гидрохимические показатели
Аммиак и аммоний (по азоту) мг/дм³ 0,14 0,27 0,46 0,5 ГОСТ 4192-82
Нитраты мг/дм³ 2,4 10,8 29,2 40,0 ПНДФ 14.1:2.4-95
Нитриты мг/дм³ <0,01 <0,02 <0,02 0,08 ПНДФ 14.1:2.3-95
Обобщенные показатели
рН отн.ед. 6,9 7,5 7,7 6,0-9,0 ПНДФ 14.1:2.4-95
ХПК мг О2 3,0 4,0 2,5 5,0¹/7,0² ПНДФ 14.2:4.190-95
Сухой остаток мг/л 200,0 124,0 11,0 1000¹/1500² ГОСТ 18164-72
Жесткость общая мг-экв/л 1,9 1,5 1,7 7,0¹/10,0² ГОСТ Р 52407-2005

 

Примечание. 1 – нормативы СанПиН 2.1.1.1074-01; 2 – нормативы СанПиН 2.1.4.1175-02.

В поверхностных водах наблюдались различия в зависимости от вида изучаемого источника. Отмечены изменения по показателям: ХПК (химическая потребность в кислороде), ионному составу, жесткости воды (Табл. 2).

Таблица 2. Средние показатели ХПК (химической потребности в кислороде), ионного состава и жесткости воды в объектах парка (2012 – 2014 гг.)

Водные объекты ХПК, мг О2/дм3 Ионы, мг/дм3 Жесткость, мг-Экв/л
NH4+ NO3 NO2
р. Химка 36,5 0,34 16,6 0,03 3,0
р. Чернушка 32,0 0,75 18,2 0,06 4,5
Пруды:
1 31,8 0,56 18,2 0,05 4,0
2 29,3 0,7 18,0 0,05 5,5
3 29,8 0,48 18,4 0,05 4,0
4 24,8 0,62 18,7 0,04 4,5
5 25,6 0,59 18,2 0,05 5,0
6 21,7 0,84 18,4 0,05 4,0
7 21,9 0,96 18,2 0,07 3,5
Нормативы, не более 30,0 2,0 40 0,08 7,0

При автотрофных условиях, при большом объеме биомассы фитопланктона, в прудах с пятого по седьмой происходит связывание растворенного в воде кислорода, создаются анаэробные условия, приводящие к образованию ядовитых соединений сероводорода, метана и др. При этом может усиливаться негативное действие NH4+ и NO2.

Изучение содержания минеральных форм азота (ионов аммония, нитратов и нитритов), относящихся к числу биогенных веществ, проводилось во все годы исследований, т.к. по их содержанию можно судить как о системе загрязнения воды в водоеме, так и о протекании процессов её самоочищения.

Средняя по всем объектам концентрация аммония составляла 0,89 мг/дм3 (при ПДК 2,0 мг/дм3). Наибольшее количество NH4+ наблюдалось в водах реки Чернушки и во втором пруду.

Концентрация нитрат – иона в среднем по всем объектам превышала содержание в них аммония. Наибольшая концентрация NO3 наблюдалась в прудах (18,0 – 18,9 мг/дм3). Вместе с тем, при средней концентрации 18,4 мг/дм3, не отмечено сильных изменений биологических процессов в водоемах, хотя содержание нитрат – иона превышало в 1,3 раза его количество в родниковой воде.

Увеличение количества NO3, возможно, связано с усилением процесса нитрификации аммонийного азота, а также с некоторой эвтрофикацией  прудов.

По мнению О.А. Соколова (1990), нитратный фонд в эвтрофной зоне водоемов формируется за счет увеличения размеров азотфиксации, а также перемещения нитратов из более глубоких слоев в ходе турбулентного перемещения [6].

Содержание нитрат – иона во всех поверхностных водах было примерно одинаковым и колебалось от 0,03 до 0,07 мг/дм3 (при ПДК 0,08 мг/дм3). Нитритный азот – промежуточный продукт процесса нитрификации. Увеличение концентрации до 0,07 мг/дм3 свидетельствует об активном восстановлении NO3 до NO2, что приводит к загрязнению воды в водоемах.

Мониторинг концентрации соединений азота в воде выявил сезонную динамику изменений их в водоемах парка (Рисунок 2).

Высокая концентрация аммония наблюдалась независимо от места отбора проб в начале октября и превышала показатели мая месяца в среднем в 1,8 раза. Вероятно, в это время созданы благоприятные условия для разложения органических соединений, содержащихся в воде.

Динамика изменения количества нитратов была иной. Наибольшая концентрация количества нитрат – иона наблюдалась в июле, а затем снижалась к осени. В октябре содержание нитратов оказалось в среднем на 51% меньшим, по сравнению с июлем, что связано с относительно низкими температурами для нитрифицирующих бактерий, принимающих участие в процессах окисления NH3+ до NO3.

Загрязнение воды нитрит – ионом происходило в основном весной и осенью, когда были наиболее благоприятные условия для восстановления NO3 до NO2.

Важной характеристикой антропогенных, эрозионных и аккумулятивных процессов, происходящих в ландшафтах парка, служат показатели накопления тяжелых металлов в водных объектах (Таблица 3).

Таблица 3. Среднее содержание тяжелых металлов, формальдегида и фенола в поверхностных водах парка (2012 – 2014 гг.)

Водные объекты Тяжелые металлы, мг/л Органические соединения, мг/дм3
Медь Цинк Кадмий Свинец Формальдегид Фенолы
Реки
Химка 0,001 0,002 0,001 0,018 0,024 0,002
Чернушка 0,002 0,008 0,003 0,025 0,028 0,015
Пруды
Первый 0,001 0,006 0,001 0,026 0,033 0,008
Второй 0,001 0,004 0,004 0,021 0,009 0,007
Третий 0,001 0,002 0,001 0,019 0,021 0,006
Четвертый 0,002 0,002 0,001 0,025 0,015 0,002
Пятый 0,001 0,006 0,004 0,029 0,016 0,005
Шестой 0,003 0,011 0,004 0,032 0,021 0,021
Седьмой 0,003 0,013 0,004 0,034 0,017 0,025
ПДК 0,001 0,01 0,05 0,03 0,05 0,001

 

Наиболее загрязнены тяжелыми металлами – медью, цинком и свинцом – пруды шестой и седьмой, где превышение ПДК составляет в среднем 30, 20 и 10% соответственно. Выявленное увеличение по органическим соединениям – формальдегиду и фенолу.

Результаты определения органолептических свойств  свидетельствуют о том, что наибольшей мутностью и цветностью отличалась вода седьмого пруда. Далее по мере улучшения качества следует вода в пруду пятом, реке Чернушке, пруду шестом, четвертом, втором, первом, реке Химке.

Разложение фитопланктона в шестом и седьмом прудах усиливают гнилостный запах, который оценивается в 4 балла (Табл. 4).

Таблица 4. Изменение органолептических свойств воды в течение весеннее – осеннего сезона в водных объектах парка (в среднем 2012 – 2014 гг.)

Показатели,единицы измерений Нормативы, не более Реки Пруды
Химка Чернушка 1 2 3 4 5 6 7
Май
Мутность, ЕМФ 2,6 0,8 2,0 1,0 1,0 0,9 1,1 1,2 2,2 2,2
Цветность, градус 20,0 8,0 20,0 12,0 14,0 12,0 10,0 22,0 19,0 21,0
Запах 20ºС/60ºС 5,0 1,0 4,0 2,0 3,0 3,0 2,0 4,0 4,0 4,0
Июль
Мутность, ЕМФ 2,6 0,7 1,0 1,1 1,0 0,9 1,1 1,2 1,9 2,0
Цветность, градус 20,0 6,0 13,0 10,0 9,0 8,0 10,0 15,0 12,0 16,0
Запах 20ºС/60ºС 5,0 1,0 3,0 2,0 3,0 2,0 2,0 4,0 4,0 4,0
Октябрь
Мутность, ЕМФ 2,6 0,9 1,7 1,1 1,1 1,0 1,2 1,6 1,9 1,8
Цветность, градус 20,0 8,0 18,0 10,0 10,0 10,0 13,0 17,0 18,0 20,0
Запах 20ºС/60ºС 5,0 1,0 4,0 2,0 3,0 3,0 2,0 4,0 4,0 4,0
в среднем май – октябрь
Мутность, ЕМФ 2,6 0,8 1,57 1,07 1,03 0,93 1,13 1,33 2,0 2,0
Цветность, градус 20,0 7,7 17,0 10,7 11,0 10,0 11,0 18,0 16,3 19,0
Запах 20ºС/60ºС 5,0 1,0 3,7 2,0 2,0 2,7 2,0 4,0 4,0 4,0

 

Ухудшение качества воды, независимо от ее источника, связано со стоками как в весенний, так и осенний период. Летом происходит самоочищение воды. В это время мутность снижалась на 27%, цветность на 28,1% по сравнению с этими же показателями в весенних пробах.

Комплексная оценка качества по показателям ХПК (химическое потребление кислорода), содержания меди, цинка, кадмия, свинца и фенола показала, что вода в прудах шесть и семь относится к категории «загрязненная» (класс качества IV), в остальных источниках – «умеренно загрязненная» (класс качества III).

Заключение.

На основании изучения органолептических свойств, обобщенных, гидрохимических показателей и комплексной оценки качества воды в водных объектах парка «Покровское – Стрешнево» можно заключить, что, несмотря на антропогенное воздействие, вода в реке Химка и прудах с первого по пятый чистая.

Пруды шестой и седьмой, находящиеся в непосредственной близости с транспортными магистралями (Ленинградским, Волоколамским шоссе и железной дорогой Рижского направления) сильно загрязнены, идет их заболачивание. Вода в них оценивается как «загрязненная». Необходимо решать вопрос их очистки.

 


 

Список используемой литературы.

  1. Ивашкина И.В. Роль ландшафтных исследований при определении направлений реорганизации производственных территорий города Москвы / И.В. Ивашкина // Проблемы региональной экологии.- №6.- 2010.- 81-87
  2. Экология города: Учебное пособие / под ред. В.В. Денисова. – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Изд. Центр «МарТ», 2008.-832 с. 81-87
  3. Милова М.И. Прогулки по Москве //М.И. Милова, В.А. Резвин.- М.:- Московский рабочий, 1988.- 400с.
  4. Атлас «Компас Москвы»- М.: изд-во АГТ Геоцентр, 2008, вып. 2.- 276 с.
  5. Шитиков В.К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации / В.К. Шитиков, Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко. Тольятти: ИЗМБ РАП, 2003.- 463 с.
  6. Соколов О.А. Нитраты в окружающей среде / О.А. Соколов, В.М. Семенов, В.А. Агаев. Пущино. ОНТИ,- 1990.- 316с.