Геоэкологический анализ бассейна реки Инсар

В целях ослабления вредного влияния процессов водной эрозии почв на гидрологический режим реки необходимо систематически выполнять комплекс противоэрозионных мероприятий.

Одной из первоочередных мер по охране реки Инсар является борьба с эрозионными процессами почв.

2.2 Качественный состав вод бассейна р. Инсар

По данным ГУ «Мордовский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» река Инсар подвержена интенсивному антропогенному воздействию. Большая часть сточных вод Рузаевского, Саранского и Ромодановского про­мышленных узлов поступает в реку без необходимой очистки. Наиболее существенное влияние оказывают сбросы предприятий нефтехимической и пищевой промышленности и городских очистных сооружений г. Саранска.

Вода реки в фоновом створе пункта Рузаевка характеризовалась как очень загрязненная (УКИЗВ – 3,87; разряд «Б», 3-й класс – очень загрязненная). Характерными загрязняющими веществами являлись нефтепродукты, трудноокисляемые органические вещества по величине ХПК и железо общее с повторяемостью превышений ПДК 69-92%. Среднегодовые концентрации нефтепродуктов и железа общего составили 2 ПДК, азота нитритного, азота аммонийного, меди, легкоокисляемых органических веществ по величине БПК5 и органических веществ по показателю ХПК - от 1,3 до 1,8 ПДК. Максимальные концентрации достигали: железа общего – 10 ПДК, меди и азота аммонийного – 7, азота нитритного – 6, фосфатов и легкоокисляемых органических вещества по величине БПК5 – 4, нефтепродуктов – 3, органи­ческих веществ по показателю ХПК – 2 ПДК. Кислородный режим был благоприятный. По сравнению с 2009 годом оценка качества воды реки Инсар в фоновом створе пункта Рузаевка не изменилась, значительных из­менений в содержании загрязняющих веществ не выявлено.

Ниже по течению реки, в 1,9 км ниже г. Рузаевка, оценка качества воды ухудшилась и характеризовалась как грязная (УКИЗВ – 5,17, разряд «А», 4-й класс – грязная). В число критических показателей загрязненности воды (КПЗ) вошел азот нитритный. Кислородный режим оставался благоприят­ным (среднегодовая концентрация О2 – 9,10 мг/л). Для створа характерна загрязненность азотом нитритным, нефтепродуктами, органическими веще­ствами по величине ХПК, азотом аммонийным, легкоокисляемыми органи­ческими веществами по величине БПК,, железом общим и медью с повто­ряемостью превышении 1ЩК разовыми концентрациями 54-100 %. Сбро­сы сточных вод г. Рузаевка увеличивали повторяемость превышений ПДК концентрациями азота нитритного с 46 до 100 %, азота аммонийного – с 31 до 85 %, легкоокисляемых органических веществ по величине БПК5 – с 31 до 77 %. В контрольном створе, по сравнению с фоновым, увеличилось сред­нее за год содержание азота нитритного с 1,8 до 7 ПДК, меди – с 1,4 до 3 ПДК, азота аммонийного – с 1,5 до 3 ПДК и фосфатов – с уровня ниже ПДК до 1,6 ПДК. Максимальная концентрация азота нитритного в конт­рольном створе увеличилась с 6 до 22 ПДК и меди – с 1,4 до 19 ПДК. 5 августа и 11 ноября 2010 года были зафиксированы случаи высокого загрязнения (ВЗ) воды реки азотом нитритным на уровне 22 и 12 ПДК со­ответственно. По сравнению с 2009 годом качество воды в контрольном створе не изменилось.

Ниже по течению, в пункте г. Саранск (7 км выше города), качество воды р. Инсар в 2010 по сравнению с 2009 годом ухудшилось с переходом из 3-го клас­са разряда «Б» загрязненных вод в 4-й класс разряда «А» грязных вод (УКИЗВ2009 - 3,55; УКИЗВ2010 – 4,89). В перечень КПЗ вошел азот нитритный, в число характерных загрязняющих веществ - нефтепродукты, фосфа­ты, органические вещества по показателю ХПК, железо общее и легкоокисляемые органические вещества по величине БПК5, повторяемость превы­шений ПДК которых достигала 62–92 %. Среднегодовые концентрации со­ставляли: азота нитритного — 5 ПДК, железа общего и нефтепродуктов - 2, фосфатов - 1,9, азота аммонийного и меди –1,4, легкоокисляемых веществ по величине БПК5 и органических веществ по показателю ХПК – 1,3 ПДК. Максимальные концентрации достигали: азота нитритного – 16 ПДК (со­ответствует критерию ВЗ), железа общего – 9, азота аммонийного – 5, фос­фатов и нефтепродуктов - 4, органических веществ по показателю ХПК и легкоокисляемых органических вещества по величине БПК5 – 3, цинка –1,7 ПДК, в единичной пробе было выявлено загрязнение азотом нитритным. По сравнению с 2009 годом в 2010 году в створе увеличилась концентра­ция фосфатов в 3,5 раза. Кислородный режим был благоприятный (средне­годовая концентрация 02 – 9,72 мг/л).

Оценка качества воды р. Инсар ниже г. Саранска по сравнению с фо­новым створом ухудшилась (УКИЗВ – 5,04, разряд «Б», 4-й класс - грязная) за счет увеличения среднегодового значения содержания азота нитритного с 5 до 8 ПДК, азота аммонийного - с 1,4 до 4 ПДК, фосфатов – с 1,8 до 2 ПДК. Увеличилась также повторяемость превышений ПДК: азотом аммо­нийным – с 46 до 85 %, азотом нитритным – с 92 до 100 %, железом общим – с 69 до 85%. В перечень критических показателей загрязненности вошли азот аммонийный и азот нитритный. Максимальные концентрации азота нитритного и азота аммонийного выросли в 2–3 раза и составили 44 и 9,7 ПДК соответственно, фосфатов – в 1,2 раза и составила 5 ПДК. 5 авгу­ста и 2 сентября 2010 года были зафиксированы случаи высокого загрязне­ния воды реки азотом нитритным на уровне 44 и 12 ПДК соответственно. По сравнению с 2009 годом в контрольном створе увеличилась средняя за год концентрация фосфатов в 3,7 раза и снизилась средняя концентрация легкоокисляемых веществ по величине БПК5 в 2 раза. Общая оценка каче­ства воды ухудшилась, перейдя из разряда «А» в разряд «Б» 4-го класса ка­чества. Водность реки по сравнению с предыдущим годом значительно сни­зилась и не превышала 45 % от средней многолетней.

В нижнем течении реки - пункт Языковка качество воды по сравне­нию с 2009 в 2010 году ухудшилось, перейдя из разряда «Б» 3-го класса – очень загрязненная (УКИЗВ2009– 3,28) в разряд «Б» 4–го класса качества – грязная (УКИЗВ20Ш – 5,45). В 2010 году в число КПЗ вошли азот аммонийный и азот нитритный. Характерными загрязняющими веществами являлись органичес­кие вещества по показателю ХПК, нефтепродукты, азот нитритный, азот аммонийный, железо общее, легкоокисляемые органические вещества по величине БПК5 и медь с повторяемостью превышений ПДК 54-92 %. В 46 % проб обнаружилось загрязнение фосфатами, в 29 % – сульфатными ионами. Средние за год концентрации веществ составили: азота нитритно­го - 6 ПДК, азота аммонийного и железа общего – 3, нефтепродуктов – 2, меди, трудноокисляемых органических веществ по показателю ХПК, легко–окисляемых органических веществ по величине БПК5 и фосфатов –1,5–1,9 ПДК. Максимальные концентрации достигали: азота нитритного – 12 ПДК (соответствует критерию ВЗ), железа общего – 9,4, азота аммонийного – 8, меди – 7, фосфатов – 6, нефтепродуктов – 5, фенолов летучих – 4, цинка, сульфатов и трудноокисляемых органических веществ по показате­лю ХПК - 1,2-2,5 ПДК. Кислородный режим был удовлетворительным (среднегодовое содержание растворимого кислорода – 8,78 мг/л). По срав­нению с 2009 годом произошло серьезное ухудшение качества воды: увели­чилось содержание легкоокисляемых органических веществ по величине БПК5 в 3,5 раза, азота аммонийного – с 2 до 3 ПДК, фосфатов – с 0,9 до 1,5 ПДК.

2.3 Заиление русла в результате промышленных, бытовых а сельскохозяйственных стоков

В результате промышленных, бытовых и сельскохозяйственных стоков в р. Инсар, происходит заиление русла, проявляющееся в возникновении больших и малых подводных форм рельефа. Грядовые формы руслового рельефа наблюдаются в 4,5 – 16 км от истока реки на глубине от 0,16 до 0,78 м, где прослеживаются гряды высотой 5–7 см и длиной от 30 до 60 см. Более крупные гряды представлены небольшими побочнями. В подвальях гряд наблюдается накопление частиц гумуса. Достаточно крупные побочни шириной до 5–6 м и длиной в несколько десятков метров прослеживаются и ниже ил течению. Ниже Саранска грядовый рельеф на дне реки не прослеживается из-за мощных накоплении илов, однако встречаются достаточно крупные отмели побочней, частично заросшие кустарником, покрытые слоем ила, мощностью 20-50 см и более. Под слоем илов обнаруживаются крупно – и средне – зернистые пески. В некоторых случаях они залегают поверх илов. На приустьевом I участке реки мощность таких напластований песка на иле достигает 20 см. В разрезе отмелей ниже Ромоданово, прослеживается переслаивание песков и илов с мощностью слоев 5–7 см [15].

В верхнем течении реки русло сложено щебнем карбонатных пород, который вниз по течению сменяется крупнозернистым песком с обильной примесью гравия и гальки. В русле встречаются выходы плотных серых глин. Ближе к Саранску русловый аллювий представлен в основном песком. Примерно от деревни Зыково (40-42 км от истока) в аллювии появляются илы: сначала это заметная примесь тонких частиц в аллювиальных песках, ниже по течению выделяется обособленный поверхностный горизонт ила мощностью около 10 см (51–52 км от истока), ещё ниже по течению мощность ила всё более возрастает, причём илы прослеживаются в русле Инсара почти до его устья. Их мощность колеблется от; 20 до 120 см, а местами в пределах Саранска 250 см. У берегов мощность илов, как правило, больше, чем в стержневой зоне. Илы большей частью состоят из алевритовых и пелитовых частиц. Если выше Саранска доля физической глины в аллювии не превышает 15%, то в пределах города и ниже его она достигает 32%. Такое распространение илов в русле свидетельствует о том, что они имеют техногенное происхождение и связаны с загрязнением реки промышленными, бытовыми и сельскохозяйственными стоками.

Роль сельскохозяйственной эрозии невелика. Мутность потока Инсара выше города составляет 10–20 г/м, сам Инсар и его многочисленные притоки зарегулированы прудами, которые перехватывают сток наносов с полей. Об этом говорит тот факт, что на первых 50 км в течении реки илы присутствуют в аллювии в крайне малом количестве. В то же время щебнистые и песчано – гравийно – галечные отмели в межень покрыты илистой корочкой толщиной в несколько мм. Наличие же гумусовых прослоев в подвальях гряд свидетельствует об определённой роли смыва в формировании стока наносов в верхнем течении Инсара.

В пределах Саранска мутность потока возрастает более чем вдвое, достигая иногда 100 г/м , а затем убывает вниз по течению, что обусловлено поступлением большого количества тонкодисперсного материала из различных источников с городских территории [24].

Поступление значительных объёмов сточных вод и поверхностного стока с городских и промышленных территории способствует насыщению речной сети большими объёмами твёрдого материала техногенного происхождения, что принципиально изменило процесс современного аллювиального осадконакопления на значительной части русла реки Инсар и его притоков (р. Саранка, Лепелейка, Пензятка, ручей Никитинский). Это привело к тому что в руслах водотоков получил широкое распространение новый тип аллювиальных отложений - так называемые техногенные илы, которые по своим морфологическим и литогеохимическим параметрам отличаются от естественного речного аллювия.

Фоновые участки русла реки Инсар (выше города Рузаевка) выстланы, как правило, типичным речным аллювием, представляющим собой разновидности Песков с обилием более крупного материала и присутствие?" незначительных количеств глинистых частиц.

Русло реки Инсар, примерно от устья реки Саранки и практически до села. Баево, а так же русло руч. Никитинского, рек Саранки, Лепелейки и, в меньшей степени, Пензятки сложены техногенными илами. Они представляют собой черные или темные тонкие илистые отложения, с коричневатым оттенком, сверху легкие к низу более плотные и пластичные, с резким неприятным запахом (химическим или гнилостным), маслянистые, жирные, при их взмучивании всплывают обильные нефтеподобные пятна. Как правило, на участке реки от руч. Никитинский до створа очистных сооружений их мощность колеблется от 20 У см до 100-120 см, причём максимальные значения приурочены к берегам; I стержневые части русла могут быть выстланы песчаными отложениями, но с обилием частиц техногенного ила. На участке русла ниже очистных сооружений мощность илов достигает 240–260 см и даже более; например, чуть выше устья: реки Пензятки у левого берега реки Инсар была зафиксирована максимальная мощность илов равная 3 м. [4].

Техногенные илы принципиально отличаются от фоновых донных отложений и содержанием основных компонентов общего химического состава. Донные отложения в верховьях реки Инсар характеризуются преобладанием SiO относительно невысоким содержанием органических веществ, отсутствием серы. В техногенных ил ах доля оксидов кремния резко снижается (в среднем 50-65%, иногда до 48%), заметно возрастает содержание других компонентов (прежде всего, оксидов железа, кальция, магния), резко увеличивается количество органических веществ, стабильно присутствуют значимые содержания серы. Химический состав илов отличаясь от состава коренного аллювия, уже менее стабилен в пространстве, причём отмеченная неоднородность прослеживается не только в горизонтальном строении илов, но и в вертикальном.

3 Оптимизация водопотребления и водоотведения

Одной из ведущих проблем в настоящее время является возрастающая деградация поверхностных объектов. Наиболее остро стоят вопросы обеспечения благоприятных условий водопользования и экологического благополучия водных объектов в местах водоотведения в водоемы и водотоки возвратных вод, включая хозяйственно–бытовые и производственные сточные воды, дождевые и талые. Роль водоприемников часто выполняют реки.

Охрана водных ресурсов представляет собой комплекс мер (технологических, биотехнических, экономических, административных, правовых, международных, просветительских и т. д.), направленных на рациональное использование ресурсов, их сохранение, предупреждение истощения, восстановление природных взаимосвязей, равновесия между деятельностью человека и средой [15].

Важнейшими принципами охраны водных объектов является следующие:

– профилактика – предупреждение негативных последствий возможного истощения и загрязнения рек;

– комплексность водоохранных мер - конкретные водоохранные меры должны быть составной частью общей природоохранной программы;

– повсеместность и территориальная дифференцированность;

– ориентированность на специфические условия, источники и причины загрязнения;

– научная обоснованность и наличие действенного контроля за эффективностью водоохранных мероприятий.

Важнейшими экологическими мерами охраны водных ресурсов является совершенствование технологий производства, применение оборотной системы водоснабжения, или повтор использования воды.

Однако ведущее место в ряду мероприятий по охране поверхностных вод суши от загрязнения сегодня принадлежит очистке сточных вод.

Одним из эффективных путей оптимизации использования водных ресурсов является внедрение в производство геотехнических систем оборотного, повторного использования воды и очистных сооружений [19].

В Мордовии на промышленных предприятиях действовали 84 системы оборотного и 15 повторного технологического водоснабжения общей производительностью 208 млн. м3 в год, что в два с половиной раза больше общего водозабора по республике. Наиболее активно используется оборотная и повторная вода саранскими предприятиями: АО «Мордовэнерго –ТЭЦ – 2 – 194,8 млн. м3 в год; ОАО «Биохимик»-5,6 млн. м3 в год; ОАО «Резинотехника» – 12,1 млн. м3 в год; АО «Электровыпрямитель»–5,6 млн. м3 в год; АО «Центролит»-11,1 млн. м3 в год. Кроме того, последний для технологических целей использует воду, прошедшую через городские очистные сооружения, в объеме 15 тыс. м3 в сутки. Экономия свежей воды за счет оборотного и повторного использования составляет 92,5 % [11].