Экологическое состояние родников города Ижевска (на примере Карлутской группы)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт естественных наук

кафедра экологии и природопользования

специальность экология и природопользование

Направление 05.03.06.01 - Экология

ВЫПУСКАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

на тему

«Экологическое состояние родников города Ижевска (на примере Карлутской группы)»

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

.1 Контроль эколого-санитарного состояния родников в нормативных документах РФ

.2 Проведенные исследования родников

Глава 2. Физико-географическая характеристика района исследования

.1 Природные условия города Ижевска

.2 Описание р.Карлутка

.3 Гидрогеологические условия формирования родникового стока на территории г.Ижевска

.4 Общая физико-географическая характеристика родников г.Ижевска

.5 Ландшафтная характеристика территорий расположения родников Карлутской группы

.6 Физико-географическая характеристика родников Карлутской группы и их санитарное состояние

Глава 3. Материалы и методы исследования

.1 Гидрологическое исследование родника

.2 Исследование некоторых органолептических показателей воды

.3 Химический анализ воды

.4 Социологический опрос населения

Глава 4. Анализ данных и обобщение результатов исследования

.1 Результаты анализа воды

.2 Результаты социологического опроса

Выводы

Список литературы

Введение

Водные ресурсы - это одни из самых ценных природных составляющих на планете. Вода участвует во всех физических, химических, биологических и физиологических процессах. Вода относится к одному из главных факторов, определяющих показатели здоровья и качества жизни людей, поэтому контроль над всеми источниками должен быть усиленным.

Из года в год потребность в качественной безопасной питьевой воде возрастает, а ее запасы сокращаются по разным причинам и имеют тенденцию к ухудшению. Развитие промышленности, строительства и другие техногенные воздействия приводят к нарушению гидродинамического режима и загрязнению источников пресной воды. В Ижевске эта проблема стоит остро, так как с осени 2003 года, вода, поступающая из городского пруда стала иметь неприятный запах. Для жителей города популярными источниками водоснабжения остаются родники и артезианские скважины, но сведения о качестве воды в них не совсем доступны для населения.

Родники, это не только источники водоснабжения, но и природная достопримечательность, с которыми непосредственно связана история города и многие из которых имеют символическое значение.

Приоритетной задачей в области государственной политики в охране окружающей среды является охранение источников подземных вод от истощения и загрязнения.

Таким образом, в связи с вышесказанным, целью нашей работы является: изучение экологического состояния родников города Ижевска на примере Карлутской группы.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

.        Изучить родниковые воды города Ижевска;

.        Определить дебит исследуемых вод родника и некоторые органолептические показатели;

.        Провести химический анализ родниковой воды в течение года и сравнить его с ПДК;

.        Выявить основные показатели химического загрязнения родниковой воды и их пространственно-временную динамику;

.        Определить уровень рекреационной нагрузки на исследуемую группу родников в пределах зоны санитарной охраны;

Глава 1. Обзор литературы

.1       Контроль эколого-санитарного состояния родников в нормативных документах РФ

Как источники питьевого водоснабжения, подземные воды начали изучаться в России в конце XIX - начале XX в. (Широкова, 2005). Родниковые воды - это подземные пресные воды, выходящие на поверхность в виде родников (ключей) в местах, где обнажается водоупорный слой, на котором они залегают (Исаев и др., 2004). Водный объект - природный или искусственный водоем, водоток либо иной объект, постоянное или временное сосредоточение вод в котором имеет характерные формы и признаки водного режима; Все поверхностные водные объекты, находящиеся в государственной или муниципальной собственности, являются водными объектами общего пользования, то есть общедоступными водными объектами, таким образом, каждый гражданин вправе иметь доступ к водным объектам общего пользования и бесплатно использовать их для личных и бытовых нужд. Использование водных объектов общего пользования осуществляется в соответствии с правилами охраны жизни людей на водных объектах, утверждаемыми в порядке <#"905335.files/image001.gif"> В течение всего года в Ижевске господствует континентальный воздух умеренных широт, большую роль которых играют циклоны. Среднегодовое атмосферное давление - 997 мб. С перепадами атмосферного давления связано возникновение ветра, в Ижевске чаще всего дуют ветры юго-западного направления. Средняя годовая скорость ветра в Ижевске - 4 м/с. Среднегодовая температура в Ижевске +2,1ᵒ. Ижевск относится к зоне достаточного увлажнения и годовое количество осадков в городе составляет 508 мм. (Природа Ижевска, 1998)

Ижевск располагается на восточной окраине Русской платформы, кристаллический фундамент находится на глубине 4,5 тыс.м и слагается гнейсами и кристаллическими сланцами, возраст которых - от 1,6 до 1,9 млрд. лет. ( Геология и нефтеносность ,1976) Достаточно подробной карты, на которой были бы отражены выходы конкретных толщ пород, нет. К слоям песчаников и известняков приурочены горизонты пресных подземных вод, образующие многочисленные источники и рассеянные выходы. Некоторые из этих источников заключены в трубы, обустроены и пользуются популярностью у жителей города. Повышенную минерализацию имеют воды в известняках, пониженную - в песчаниках. Левобережье Ижа слагается с поверхности деллювиально-солифлюкционными и элювиально-делювиальными суглинками. По долине реки Карлутка распространены узкие полосы современного аллювия, в значительной степени глинистого и обогащенного органическими остатками. По крутому склону развит чехол деллювиальных суглинков (Природа Ижевска, 1998). В число лучших родников по мнению Юрка С.А. из Карлутской группы вошли: родники у завода «Нефтемаш», стадиона «Металлист» (Юрк, 1989, 1990) Качество воды в родниках зависит от состояния их областей питания. Чтобы родниковые воды всегда оставались чистыми необходима чистота города.

2.2 Описание реки Карлутка

Река Карлутка относится к малым рекам Удмуртии и впадает в реку Позимь. Раньше, во второй половине XX века река впадала непосредственно в Иж. Река полностью протекает по территории города Ижевска, на протяжении 12,4 км. Исток реки расположен у трамвайного кольца, затем река течет в южном направлении и пересекает Индустриальный и Первомайский районы города Ижевска. Длина Название происходит от удмуртских слов -кар- и -луд- город и поле, Вероятнее всего, происходит от «карлутских городищ» - двух крепостей Мазунинской культуры IV - V вв.

Большая часть реки протекает по территории жилых кварталов и промышленных зон города. К речке выходят парк «Березовая роща», санаторий «Металлург». Реку пересекают 9 городских автодорог и 3 ветки железной дороги. Это может привезти к повышенной концентрации нитратов аммония, анионов серной и соляной кислоты в реке.

Морфология склонов речных долин городской территории различна. Ширина и относительная высота склонов Карлутки уменьшается к верховьям. В районе мебельного комбината его ширина составляет всего - 0,1 км. При относительной высоте около 10 м, а вдоль улицы Ленина соответственно 0,7-0,8 км. Все склоны, как и междуречное пространство Ижевска заняты жилыми и производственными постройками (Природа Ижевска, 1998). Большая часть долины реки Карлутки относится к восточному геоморфологическому подрайону, левобережного района городских земель р.Иж. (рис. 1). Этот район является наиболее плотно застроенным, включает значительны площади индивидуальных застроек (пос. Восточный и др.) Восточный геоморфологический подрайон представляет собой наиболее высокую часть города. Значительная часть индивидуальной жилой застройки и социальной инфраструктуры пос. Восточный проектируется на склон останца «нижнего плато», обращенного к р.Карлутка. Геоморфологический потенциал этой местности для формирования ландшафтно-архитектурных комплексов безграничен.

По берегам р.Карлутка произрастают деревья и кустарники, но они находятся в удручающем состоянии, что требует санитарной уборки. В настоящее время увеличилась вырубка деревьев и кустарников вдоль реки для застройки территории, что влияет на водность, изменение гидрологического режима, увеличение наносов.

Встречались случаи сброса в реку неочищенных стоков, нарушения связанные с попытками изменения русла реки, а на некотором протяжении р.Карлутка протекает в трубах. По сравнению с началом 1990-х годов, когда в нее сбрасывали свои отходы сразу три завода (только в 1996 году сброс неочищенных сточных вод в р.Карлутку составил 120 тысяч кубометров; одна только фабрика химчистки, не имея очистных сооружений, спускала в р.Карлутку вредные отходы, объем которых превышал допустимые нормы в 300 раз!), ситуация заметно улучшилась.

Современными загрязняющими предприятиями р.Карлутка являются ФГУП "Ижевский механический завод" и ОАО "Ижевский радиозавод". В графике динамики сбросов сточных вод в р.Карлутка, наблюдаются резкие скачки и падания сбросов, с 2008 года сбросы плавно уменьшаются.

Преобладающим загрязняющим веществом, поступающим со сточными водами предприятий, является сухой остаток (это растворенные в воде вещества, остающиеся после выпаривания воды при t 105-110 °С. Обычно указывается в анализах воды в г или мг на 1 л или на 1 кг воды.) - 10,64 тонн/год.

Гораздо прозрачнее стала вода, но по-прежнему в крайнем захламлении остаются берега.

На берегах реки свалки, бытовой мусор. Для такой малой реки это достаточно для изменения русла и запруживания.

В народе за р.Карлуткой закрепилось соответствующее оскорбительное название…А краеведы рассказывают, что еще несколько десятков лет назад это была чистая река, на ее берегах стояли дачи и санатории, здесь отдыхали люди. (Пьянова, 2014)

В настоящее время активно застраивается пойма реки. Это влияет как на пойменно-русловой комплекс реки и на изменение химического состава воды, так и эстетику территории. Вследствие чего, контроль за объектом должен быть регулярным. В 2013 году ее русло было лишено статуса особо охраняемой природной территории <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D1%81%D0%BE%D0%B1%D0%BE_%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%8F%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D0%B8_%D0%A0%D0%BE%D1%81%D1%81%D0%B8%D0%B8>.

родник санитарный ижевск сток

2.3 Общая физико-географическая характеристика родников г.Ижевска

Родником, или ключом обозначается небольшой водный поток, бьющий непосредственно из земных недр. Родники, как выходы грунтовых и подземных вод на поверхность, являются уникальными естественными водоёмами. Они имеют большое значение в питании и других поверхностных водоёмов, поддержании водного баланса и сохранении стабильности окружающих их биоценозов. Некоторые российские реки и водоёмы порождаются именно такими подземными источниками. Их питание осуществляется за счёт более глубоких водоносных слоёв (свыше 10-20 м), куда загрязняющие вещества с поверхности практически не проникают. По гидрохимическим особенностям воды родников можно судить о состоянии подземных вод в данном регионе. Родниковая вода берется в том самом месте, откуда она поступает из-под земли.

На территории города Ижевска находятся 62 родника, контролируемых Управлением Роспотребнадзора по УР, как источники нецентрализованного (хозяйственно-питьевого водоснабжения населения.

Родники на территории города располагаются крайне неравномерно и образуют несколько групп. При этом важно отметить, что обустроенные и контролируемые санитарно-эпидемиологической службой родники располагаются там, где для этого имеются как природные предпосылки (выход водоносных горизонтов), так и общественная потребность. В ненаселенных местах родники, как правило, не обустроены. В пределах основного массива городской застройки выделяются четыре группы родников, приуроченных к долинам рек Подборенки, Карлутки, Чемошурки и нижней части правого склона долины Ижа. Кроме того, ряд родников рассредоточен по окраинным районам, удаленным поселкам и городским лесам.

. Карлутская группа родников (14 родников) приурочена к долине реки Карлутки, главным образом к её левому коренному склону. Родники в основном отличаются хорошей водообильностью. Качество воды в пределах частной застройки Восточный - невысокое из-за нитратного загрязнения; ниже по Карлутке, в районе лесного массива, удовлетворительное.

. Подборенская группа родников (12 родников) приурочена к долине реки Подборенки, главным образом к ее левому коренному склону. Водообильность родников различная, но в основном невысокая. Качество воды различное и зависит от санитарного состояния водосборных территорий и каптажных камер.

. Чемошурская группа родников (6) находится в оврагах и балках в районе Старого аэропорта, преимущественно на коренных склонах южной экспозиции. Группа родников немногочисленна, но в основном водообильна. Качество воды удовлетворительное.

. Азинская группа родников. В данную группу входят 7 родников, находящихся в нижней части правового коренного склона Ижа. Водообильность родников в основном наибольшая. На качестве воды неблагоприятно сказывается расположение данной группы родников в экологически неблагополучном районе вблизи Центральной промышленной зоны, а также наличие в водосборной зоне большого массива частной застройки.

. Балочные и долинные родники удаленных поселков и садово-огородных массивов (11 родников) располагаются в балках, расчленяющих водораздельные пространства, и нижних частях склонов речных долин. В пределах этих пространств ресурсы родникового стока далеки от исчерпания. Водообильность родников различна и зависит от мощности и состава водоносных слоев, выходящих на поверхность в конкретных точках Техногенная нагрузка на территорию сравнительно невелика и качество воды, как правило, удовлетворительное.

. Балочные родники окраинных массивов частной застройки (8 родников) также расположены в балках и различны по водообильности. Качество воды в целом удовлетворительное, но в районах частной застройки и садово-огородных массивов распространено нитратное загрязнение.

С развитием городской территории многие родники оказались по соседству с промышленными предприятиями (заводами, базами, гаражами). И как итог, значительная часть их, особенно находящихся в исторической части города, утратила свою первозданную природную чистоту. Ухудшению состояния подземных вод способствуют химическая, а порой и микробиологическая загрязненность почвенного покрова в области их питания, захламленность территории вблизи родников, особенно родников, расположенных в понижениях рельефа - оврагах и балках. Строительство крупных торговых, лечебных комплексов приводит к росту антропогенной нагрузки на область питания родников и на сами выходы подземных вод. Это, в свою очередь, вызывает негативное изменение состава питьевых подземных вод.

2.4 Ландшафтная характеристика территорий расположения родников Карлутской группы

Выбранная мною группа родников приурочена к левому коренному склону долины реки Карлутка. По типу местоположений родники низинные нижних частей коренных склонов и склонов надпойменных террас нейтральных румбов, за исключением родников № 29, 41 - теплых румбов юго-восточной экспозиции родника № 42 - склонового-конвергентного (овражно-балочного) у вершины балки. По степени влияния антропогенного фактора большинство родников антропогенные, преимущественно селитебные, с включениями островков леса и кустарников (табл. 1).

2.5 Физико-географическая характеристика родников Карлутской группы и их санитарное состояние

Таблица 2

Расположение исследованных родников

Примечание * - порядок расположения родников при движении по течению р. Карлутки.

Родник № 29. Расположен в 450 м к западу от троллейбусной остановки «Нефтемаш», в основании левого коренного склона долины реки Карлутки при ее впадении в реку Позимь. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенизированным. Подход к роднику удобен, имеются асфальтированные дорожки, каптаж засыпан землей. В пределах 1 пояса ЗСО наблюдается бытовой мусор.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - лес и Нагорное кладбище. Родник обсажен деревьями и кустарниками - вздутоплодником калинолистным, ивой белой, кленом американским. Естественная растительность практически отсутствует. За бетонной стенкой с северной стороны имеется крапиво-лопуховя ассоциация, в ней встречаются полынь горькая и обыкновенная, бодяк щетинистый, чистотел большой, костер безостый и др., всего около 35 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 33,34. Расположены в 100м к западу от Республиканской детской клинической больницы, в основании левого склона долины реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора являются антропогенизированными. Подход удобен, по бетонным лестницам. В пределах первого пояса ЗСО встречается бытовой мусор. Каптажи забетонированы, засыпаны землей и защищены от поверхностного стока.

Родники нисходящие, эрозионные. Приурочены к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая многоэтажная и усадебная застройка. На склоне к родникам имеются два растительных сообщества: кленовый лес и луговой участок. Кленовый лес имеет сильно нарушенный травянистый покров. В нем отмечено большое количество тропинок и мусора. Поверхность почвы покрывает многочисленный клен американский, из травянистых растений - чистотел большой, лебеда раскидистая, подорожник большой. Луговой участок имеет многочисленные тропинки. Он представлен вейниковым сообществом с редкими соснами. В его составе вейник наземный, ежа сборная, бедренец камнеломка, тысячелистник обыкновенный и др. В подножии склона около родников расположены заболоченные участки с камышово-хвощевым сообществом. На заболоченном участке растут хвощ приречный, камыш лесной, рогоз широколистный, череда поникающая и др., всего около 68 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 38. Расположен в 100 м к востоку от д. № 292 по ул. Удмуртской, в основании левого коренного склона долины реки Карлутки. С 2013 года засыпан строительным мусором. Вытекает ручей.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - многоэтажная застройка, детские учреждения. Территория вокруг захламлена бытовым мусором. На склоне имеется небольшой участок с подвергающейся вытаптыванию лесной растительностью. В древостое - ели, осины, клен американский. В травянистом ярусе преобладает сныть, реже встречаются осока корневищная, будра плющевидная, мятлик дубравный и др. Вдоль троп растут сорные виды - подорожник большой, гулявник Лезеля, одуванчик и др. Вдоль реки Карлутки, в который впадает ручей, растут редкие ивы (ива пепельная и пятитычинковая). Всего встречается около 71 вида растений.

Родник № 39. Расположен вблизи д. № 38 по ул. Районной (Восточный поселок), в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. Территория не обустроена, проходы к роднику не оборудованы. Вокруг родника - бетонная кладка, есть бетонное ограждение со стороны склона. Каптаж обустроен, забетонирован, засыпан землей, защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания многоэтажная и частная усадебная застройка, больничный городок. Склон примыкающий к роднику, покрыт кленовым лесом, вейниково-разнотравным лугом и рудеральной растительностью. Кленовый лес расположен в средней части склона, он сильно изрежен и замусорен. Ы травянистом ярусе встречаются - сныть обыкновенная, одуванчик, гравилат городской, осока коротковолосистая. Кроме луговых видов сообщество имеет большое количество сорняков - вьюнок полевой, полынь горькая, гравилат алеппский и др. В подножии склона - сныть, пырей, чистец лесной, мать-и-мачеха, лабазник вязолитный и др. Всего около 70 видов. (Туганаев, 2000)

Родник № 40. Расположен в 50 м к югу от д. № 2 по ул. Авангардной, в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора. Территория обустроена, подход удобен, по металлическим лестницам. Каптаж обустроен бетонным колодцем, защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая застройка. На очень крутом склоне располагается небольшой участко лесной растительности с тропами и большим количеством мусора. В древостое встречается клен американский. В травянистом ярусе - сныть , лебеда раскидистая, лопух паутинистый. По склону бегут ручейки, участки между которыми заняты камышом лесным, вероникой поручейной, лютиком ползучим и др. Вдоль тропок обильна лапчатка гусиная. Всего отмечено 27 видов. (Туганаев, 2000).

Родник № 41. Расположен в парке Березовая роща, в 250 м к северу от бывшего здания ГАИ, в балке, расчленяющей нижнюю часть левого коренного склона долины реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенизированным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора. Территория обустроена. Подход к роднику удобен, по металлическим лестницам. Перед родником и за ним уложены бетонные плиты. Каптаж обустроен. Водослив производится из двух труб.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - жилая застройка. На склоне у родника структура растительности мозаичная, участки лесной, луговой и рудеральной растительности чередуются друг с другом. Около родника расположены заболоченные участки с манниковой и камышово-разнотравной растительностью. Главные компоненты рудеральной растительности - полынь обыкновенная, лопух паутинистый, бодяк щетинистый. Лесной участок формируют редко стоящая береза, тополь, а в подлеске представлена малина. Травянистый покров формируют лесные сорные и луговые виды: сныть, осока корневищная, икотник серо-зеленый, колокольчик крапиволистный, чистец лесной и др. На луговом участке преобладают мятлик узколистный, клевер средний, овсяница луговая, осока колючковатая и др. На территории родника отмечен 61 вид.

Родник № 42. Расположен вблизи подвесного мостика через безымянный ручей - приток реки Карлутки, в основании левого коренного склона долины этого ручья. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным существенно преобразованным. В пределах первого пояса ЗСО много мусора, валежника. Подход неудобен. Каптаж не обустроен, не защищен от поверхностного стока. Место отбора воды находится под деревянным навесом. Подходы к роднику захламлены бытовым мусором.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - частная жилая застройка. Склоны у балки родника покрыты кленовым лесом с разреженной травянистой растительностью и мусором. В древесном ярусе - клен американский и тополь бальзамический. В травянистом - чистотел, пырей, одуванчик, крапива и др. В днище балки течет ручей, вдоль которого - камышово-манниковое сообщество. Всего обнаружено 32 вида.

Родник № 44. Расположен вблизи д. № 39 по пер. Фронтовому, в основании левого коренного склона реки Карлутки. По степени влияния антропогенного фактора является антропогенным. В пределах первого пояса ЗСО много валежника. Территория затоплена, подход неудобен. Родник заключен в деревянный сруб. Каптаж забетонирован, сверху прикрыт бетонными плитами и железными листами. Недостаточно защищен от поверхностного стока.

Родник нисходящий, эрозионный. Приурочен к нижнеустьинскому терригенному водоносному горизонту. В области питания - многоэтажная жилая и частная застройка. Родник находится в балке, склоны которой покрыты кленовым лесом, но большая часть ее лишена растительности. В днище балки вдоль ручья распространены заросли камыша. Древостой кленового леса состоит из клена американского и тополя бальзамического, в подросте - рябина, черемуха. В разреженном травянистом ярусе - сныть, чистотел, крапива. Всего обнаружено 24 вида.

Глава 3. Материалы и методы исследования

Для определения показателей качества воды в полевых исследованиях использовали химические методы, т.к. они позволяют определить содержание химических компонентов в составе воды и основаны на химико-аналитических реакциях.

Исследование родников р. Карлутки проводилось в период с 2016 по 2017 гг. Было изучено 9 источников, их расположение представлено на рис.1.

3.1 Гидрологическое исследование родника

.1.1 Определение дебита родника

Определили его мощность, то есть возможный расход воды. Дебит источника рассчитывали с помощью ёмкости с известным объёмом (стеклянная банка емкостью 1 литр) и секундомера (время измеряется до одной сотой секунды). При отборе пробы засекали время, за которое заполнится ёмкость.       Вычисляли дебит источника для каждой пробы по формуле:

: t =D

3.2 Исследование некоторых органолептических показателей воды

.2.1 Определение цветности воды

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности (лимитирующий показатель - органолептический). По своему составу и свойствам вода нецентрализованного водоснабжения должна соответствовать нормативу не более 30 градусов (ГОСТ 1030, 1981).

Метод определения цветности, использованный нами является наиболее простым, в то же время рекомендован ГОСТ 1030. Определяли визуально. Заполняли пробирку из бесцветного стекла анализируемой водой до высоты 10-12 см и рассматривали на белом фоне. Качественно различают следующие степени цветности: бесцветная, слабо-желтоватая, светло-желтая, желтая, интенсивно желтая (ГОСТ 1030, 1981).

.2.2 Определение мутности, прозрачности воды

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который можно различать узнаваемый знак (Пименова, 2011).

Мутность определяли визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке из бесцветного стекла, на черном фоне. Качественно различают следующие степени мутности: прозрачная; слабо опалесцирующая; опалесцирующая; слабо мутная; мутная; очень мутная (ГОСТ 1030, 1981).

3.3 Химический анализ воды

Отбор проб воды в родниках проводился 4 раза в год (июль, сентябрь, ноябрь, апрель). Пробы набирались в чистую ёмкость, объемом 0,5 л.

Химический состав и свойства воды определялись с помощью переносной лаборатории «НКВ» и «Руководства по определению показателей качества воды полевыми методами» (Муравьёв, 2004). Были использованы следующие химические методы исследования: колориметрический, титриметрический, также были проведены расчеты, анализ и социологический опрос.

Колориметрическим называется метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения потоков видимого света при их прохождении через исследуемый раствор и раствор сравнения. Определяемый компонент при помощи химико-аналитической реакции проводится в окрашенное соединение, после чего измеряется интенсивность окраски полученного раствора. Для упрощения визуального колориметрирования при полевых анализах окраску сравнивают не с эталонными растворами, а с нарисованной контрольной шкалой, на которой образцы воспроизводят окраску (цвет и интенсивность) модельных эталонных растворов, приготовленных с соблюдением заданных значений концентраций целевого компонента.

Титриметрический метод основан на количественном определении объема раствора одного или двух веществ, вступающих между собой в реакцию, причем концентрация одного из них должна быть точно известна, такой раствор называется титрантом, или титрованным раствором. При анализе чаще всего стандартный раствор помещают в измерительный сосуд и осторожно, малыми порциями, дозируют его, приливая к исследуемому раствору до тех пор, пока не будет установлено окончание реакции (Сапожникова , 2009).

Водородный показатель представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе: рН = -lg[Н+] (Муравьев, 2004).

Величина рН воды - один из важнейших показателей качества вод. Она имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От нее зависит развитие и жизнедеятельность гидробионтов, микроорганизмов; устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина рН также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

Величина рН воды водоемов хозяйственно-питьевого, культурно- бытового и рыбохозяйственного назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5, Определение проводили по цвету кислотно-основного индикатора, зафиксированного на индикаторной бумаге. Возникшую окраску индикатора сравнивали с окраской стандарта. Результаты выражали в десятых долях рН и считали приближенными (Пименова, 2011).

3.3.2 Определение общей жесткости

Жесткость воды - одно из важнейших свойств, имеющее большое значение при водопользовании. Если в воде находятся ионы металлов, образующие с мылом нерастворимые соли жирных кислот, то в такой воде затрудняется образование пены при стирке белья или мытье рук, в результате чего возникает ощущение жесткости (Пименова, 2011).

Жесткость воды обусловлена присутствием растворимых и малорастворимых солей-минералов, в грунтовых природных водах практически исключительно кальция () и магния (). Величина жесткости воды может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года, погодных условий. Из всех солей, относящихся к солям жесткости, выделяют гидрокарбонаты, сульфаты и хлориды. Содержание других растворимых солей кальция и магния в природных водах обычно очень мало. Суммарная жесткость воды, т.е. общее содержание растворимых солей кальция и магния, получила название общей жесткости.

Метод определения общей жесткости как суммарной массовой концентрации катионов кальция и магния основан на реакции солей кальция и магния с реактивом - трилоном Б (двунатриевой солью этилендиаминтетрауксусной кислоты) (Муравьев, 2004)

R®СаR+2

+R®MgR+2

где R - радикал этилендиаминтетрауксусной кислоты -

NСN(С

Анализ проводили в аммиачном буферном растворе при рН 10,0-10,5 титриметрическим методом в присутствии индикатора хром темно-синего кислотного [7].

Общую жесткость () в ммоль/л экв. вычисляют по формуле:

 =

где:    - объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора трилона Б, моль/л экв.;

 - объем воды, взятой на анализ, мл;

- коэффициент пересчета единиц измерения из моль/л в ммоль/л.

Допустимая величина общей жесткости для питьевой воды источников нецентрализованного водоснабжения составляет не более 7 ммоль/л экв. (в отдельных случаях - до 10 ммоль/л экв.), лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).

3.3.3 Определение нитратов

Нитраты являются солями азотной кислоты и обычно присутствуют в воде. Нитратобразующие бактерии превращают нитриты в нитраты в аэробных условиях. Под влиянием солнечного излучения атмосферный азот превращается также преимущественно в нитраты посредством образования оксидов азота. Многие минеральные удобрения содержат нитраты, которые при избыточном или нерациональном внесении в почву приводят к загрязнению водоемов. Источниками загрязнения нитратами являются также сточные воды предприятий, поверхностные стоки и т.п (Пименова, 2011).

Повышенное содержание нитратов в воде может служить индикатором загрязнения в результате распространения фекальных либо химических загрязнений. Питьевая вода и продукты питания, содержащие повышенное количество нитратов, могут вызывать заболевания, и в первую очередь у младенцев (так называемая метгемоглобинемия). Вследствие этого расстройства ухудшается транспортировка кислорода с клетками крови и возникает синдром «голубого младенца» (гипоксия) (Пименова, 2011).

Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г. Допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ - 5 мг/кг массы тела. ПДК по нитратам составляет 45 мг/л (Сапожникова, 2009).

Метод основан на реакции нитратов с салициловокислым натрием в присутствии серной кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в желтый цвет (ГОСТ, 1973).

Содержание нитратов (X), мг/, вычисляют по формуле в пересчете на нитратный азот (ГОСТ, 1973)

 = С,

где С - содержание нитратов, найденное по графику, мг/

3.3.4 Определение железа общего

Железо - один из самых распространенных элементов в природе. Его содержание в земной коре составляет около 4,7% по массе, поэтому железо с точки зрения его распространенности в природе принято называть макроэлементом. Известно свыше 300 минералов, содержащих соединения железа.

В малых концентрациях железо всегда встречается практически во всех природных водах и особенно - в сточных водах.

Поскольку соединения железа в воде могут существовать в различных формах как в растворе, так и во взвешенных частицах, точные результаты могут быть получены только при определении суммарного железа во всех его формах, так называемого общего железа (Пименова, 2011).

В данной работе для определения общего железа в воде использовали метод соответствующий ГОСТ 4011. Он является визуально-колориметрическим и основан на способности катиона железа(II) в интервале рH 3-9 образовывать с ортофенантролином комплексное оранжево-красное соединение. Реакцию можно представить схемой (Муравьев, 2004).

При наличии в воде железа(III), оно восстанавливается до железа(II) солянокислым гидроксиламином в нейтральной или слабокислой среде:

+2NОH´HСl = ++2О+2HСl+2

Таким образом, определяется суммарное содержание железа(II) и железа(III). Анализ проводился в ацетатном буферном растворе где рН 4,5-4,7. Концентрацию железа в анализируемой воде определяли по окраске пробы, визуально сравнивая ее с окраской образцов на контрольной шкале (Муравьев, 2004).

ПДК общего железа в воде водоемов составляет 0,3 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Государственный доклад...,2014).

3.3.5 Определение хлоридов

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю - вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показатель вредности - органолептический.

Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ионного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высоким содержанием хлорид-аниона. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост растений, вызывают засоление почв (Пименова, 2011).

Использованный метод для определения массовой концентрации хлорид-аниона описан в ГОСТ 1030 и ИСО 9297. Он основан на титровании хлорид-анионов раствором нитрата серебра, в результате чего образуется суспензия практически нерастворимого хлорида серебра:

+

В качестве индикатора использовался хромат калия, который реагирует с избытком нитрата серебра с образованием хорошо заметного оранжево-бурого осадка хромата серебра:

+=

Данный метод получил название метода аргентометрического титрования. Титрование можно выполнять в пределах рН 5,0-8,0. Массовую концентрацию хлорид-аниона () в мг/л вычисляют по уравнению:

 = ,

где:    - объем раствора нитрата серебра, израсходованный на титрование, мл;

Н - концентрация титрованного раствора нитрата серебра с учетом поправочного коэффициента, моль/л экв.;

 - объем воды, взятой на анализ, мл;

,5 - эквивалентная масса хлора;

- коэффициент пересчета единиц измерений из г/л в мг/л (Муравьев, 2004).

3.3.6 Определение сульфатов

Сульфаты - распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некоторых минералов - природных сульфатов (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):

2S+=2S+О = S

Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250-400 мг/л (Муравьев, 2004).

Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

+ = BаS¯

О концентрации сульфат-анионов судят по количеству суспензии сульфата бария, которое определяют турбидиметрическим методом. Предлагаемый, наиболее простой, вариант турбидиметрического метода основан на измерении высоты столба суспензии по его прозрачности и применим при концентрациях сульфат-анионов не менее 30 мг/л. Анализ выполняли в прозрачной воде. Для работы необходим мутномер - несложное приспособление, которое может быть изготовлено и самостоятельно. ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности - органолептический (Муравьев, 2004).

3.4 Социологический опрос населения

Социологический опрос населения проводили для выяснения отношения местного населения к нецентрализованным источникам водоснабжения. Также опрос позволяет определить интенсивность нагрузки отдельных источников, степень информированности местных жителей о качестве воды в них, заинтересованность в получении подобных сведений. Особое внимание следует обратить на родники, пользующиеся наибольшей популярностью. Опрос проводился в период времени с 13:00 до 17:00 часов в выходные дни.

Респондентам задавали следующие вопросы:

1. Какими источниками питьевой воды вы пользуетесь?

а) водопровод <#"905335.files/image033.gif">

Рис. 2. Изменение дебита родников р.Карлутки в течение года

Кислотность вод исследованных родников изменяется незначительно, в течение года этот показатель колеблется от 7,1 до 8,4, в среднем составляя 7,6 единиц рH. Вода щелочная. За пределы норматива СанПиНа (6-9) данные показатели не выходят. (СанПиН, 2003). Наименьшее значение рH получилось в воде родника № 39 в ноябре и составило 7,0; наибольшее - в воде родников № 29 в июле и № 40 в сентябре и составило 8,4. Значительные сезонные колебания данного показателя не наблюдаются. Наглядно можно увидеть на рис. 3

Рис. 3. Сезонные изменения рH родниковой воды источников р.Карлутки

Общая жесткость воды обусловлена суммарным содержанием ионов кальция и магния. Показатели жесткости колеблются от 6,6 до 11,6, что превышает норматив СанПиНа - 7-10 мг-экв/л. (СанПиН, 2003) Превышения нормы зафиксированы в 4 родниках, в разное время года. Наибольшее значение было обнаружено в воде родника № 42 и составило - 11,6 мг-экв/л, наименьшее значение в воде родника № 29 составило 6,6 мг-экв/л. Сезонные колебания данного показателя можно наблюдать на рис.4. Минимальное среднее значение характерно для весеннего периода, что может быть связано с поступлением талых вод.

Рис. 4. Сезонные изменения общей жесткости в родниковой воде источников р.Карлутки

Рис. 5. Сезонные изменения нитратов в родниковой воде источников р.Карлутки

По содержанию хлоридов и сульфатов в родниковой воде не выявлено превышений. По нормам СанПиНа содержание хлоридов не должно превышать 350 мг/л, а сульфатов - 500 мг/л. Содержание хлоридов варьируется от 29,4 мг/л в роднике № 38 до 89 мг/л в роднике № 39. Среднее содержание хлоридов составило 54,6 мг/л. Сезонные изменения выражены слабо. Наиболее высокие средние значения - 58,4 характерны для июля, вероятно в результате эффекта разбавления дождевыми водами. Наиболее богат хлоридами родник № 39. Динамику изменений можно увидеть на рис. 6.

Рис. 6. Сезонные изменения хлоридов в родниковой воде источников р.Карлутки

Количество сульфатов колеблется от 39,2 мг/л в роднике № 33до 126 мг/л в роднике 39. Среднее значение по родникам составило 70 мг/л. Наиболее богат сульфатами родник № 44. Сезонные колебания незначительны, наиболее высокие средние значения характерны также для июля, что можно наблюдать на рис.7.

Рис. 7. Сезонные изменения сульфатов в родниковой воде источников р.Карлутки

Содержание ионов железа не превышает нормативов СанПиН (0,3 мг/л). Сезонных изменений не выявлено (рис. 8). Среднее значение для всех проб составило 0,07 мг/л.

Рис. 8. Сезонные изменения железа общего в родниковой воде источников р.Карлутки

4.2 Результаты социологического опроса

Социологический опрос проводился с целью подтвердить версию об использовании подземных вод города для бытовых нужд. Опрашивались все люди, которые подходили к источнику в период наблюдения. Итого в опросе приняли участие 136 человек.

На вопрос: какими источниками питьевой воды вы пользуетесь?

46 % ответили, что используют и водопроводную и родниковую воду.

% ответили, что используют водопроводную воду. 22% ответили, что используют родниковую воду.

На вопрос: с какой периодичностью вы пользуетесь родниковой водой?

% ответили, что используют воду 1-2 раза в неделю.

% ответили, что используют воду 1-2 раза в месяц.

На вопрос: обладаете ли вы достоверными данными о качестве воды, которой пользуетесь?

% ответили, что нет

% ответили, что имеют некоторые сведения

- На вопрос: какие способы очистки питьевой воды вы используете?

% ответили, что используют фильтрующие устройства

% ответили, что очищают воду кипячением

% ответили, что не используют очистку

Наибольшая рекреационная нагрузка наблюдается на родники под № 41 в парке Березовая Роща и № 29 в районе остановки «Нефтемаш».

4.3 Рекомендации по возможному улучшению качества воды в родниках и методов их защиты

Для всех родников остается актуальным вопрос о решении вопроса о развитии нормативно-правовой документации на региональном и муниципальном уровне и паспортизация родников

Минимальные методы защиты населения от потребления некачественной воды, не соответствующей нормам СанПиН возможны через информирование с помощью табличек, районных газет с подробным описанием химического состава каждого родника, а также через предупреждения об обязательном фильтровании и кипячении воды из природных источников.

В целом, санитарное состояние изученных родников не соответствует санитарно-гигиеническим нормам. Водосборный бассейн, каптажные камеры оставляют желать лучшего. В близости от родников находятся завалы веток, бытовой мусор, также они значительно близко расположены от жилых застроек и промышленных объектов, что тоже негативно влияет на их состояние, вследствие этих причин родники становятся источниками загрязнения малых рек, в данном случае Карлутки, в которую впадают все ручьи, а она в свою очередь является загрязнителем реки Иж. По химическим показателям больше других отличается родник №38, уровень нитратов соответствует норме. Вода всех других источников, несмотря на то, что нитраты (так же как сульфаты и хлориды) относятся к III категории токсичности, является потенциально опасной. Высокое содержание нитратов в потребляемой воде может привести к образованию метгемоглобина, вследствие чего наблюдаются признаки удушья, сердечная недостаточность.

Для получения более полной и достоверной информации об экологическом состоянии отдельных родников г.Ижевска хотелось бы провести анализ почв и растений, находящихся в зоне санитарной охраны родников и составить паспорт родников Ижевска совместно с преподавателями и учеными, занимающимися изучением родников и близлежащей территории так как данные постоянно меняются и информация из имеющихся источников не всегда соответствует настоящему положению дел. Также хочется надеяться на действия органов государственной власти в содействии организации и проведении ремонтно-строительных операций и на повышение уровня культуры и экологического образования населения, что является важной частью в защите окружающей среды и природоохранной деятельности.

Выводы

·        Группа исследованных родников относится к низкодебитным источникам. Наиболее мощные родники, дебит которых более 0,5 л это родники № 41, № 42 № 44 № 33.

·        Органолептические показатели за период наблюдений были в норме, отклонений обнаружено не было.

·        Кислотность исследуемых родников отличается незначительно: все они изливают щелочную воду в среднем с рН = 7,3; нормы СанПиНа не превышены.

·        По одному из наиболее важных показателей химического состава - жесткости все исследуемые родники имеют жесткую воду, от 6, 6 (№ 29) до 11,6 (№39), не соответствующую требованиям СанПиНа. Регулярное употребление такой воды может привести к различным нарушениям обмена веществ, к появлению сухости, раздражению кожи, дерматитам, высыпаниям и другим повреждениям, нерастворимые соли накапливаются в организме, приводя к появлению камней в почках и закупоривая сосуды.

·        Содержание в исследуемой воде нитратов в большинстве случаев превышает нормы СанПиНа, максимальное значение выше ПДК в 6,7 раз, соответствует требованиям только вода родника № 30, который в настоящее время завален строительным мусором.

·        Хлоридов и сульфатов в родниковой воде содержится немного, при ПДК 350 и 500 мг/л соответственно, они не превышают нормы.

·        Содержание ионов железа не превышает нормативов СанПиН. Сезонных изменений не выявлено.

Список литературы

Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ (ред. от 31.10.2016, с изм. от 07.12.2011) // Консультант-Плюс: справ. -правовая система.

Гагарина О.В. Вопросы исследования и контроля эколого-санитарного состояния родников в нормативных документах РФ [Текст] / О. В. Гагарина // Вестник Удмуртского университета №1. (1’2012) : научн.- практ. журн. / Изд-во «Удмуртский университет». - Ижевск, 2012. - С. 9-15.

Гагарина О.В. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы: учеб. -метод. пособие [Текст] / Министерство образования и науки РФ, ФГБОУ ВПО "Удмуртский государственный университет", Каф. природопользования и экол. картографирования; авт.-сост. О. В. Гагарина. - Ижевск: Удмурт.ун-т, 2012. - 197 с

Гагарина О.В., Юнусова Л.З. ОХРАНА РОДНИКОВ КАК ИСТОЧНИКОВ ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ В АСПЕКТЕ РАЗВИТИЯ ФЕДЕРАЛЬНОЙ, РЕГИОНАЛЬНОЙ И МЕСТНОЙ НОРМАТИВНО-ПРАВОВОЙ БАЗЫ // Вестн. Удм. ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. 2015. Т.2. С. 7-16.

Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды в Удмуртской Республике в 2014 г.»: Государственный доклад. - Ижевск, 2014. - 261с.

География Удмуртии: природные условия и ресурсы: учеб. пособие. / Под ред. И.И.Рысина. Ижевск: «Удмуртский университет», 2009. Ч.1. 256 с

Исаев М.А. Родниковые и артезианские воды Ижевска: Научно-популярное издание / М.А. Исаев, И.Г. Головков, С.А. Юрк. - Ижевск: Издательский дом «Секреты красоты и здоровья», 2004. - 109 с.

Муравьев А.Г. Руководство по определению показателей качества воды полевыми методами /А.Г.Муравьев. - СПб: «Крисмас+», 2009. - 220с.

Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы: Учебно-методическо пособие / сост. О.В. Гагарина. / Ижевск: «Удмуртский университет». - 2012. - 199 с.

Петин А.Н. Анализ и оценка качества поверхностных вод / А.Н. Петин,- Белгород: БелГУ, 2006. - 252 с.

Пименова. Е.В. Химические методы анализа в мониторинге водных объектов / Е.В. Пименова,- Пермь: ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2011. - 138 с.

Положение об осуществлении государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов (утв. Постановлением Правительства РФ от 25 декабря 2006 г. №801). П. 2.

Постановление Правительства РФ от 4 ноября 2006 г. №640 «О критериях отнесения объектов к объектам, подлежащим федеральному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов и региональному государственному контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов»

Природа Ижевска и его окрестностей: сборник статей / сост. В. М. Подсизерцев. - Ижевск: Удмуртия, 1998. - 248с. : ил.

Природа Удмуртии / Науч. Ред. Проф. А.И. Соловьев. - Ижевск: «Удмуртия», 1972. - 399 с.

Родники Ижевска / А.И. Салтыков, В.В. Туганаев, Т.Г. Владыкина, Е.Ф. Шумилов, В.И. Стурман, А.В. Сентяков, И.Е. Егоров, Н.Г. Сибагатуллина, О.Г. Баранова, О.В. Гагарина, В.М. Подсизерцев / под ред. В.В. Туганаева. Ижевск: Изд-во «Удмуртский университет», 2000. 176 с.

Рылова Н.Г., Кузнецов М.Ф., Плавинская В.В, Сезонные изменения параметров воды родников бассейна реки Подборенки // Вестн.Удм.ун-та. Сер. Биология. Науки о Земле. 2008. Вып1. С 73-84.

Удмуртская Республика: Энциклопедия / Глав. Ред. Туганаев В.В.-Ижевск: «Удмуртия», 2000. - 800 с.

ФЗ от 21.02.1992 № 2395-1 (ред. От 03.07.2016) «О недрах» Ст.23. // Консультант-Плюс: справ. -правовая система.

ФЗ от 10.01.2002 № 7 «Об охране окружающей среды» (действующая редакция). Ст.4. // Консультант-Плюс: справ. -правовая система.

ФЗ от 30.03.1999 № 52 «О санитарном-эпидемиологическом благополучии населения (с изм. и доп.). Ст.18. // Консультант-Плюс: справ. -правовая система.

Широкова В.А. История гидрохимии в России: этапы развития, проблемы, исследования. М.: Изопроект пвх, 2005. 280 с

Шумилов Е. Ф. Вода для Ижевска. - Ижевск: «Удмуртский университет», 2004. - 220 с.