Качество межпластовых вод Тобольска в пойме реки Иртыш

ВВЕДЕНИЕ
Проблема охраны окружающей среды от загрязнения продуктами деятельности человека уже давно из локальной и региональной превратилась в глобальную, затрагивающую все страны, все население Земли. Ежегодно мировое производство изготавливает миллиарды тонн разнообразных химических соединений. Прямым следствием этого является резкое увеличение химической нагрузки на биосферу, ее интенсивное загрязнение. Огромное количество отходов, сливается в реки, выбрасывается в воздух и загрязняет почву, а вследствие этого колоссальное количество чужеродных веществ - ксенобиотиков попадает в воду и пищевые продукты, и далее непосредственно в организм человека, нанося существенный вред его здоровью. Ксенобиотики могут оказывать токсическое, канцерогенное, тератогенное или аллергенное воздействия. Однако, наиболее опасны ксенобиотики, имеющие мутагенный эффект, так как они влияют на генофонд популяции и тем самым угрожают здоровью не настоящего поколения, а будущего [1].
Тяжёлая экологическая ситуация возникла и в крупных промышленных центрах Западной Сибири, в том числе и городе Тобольске. Тобольск находится в числе городов с высоким уровнем загрязнённости. В последнее время активное развитие промышленности привело к сильному загрязнению гидросферы, представленной в Тюменской области двумя крупными реками – Иртыш и Тобол, за счёт промышленных выбросов предприятий электроэнергетики (73%), пищевой промышленности (19%), нефтепереработки (4%), транспорта (3%), машиностроения и металлообработки (2,1%) [2].
Река Иртыш является основным источником питьевой воды для города и области. На данный момент часть водозаборов на реке Иртыш перестали функционировать, так как наблюдается резкое уменьшение глубины реки из-за строительства множества крупных водозаборов в Китае и Казахстане [2] (см. прил. А). Данная ситуация усугубляется ещё и тем, что в последние десятилетия отмечается высокий уровень загрязнения реки. Основными загрязнителями, ежегодно превышающими предельно допустимые концентрации, являются соединения железа (1,5-2,8 ПДК), меди (3,6-4,1 ПДК), цинка (1,1-2,9 ПДК), марганца (16,5-20,3 ПДК), фенолы (2-3 ПДК), нефтепродукты (1,2-2 ПДК), которые резко ухудшают качество питьевой воды [3, 4].
Гипотеза исследования.Высокая степень загрязненности реки Иртыш влияет на качество межпластовых вод Тобольска в пойме реки Иртыш.
Цель выпускной квалификационной работы - оценка качества межпластовых вод Тобольска в пойме реки Иртыш.
Объект исследования– межпластовые воды Тобольска в пойме реки Иртыш.
Предмет исследования– качество межпластовых вод в пойме Иртыша на территории города Тобольска.
Задачи:1) изучить общую характеристику района исследования;
2) исследовать качественные показатели межпластовых вод в пойме реки Иртыш на территории города Тобольск;
3) изучить методы очистки межпластовых вод.
Практическая значимость работы.В данной работе показано, что мониторинг межпластовых вод реки Иртыш в окрестностях города Тобольска, показывает, что по органолептическим и физико-химическим показателям они не соответствуют ГОСТ и без кипячения и предварительной очистки не могут быть использованы для употребления. Материал экспериментальной работы можно использовать в образовательных структурах города Тобольска на уроках биологии и экологии человека.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
Глава 1. Общая характеристика района исследования 5
1.1. Географическое положение 5
1.2. Геологическое строение и рельеф территории 6
1.3. Фильтрационная способность почв 6
1.4. Растительный покров 13
Глава 2. Качественные показатели межпластовых вод в пойме реки Иртыш на территории города Тобольск 16
2.1. Общие органолептические показатели, щелочность и жесткость подземных вод 16
2.2. Содержание сульфатов и хлоридов 19
2.3. Содержание нитратов и нитритов 20
2.4. Уровень загрязнения тяжелыми металлами 20
2.5. Индекс загрязнения межпластовых вод 23
Глава 3. Методы и способы очистки подземных вод 25
3.1. Гидромеханические методы очистки подземных вод 25
3.2. Химические и биохимические методы очистки 30
3.3. Электрохимические методы 33
3.4. Ультрафиолетовое облучение межпластовых вод 38
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 43
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 45
ПРИЛОЖЕНИЯ 52

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в результате санитарно-гигиенических исследований можно сделать следующие выводы:
 в д.Ломаевонаблюдается превышение допустимых норм аммиака и железа;
 в д.Веснина- превышение железа;
 в д.М.Зоркольцева идет превышение цветности, мутности, аммиака и железа.
Ориентация на подземные воды является единственным выходом при создании надежных источников водоснабжения крупных городов. В пользу технологии внутрипластовой очистки оказался оправданным со всех точек зрения. Несмотря на весьма сложные гидрохимические условияудалось достичь полной очистки воды от полютантов до концентраций ниже ПДК без применения реагентов и громоздких наземных сооружений.
Несомненным достоинством технологии внутрипластовой очистки является и то, что формируемый в пласте биогеохимический барьер, на котором осаждаются железо и марганец, является препятствием для поступления к скважинам вредных примесей, транспортируемых вместе с речным фильтратом из р. Иртыш.
Более чем 100-летний опыт применения безреагентной технологии очистки подземных вод в водоносном горизонте показал, что по сравнению с традиционной она имеет ряд экономических и экологических преимуществ. В технологическом процессе для очистки подземных вод используется кислород из воздуха, т.е. не требуется применения реагентов, а соответственно, сооружения реагентного хозяйства, поставки (транспортировки) химических веществ и утилизации отходов.
Эксплуатация установок полностью в автоматическом режиме упрощает их техническое обслуживание, для которого требуется минимальное количество обслуживающего персонала. При более низкой себестоимости подаваемой потребителю по этой технологии питьевой воды она по качеству превосходит российские и европейские стандарты. Исследованиями на пилотной установке доказана возможность очистки подземных вод от нормируемых компонентов непосредственно в водоносном пласте до принятых международных норм (железо – менее 0,1 мг/дм3, марганец – менее 0,05 мг/дм3).
Несомненные преимущества технологии внутрипластовой очистки подземных вод, в том числе безотходность и экологичность, дают основания считать ее наиболее соответствующей требованиям централизованного обеспечения населения городов и поселков питьевой водой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трапезников A.В., Коржавин А.В., Николкин В.Н., Трапезникова В.H., Мигунов B.И. Радиоэкологические исследования воды, донных и пойменных отложений рек Иртыш и Обь // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006. Т. 46. № 5. С. 590-595.
2. Чемагин А.А. Годовая динамика интегрального показателя загрязнения реки Иртыш //В мире научных открытий. 2013. № 11.11 (47). С. 163-173.
3. Тяглов С., Воловик В. Экологическая стратегия корпораций. – M.: Содействие - XXI век, 2011. - 144 с.
4. Винокуров Ю.И., Зиновьев А.Т., Галахов В.П., Кошелева Е.Д. Водно-экологические проблемы трансграничного бассейна р. Иртыш. В сборнике: Трансграничное сотрудничество: экономические и социально - гуманитарные аспекты развития Большого Алтая Материалы Международной научно - практической конференции. 2010. С. 38-43.
5. Якимов А.С., Сванидзе И.Г., Казанцева М.Н., Соромотин А.В. Изменение свойств почв речных долин южной тайги Западной Сибири под действием минерализованных артезианских вод //Почвоведение. 2014. № 3. С. 364.
6. Михайлова Л.В., Алдохин А.С., Чемагин А.А., Медведева И.Н. Численность и биомасса основных групп макрозообентоса в нижнем течении реки Иртыш //В мире научных открытий. 2013. № 11.12 (47). С. 274-286.
7. Макарова О.А. Содержание химических элементов (Zn, Mn, Cu, Pb, Cd) В системе вода-почва-растение пойменной части реки Иртыш //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 1-3. С. 315-319.
8. Стоящева Н.В., Рыбкина И.Д. Оценка антропогенной нагрузки на водосборную территорию и водные объекты трансграничного бассейна р. Иртыш //Ползуновский вестник. 2011. № 4-2. С. 98-102.
9. Харитонцев Б.С. Особо охраняемые природные территории долины р. Иртыш в пределах тюменской области. В сборнике: особо охраняемые природные территории. Интродукция растений. Материалы заочной международной научно-практической конференции. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» Ботанический сад им. проф. Б. М. Козо-Полянского Совет ботанических садов центра европейской части России Русское ботаническое общество Научные редакторы: доктор биологических наук, профессор В. Н. Калаев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. А. Воронин. Воронеж, 2014. С. 52-55.
10. Ефремов А.Н., Свириденко Б.Ф. Ресурсы stratiotesaloides (hydrocharitaceae) в долинах рек бассейна среднего Иртыша //Растительные ресурсы. 2012. Т. 48. № 2. С. 202-207.
11. Муратова С.Р. Географическое описание Тоболо-Ишимской линии //Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена. 2007. Т. 13. № 36. С. 86-91.
12. Боровков С.В. Инженерное регулирование русла реки Иртыш в районе г. Ханты-Мансийска //Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2010. Т. 2. С. 167a-171.
13. Балясникова Ю.С., Аляева А.А., Вермиенко М.А. Планирование и организация защиты прибрежных территорий Усть-Ишимского района от затопления при наводнениях на реке Иртыш //Россия молодая: передовые технологии – в промышленность! 2013. № 3. С. 087-089.
14. Земцова Е.С., Алимова Г.С., Попова Е.И., Дударева И.А., Хакимзянова Г.Х., Токарева А.Ю. Гидрохимический режим горнослинкинской русловой ямы реки Иртыш //Естественные и технические науки. 2013. № 3. С. 81-84.
15. Чемагин А.А. Гидроакустическое исследование распределения рыб в системе рек Иртыш-Тобол //В мире научных открытий. 2013. № 11.12 (47). С. 126-136.
16. Фроленков О.М., Фроленков И.М. Оценка риска возникновения чрезвычайных ситуаций на гидротехнических сооружениях средней части бассейна реки Иртыш //Мир науки, культуры, образования. 2014. № 1 (44). С. 397-400.
17. Ельпин С. Экологический прогноз комплексной оценки качества поверхностных вод по биогенным веществам р. Иртыш //Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2011. Т. 43. № 7. С. 40-49.
18. Алимова Г.С., Земцова Е.С., Чемагин А.А., Попова Е.И., Дударева И.А., Токарева А.Ю., Хакимзянова Г.Х. Гидрохимия поверхностных вод и видовой состав макрозообентоса нижнего течения р. Иртыш // Вода: химия и экология. 2014. № 5 (71). С. 27-34.
19. Решетняк О.С. Экстремально высокий уровень загрязнения воды по длине рек Обь и Иртыш //Наука и современность. 2013. № 21. С. 24-27.
20. Абдуллаев К.К., Альмишев У.Х. Уровень удобрения азотом культурных пастбищ в условиях поймы р. Иртыш //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2014. № 2 (152). С. 75-76.
21. Вертинская М.Е., Шабанов В.В., Маркин В.Н. Эколого-водохозяйственная оценка водосбора и водных объектов в бассейне Иртыша //Природообустройство. 2008. № 2. С. 50-56.
22. Винокуров Ю.И., Красноярова Б.А., Платонова С.Г., Стоящева Н.В. Общесистемные проблемы водопользования в трансграничном бассейне реки Иртыш. В сборнике: Водная стихия: опасности, возможности прогнозирования, управления и предотвращения угроз материалы Всероссийской научной конференции. 2013. С. 411-415.
23. Бобренко Е.Г., Розбах Т.В., Бобренко М.И. Оценка трансграничного загрязнения реки Иртыш медью и марганцем //Россия молодая: передовые технологии – в промышленность! 2013. № 3. С. 096-099.
24. Бобренко Е.Г., Бобренко М.И. Оценка трансграничного загрязнения реки Иртыш цинком. В сборнике: Наука и образование в XXI веке сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции: в 34 частях. 2013. С. 24-25.
25. Винокуров Ю.И., Чибилёв А.А., Красноярова Б.А., Павлейчик В.М., Платонова С.Г., Сивохип Ж.Т. Региональные экологические проблемы в трансграничных бассейнах рек Урал и Иртыш //Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2010. № 3. С. 95-104.
26. Лунева К.В., Крышев А.И., Никитин А.И., Крышев И.И. Анализ методами непараметрической статистики данных радиационного мониторинга (на примере загрязнения речной системы Теча-Исеть-Тобол-Иртыш) //Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика. 2010. № 1. С. 33-41.
27. Козлов Д.В., Савельев К.Л. Ледотермический режим водохранилища Красногорского гидроузла на реке Иртыш //Природообустройство. 2010. № 3. С. 23-28.
28. Аширбакиева Г.С., Просвиркина Н.М., Ривкина Т.В. Определение содержания металлов в водной системе Иртыш – Тобол //Аналитика и контроль. 2014. Т. 10. № 1. С. 60-63.
29. Куликов Е.В. Проблемы сохранения биоразнообразия трансграничной реки Иртыш в связи со снижением водообеспеченности //Вестник Тюменского государственного университета. 2007. № 6. С. 141-151.
30. Климова Е.В. Аккумуляция тяжелых металлов макрофитами реки Иртыш //Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 2013. № 4. С. 824.
31. Климова Е.В. Цинк в растительности поймы реки Иртыш [загрязнение в результате воздействия промышленного предприятия ОАО Казцинк] //Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. 2013. № 4. С. 849.
32. Кириченко О.И. Состояние естественного воспроизводства рыб реки иртыш и влияние искусственного паводка на его эффективность //Труды Тигирекского заповедника. 2005. № 1. С. 299-301.
33. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев Е.А., Дегтев А.И. Распределение рыб в пойменном озере (бассейн р. Иртыш) //Рыбное хозяйство. 2010. № 3. С. 68-70.
34. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев Е.А., Дегтев А.И. Скопления рыб на русловых ямах реки Иртыш //Рыбное хозяйство. 2011. № 2. С. 86-89.
35. Шарапова Т.А. Пространственное распределение зооперифитона р. Иртыш //Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2011. № 11. С. 118-124.
36. Раткович Л.Д., Романова Ю.А. Влияние переброски стока в китайской народной республике на состояние водохозяйственного комплекса реки Иртыш //Природообустройство. 2011. № 5. С. 71-75.
37. Генкал С.И., Баженова О.П., Митрофанова Е.Ю. Центрические диатомовые водоросли (Сentrophyceae) водоемов и водотоков бассейна среднего участка реки Иртыш //Биология внутренних вод. 2012. № 1. С. 5.
38. Сизиков А.М., Нахаева В.И., Александрова, Т.В. Сравнительный генотоксический анализ водных проб естественных источников питьевой воды рек Иртыш и Омь //Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2008. № 9. С. 96-98.
39. Платонова С.Г., Скрипко В.В. Эколого-геоморфологические особенности трансграничного взаимодействия в бассейне реки Иртыш //Мир науки, культуры, образования. 2012. № 5. С. 320-325.
40. Бокарев А.И., Матвеев В.Н., Корчагин А.Б., Мазур И.С. Рациональные способы инженерной защиты населенного пункта «затон» от затопления при весеннем половодье на реке Иртыш // Омский научный вестник. 2013. № 1 (118). С. 226-229.
41. Прокопьев Е.П. Синтаксономический обзор лесной растительности поймы р. Иртыш // Krylovia. Сибирский ботанический журнал. 2011. Т. 3. № 1. С. 13-23.
42. Алдохин А.С., Чемагин А.А., Тавлетбакиева Д.И. Видовая структура рыбного населения в водоемах разного типа в нижнем течении реки Иртыш //В мире научных открытий. 2012. № 11.5 (35). С. 296-309.
43. Винокуров Ю.И., Красноярова Б.А., Платонова С.Г., Стоящева Н.В. Общесистемные проблемы водопользования в трансграничном бассейне р. Иртыш. В сборнике: Современные проблемы водохранилищ и их водосборов труды Международной научно-практической конференции: в 3 томах. Министерство образования и науки РФ, Пермский государственный национальный исследовательский университет и др.. 2013. С. 15-20.
44. Фроленков О.М. Оценка качества водных ресурсов реки Иртыш на территории омской области //В сборнике: Шаг в науку материалы XIII-й конференции молодых ученых ИВЭП СО РАН. Институт водных и экологических проблем СО РАН. 2013. С. 89-94.
45. Винокуров Ю.И., Красноярова Б.А. Проблемы устойчивого водопользования в трансграничном бассейне р. Иртыш.В сборнике: Совещание географов Сибири и Дальнего Востока Материалы XIV совещания географов Сибири и Дальнего Востока. Тихоокеанский институт географии ДВО РАН. Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. Дальневосточный федеральный университет. Русское географическое общество. 2011. С. 421-423.
46. Соловьев С.А. Птицы лесостепной долины реки Иртыш //Материалы к распространению птиц на Урале, в Приуралье и Западной Сибири. 2012. № 7. С. 241-242.
47. Раткович Л.Д., Романова Ю.А. Водохозяйственный баланс реки Иртыш в пределах республики Казахстан с учетом проектных мероприятий в китайской народной республике //Природообустройство. 2014. № 2. С. 75-79.
48. Павлов Д.С., Мочек А.Д., Борисенко Э.С., Дегтев А.И., Дегтев Е.А. Распределение рыб в пойменно-русловом комплексе нижнего участка р. Иртыш //Биология внутренних вод. 2011. № 2. С. 71-79.
49. Андреева И.В., Черных Д.В. Изучение пространственно-временных особенностей трансформации системы территориальной охраны природы в бассейне р. Иртыш //Известия Алтайского государственного университета. 2013. Т. 2. № 3 (79). С. 15-19.
50. Сизов О.С., Платонова С.Г., Кошелева Е.Д., Голубева А.Б. Опыт применения дистанционных методов для оценки экологических рисков трансграничных бассейнов (на примере р. Иртыш). В сборнике: Биоразнообразие, проблемы экологии Горного Алтая и сопредельных регионов: настоящее, прошлое, будущее Материалы II Международной конференции. 2010. С. 252-255.
51. Винокуров Ю.И., Красноярова Б.А., Платонова С.Г., Рыбкина И.Д., Скрипко В.В., Стоящева Н.В. Институциональные аспекты устойчивого водопользования в трансграничном бассейне р. Иртыш. В книге: Российско-Казахстанский трансграничный регион История, геоэкология и устойчивое развитие. Институт степи УрО РАН. Екатеринбург, 2011. С. 181-195.