The paper considers the influence of various anthropogenic factors on the quality of water in a river. As an example, assessment of pollution, the Mras-Su river basin (Southern Kuzbass) is considered. The contributions of anthropogenic factors are calculated: pit water discharges, deposition of pollutants from the atmosphere and the contribution of other anthropogenic sources of pollution.
Copyright © 2019 for this paper by its authors. Use permitted under Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Счастливцев Е.Л., Быков А.А., Юкина Н.И.
Институт вычислительных технологий СО РАН, Россия Аннотация В работе рассмотрено влияние различных антропогенных факторов на качество воды в реке. В качестве примера, оценки загрязнений, рассмотрен бассейн реки Мрас-Су (Южный Кузбасс). Вычислены вклады антропогенных факторов: сбросов карьерных вод, выпадение загрязняющих веществ из атмосферы и вклад других антропогенных источников загрязнения. Ключевые слова: бассейн реки, загрязнение, ингредиенты, атмосферное выпадение, качество вод Основными источниками загрязнения воды в реках являются: прямые сбросы угольнодобывающих предприятий, промпредприятий, смыв с территорий, загрязненных продуктами хозяйственной деятельности людей, а также выпадение и оседание атмосферных примесей, выбрасываемых источниками загрязнения воздуха на поверхность бассейна реки. Для примера, рассмотрим бассейн реки Мрас-Су. Река МрасСу является левым притоком реки Томь, берет начало с Абаканского хребта, течёт в глубокой долине по Горной Шории по территории Шорского национального парка. В 635 км от устья по левому берегу расположен г. Мыски. На рис.1 представлен бассейн реки Мрас-Су, точками отмечены места сброса сточных вод угольно-добывающими предприятиями.
Рисунок 1- Бассейн реки Мрас-Су Одним из источников загрязнения реки, являются смыв с осадками с территории бассейна продуктов жизнедеятельности людей. На территории бассейна р.Мрас-Су находится 37 сельских и 2 городских поселения (Мыски и Шерегеш), всего 55388 жителей [1]. Сельские поселения в основном размещены по берегам реки. Ориентировочные поступления твердых бытовых отходов от сельских поселений можно количественно оценить на основе [2], согласно которому отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные) составляют 210 - 225 кг на 1 чел/год, а мусор от бытовых помещений несортированный – 40 – 70 кг на 1 чел/год. В таблице 1 приведена ориентировочная оценка поступления на территории бассейнов твердых отходов от сельских поселений. Бассейн
реки Мрас-Су
Число поселений и городов 39 Суммарное население,
чел 55 388
из жилищ 12185 Из бытовых помещений 3046
В сумме 15231 Естественно, эти отходы не попадают напрямую в водоемы, но загрязняющие вещества частично смываются в реки осадками. Не исключена и фильтрация через почву, поскольку сельские поселения находятся в непосредственной близости к водоемам.
Весьма значимым источником загрязнения бассейнов рек, является выпадение промышленных выбросов из атмосферы. Вклад выпадения аэрозолей из атмосферы в суммарное загрязнение бассейна реки Мрас-Су оценен с применением долгосрочной модели расчета выпадения на подстилающую поверхность [3]. Модель встроена в состав программного комплекса “ЭРА-ВОЗДУХ” (www.lpp.ru) широко используемого для проектных работ в Сибирском регионе. Это позволяет использовать накопленные в форматах комплекса нормативные исходные данные по источникам выбросов для научных исследований.
В представленных ниже расчетах использованы данные инвентаризаций источников загрязнения (4504 источника), проведенные для разработки сводных томов ПДВ городов Киселевск, Прокопьевск, Новокузнецк, Мыски и Междуреченск. Детальные данные по источникам достаточно крупных населенных пунктов от Осинников до Таштагола авторам недоступны, поэтому суммарные выбросы по этим населенным пунктам приближенно оценено на основе данных Государственного доклада [4].
Изолинии выпадения суммы всех пылевых частиц показаны на рисунке 2. Видно, что области со значительным выпадением примесей находятся в северной части бассейна, вблизи устья реки Мрас-Су, где сосредоточены промышленные города и индустриальные районы. Центральная и южная части бассейна реки Мрас-Су подвержена незначительному загрязнению атмосферы и выпадению атмосферных примесей. На рисунке 2 северный участок отделен от всего бассейна жирной линией, и на территорию северного участка (6% от общей площади) выпадает почти 20% всех пылевых частиц промышленного происхождения.
Аналогичные расчеты проделаны для нитратов (азотосодержащие примеси NO2 + NO + NH3) и сульфатов (серосодержащие примесей SO2+H2S). Данные примеси имеют малые скорости выпадения (точнее – имеющие размерность скорости коэффициенты улавливания поверхностью), поэтому их суммарные и удельные показатели выпадения на порядок меньше, чем для пылевых частиц. Однако интенсивность затухания загрязнения в зависимости от удаления от источников для таких примесей значительно меньше, что приводит к более равномерному загрязнению бассейна реки Мрас-Су сульфатами и нитратами.
Рисунок 2 - Изолинии осаждения на почву промышленной пыли всех фракций и составов, выбрасываемой в атмосферу в районе бассейна реки Мрас-Су. Авторами обобщены все данные о загрязнении воды в реке Мрас-Су с 2000 по 2017 года, полученные по литературным данным и в результате собственных экспедиционных исследований. По результатам анализов 12-ти ингредиентов, рассчитан ассоциативный показатель (АП) [5-6], который равен сумме концентраций всех веществ, деленных на соответствующие предельно допустимые концентрации. Для реки Мрас-Су он равен 1.7, что соответствует III классу качества воды «умеренно загрязненная». Ниже для сравнения приведена таблица 4 с результатами ранее проведенных авторами [7] аналогичных расчетов антропогенной нагрузки на бассейны рек Кемеровской области, расположенных в идентичных с Мрас-Су природно-климатических условиях и подверженных влиянию одних и тех же промышленных источников загрязнения атмосферы. Мрас-Су Верхняя Терсь Средняя Терсь Тайдон 1. Всероссийская перепись населения 2010 года. Кемеровская область. 1.6. Численность населения городских округов, муниципальных районов, городских и сельских поселений, городских населённых пунктов, сельских населённых пунктов. 2. СанПиН 2.1.7.1322-03. Гигиенические требования к размещению и обезвреживанию отходов производства и потребления от 15.06.2003г. [Электронный ресурс] http://docs.cntd.ru/document/901862232 (Дата обращения 15.11.2018). 3. Быков А.А., Счастливцев Е.Л., Пушкин С.Г. Особенности построения и практического применения локальной модели загрязнений почвы техногенными выбросами пылевых частиц / Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций, 2007. - № 4. - c. 74-82. 4. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2017 году. – Кемерово, 2018г. - 483с. 5. Потапов В.П., Мазикин В.П., Счастливцев Е.Л., Вашлаева Н.Ю. Геоэкология угледобывающих районов Кузбасса.- Новосибирск: Наука, 2005. – 660с. 6. Счастливцев Е.Л., Юкина Н.И., Харлампенков И.Е. Информационно-аналитическая система геоэкологического мониторинга водных ресурсов угледобывающего региона // Вестник КузГТУ. Кемерово. – 2016. № 2 (114)., С. 157-164. 7. Счастливцев, Е.Л. Расчетная оценка антропогенной нагрузки на бассейны рек с учетом осаждения из атмосферы промышленных выбросов / Е.Л. Счастливцев, А.А. Быков, Н.И. Юкина // VI Всероссийская конференция "Безопасность и мониторинг техногенных и природных систем": Материалы и доклады. Красноярск. – 2018. С.446-451.