Наукова робота. Гідроекологічна небезпека Осокорової затоки

Роботу виконала:
Шкуро Дар’я Сергіївна,
учениця 10 – А класу Запорізького
навчально – виховного комплексу № 67
Запорізької міської ради
Запорізької області
член шкільного Наукового
товариства учнів «Знання PLUS»

 

Наукові керівники:
Гриценко Олександра Вікторівна,
вчитель географії, спеціаліст вищої
категорії, вчитель – методист,
лауреатка V Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ – 2020” за версією
науково-популярного природничого
журналу „КОЛОСОК” у номінації „Географія”

 

Бортник Реґіна Вікторівна,
вчитель хімії, спеціаліст вищої категорії

Вступ

Серед основних проблем, пов’язаних із розвитком суспільства, найбільш загрозливими є руйнування і забруднення навколишнього середовища, а також вичерпання природних ресурсів. Особливу увагу науковці звертають на антропогенні зміни в басейнах річок. Тут ведеться посилене та безсистемне господарювання, що викликає порушення цілісності, а подекуди й руйнування річкових екосистем.

Актуальність теми дослідження. В Заводському районі прийнято рішення по створенню сучасної зони відпочинку на узбережжі Осокорової затоки Дніпровського водосховища. Зроблено проект реконструкції, враховані всі побажання жителів, на проект виділені сім мільйонів гривень. Але не врахована гідроекологічна небезпека самої води в затоці, її шкідливість. Геохімічні властивості водних мас Осокорової затоки небезпечні як для відпочинку на воді, на узбережжі,так і для вилову і вживання риби.

Об’єкт дослідження – сучасний стан Осокорової затоки в межах Заводського району міста Запоріжжя.

Предмет дослідження – геохімічний склад стоків, що безпосередньо попадають в акваторію затоки з території полігону промислових відвалів балки Середньої, що спричиняє гідроекологічну небезпеку водних мас затоки Осокорової.

Мета дослідження: довести, що геохімічний склад водних мас затоки небезпечний для використання з точки зору рекреації, перед облаштуванням зони відпочинку і фінансування проекту реконструкції потрібно убезпечити акваторію затоки від впливу стоків з промислового полігону «Балка Середня».

Завдання дослідження:

  1. З’ясувати особливості утворення затоки Осокорової й промислового полігону «Балка Середня».
  2. Охарактеризувати сучасний стан впливу ділянок промислових відходів б. Середньої на акваторію Осокорової затоки.
  3. Провести відбір зразків водних мас затоки під час і після випадання опадів , зробити їх аналіз, паралельно відібрати проби проточних водних мас в районі Центрального пляжу Запоріжжя, зробити їх аналіз.
  4. Визначити основні хімічні сполуки і геохімічні процеси, що провокують зміну на гірше властивостей верхніх шарів водних мас затоки, дослідити вплив кліматичних умов на якісних властивості води.
  5. Описати стан поверхневих водних мас, прибережних ґрунтів, рослинності й донних відкладів.
  6. Дослідити вплив хімічних сполук і геохімічних процесів на людський організм і екосистеми акваторії затоки Осокорової.
  7. Запропонувати можливі заходи і шляхи відновлення екосистем Осокорової затоки і її узбережжя.
  8. Звернути увагу громадськості і вчених на необхідність першочергово вирішувати проблеми техногенного забруднення водних мас Осокорової затоки до фінансування створення зон відпочинку.

Розділ 1. Затока осокорова і балка середня – дослідження проблеми

1.1. Особливості утворення затоки Осокорової

Заводський район розташований у північно-східній частині міста Запоріжжя на лівому березі Дніпра в степові області Придніпровської лівобережної низовини. На північному заході і заході по руслу Дніпра розташоване Дніпровське водосховище. У заплаві Дніпра є кілька старих річищ. Поверхня порізана великими ярами і балками, в багатьох місцях з досить крутими схилами. Більшість балок мають діючі джерела.

Від титано-магнієвого комбінату на захід до Дніпра по північній околиці Павло-Кічкаса тягнеться балка. Раніше вона звалась Осокоровою. Там росли, переважно, осокори і дуби. Балкою свого часу протікала глибока річка, де водилися риба й раки. Ліс знищили, а річка 1887 року висохла. Проте, як стверджує Д. І. Яворницький, ще 1905 року там залишалось небагато осокорів та дубів [5]. Зараз на місці балки – затока Дніпра. В 50-х роках ХХ ст.. вона була обсаджена деревами. Сьогодні дерева з північного боку витісняють дачні будинки.

Утворилася затока Осокорова у результаті затоплення в 1930-і роки балки Осокорівка водами Дніпровського водосховища. Після спорудження греблі Дніпрогесу у 1932-му році порожиста частина Дніпра була затоплена. Створене водосховище і забудова території спровокували швидкий підйом рівня ґрунтових вод. На значній частині промислової зони він встановився на глибині 4 – 6 метрів. Причиною такого підвищення став підпір з боку Каховського і Дніпровського водосховищ, значні втрати води в ґрунт з водоносних комунікацій, порушення природного стоку в результаті перепланування території, а також порушення волого обміну і температурного режиму ґрунтів в результаті забудови території [16, 17]. На її північному березі – будівлі дачного виселку. А з півдня від неї – гора сміття від промислових підприємств.

Рис. 1.1.1. Фрагмент картосхеми м. Запоріжжя, у центрі – затока Осокорова

1.2. Промисловий полігон «Балка Середня»

В адміністративно – територіальному відношенні ділянки промислового полігону балки Середньої розташовані на північно-східній окраїні міста Запоріжжя в межах міської смуги (Рис. 1.1.1.).

Балка Середня розташована в басейні р. Дніпро, витягнута зі сходу на захід, зливаючись у низов’ї з балками Панською та Богатирьовою відповідно з південної та північної сторони. Водотоки вказаних балок впадають в затоку Осокорову, яка є лівою притокою Дніпровського водосховища (Додатки А, Б, В).

Абсолютні відмітки місцевості розміщення промислових відходів змінюються від 68,0 до 100,0 м. Рельєф балки Середня за багаторічний період експлуатації полігонів відвального господарства зазнав значних змін і в теперішній час носить яскраво виражений техногенний характер та представляє собою відвали промислових відходів висотою 10-40м зі схилами 25-40º. Існуючий раніше природній водотік, в межах ділянок полігонів перекритий дамбами, тальвег балки практично на всьому протязі до гирла затоки заповнений відвалами сипучих порід (шлаками) [13].

Клімат району помірно-континентальний. Переважаючими за напрямком є північні та північно-східні вітри. За кількістю атмосферних опадів район відноситься до зони недостатнього зволоження, середня багаторічна кількість опадів становить 510 мм [13].

Таблиця 1.2.1

Кількість опадів та середня температура повітря

Місяць

Кількість опадів що випали, мм

Середня темпера-тура, º С

Середня багато-річна (за 30 років спостере-жень)

2011 р.

2012 р.

2013 р.

2014 р.

2015 р.

Січень

49,0

48,9

44,4

52,4

20,1

34,2

-4,2

Лютий

39,0

86,8

24,2

16,9

9,8

54,5

-2,9

Березень

36,0

24,0

70,3

27,6

45,7

64,5

1,7

Квітень

38,0

27,8

9,7

8,1

86,8

1,5

9,9

Травень

46,0

10,6

51,4

13,3

55,6

77,9

16,4

Червень

60,0

100,2

71,7

28,8

48,8

30,0

20,2

Липень

48,0

35,6

29,9

24,7

46,9

24,6

22,0

Серпень

40,0

27,0

40,2

21,0

4,4

10,9

21,2

Вересень

32,0

4,8

20,8

54,5

89,1

77,6

16,2

Жовтень

27,0

42,7

32,0

41,5

32,6

54,4

9,5

Листопад

43,0

65,7

51,3

53,0

16,8

55,0

3,8

Грудень

52,0

79,9

4,9

41,0

28,3

96,7

-0,8

Сума

опадів

510,0

554,0

450,8

382,8

484,9

581,8

Сер. річ. 9,4

У літній період опади випадають у вигляді інтенсивних короткочасних злив. Середня величина випаровування з водної поверхні становить 846 мм. Сніговий покрив спостерігається, в середньому, на протязі 50 днів взимку із середньою висотою 15 см. Найбільша висота снігового покриву – 120 см. Внаслідок невеликої висоти або повної відсутності снігового покриву при сильних морозах спостерігається глибоке, до 116 см, промерзання ґрунту [13].

В гідрогеологічному відношенні найнебезпечніший верхній техногенний водоносний горизонт. На початок організації промполігону в балці Середній, аналогічно як і в балці Панській та Богатирьової, існувала затока Дніпровського водосховища, гирло якої було перекрите дамбою. Сформоване таким чином штучне водоймище на протязі 60 – 70 років минулого століття було заповнене промисловими відходами, в яких і сформувався техногенний водоносний горизонт. Рівень техногенних вод горизонту умовно приймається на відмітках 53-54 м (рівень води у Осокоровій затоці Дніпровського водосховища). Води горизонту правомірно розглядають, як потенційне джерело забруднення геологічного середовища і поверхневих вод Дніпровського водосховища [13].

Полігон шлакових відвалів виник за околицею Запоріжжя наприкінці 30-х років минулого сторіччя одночасно з пуском Дніпровського промислового комплексу. Відтоді його територія розрослася на більш як 220,79 га, заповнившись на 50—90% шлаками, відпрацьованими формувальними сумішами, шламами металургійного і гальванічного виробництва. За висновком інституту «УкрНДІспецсталь», усе це придатне для виробництва цементу, шлакобетону, шлакоблоків, вогнетривкої цегли, фракційного щебеню [14].

Промисловий полігон «Балка Середня», знаходиться в пригирловій частині балки і займає 2,2 км2, що становить 15 % від загальної водозбірної площі балки. На території, не зайнятою полігоном, у верхів’ях балки знаходиться житлова забудова с. Люцерни (без централізованої каналізації і очисних споруд, відсутності полігону ТБО), автомобільна дорога Харків – Сімферополь, проводиться інтенсивна сільськогосподарська діяльність із застосуванням мінеральних добрив, пестицидів та гербіцидів, зрошувальне землекористування.

Таким чином, можна сказати, що в зоні впливу полігону промислових відходів «Балка Середня» на навколишнє природне середовище знаходиться не тільки акваторія і узбережжя затоки Осокорової, а й більша частина території й населення Заводського району (Додатки Ж, З, К).

1.3. Сучасний стан впливу ділянок промислових відходів б. Середньої на акваторію Осокорової затоки

Сучасний стан поверхневих водних об’єктів формується під антропогенним впливом суб’єктів господарювання. Сама назва Заводський говорить про спеціалізацію району і пов’язані з цим екологічні проблеми.

Полігон промислових (металургійних) відходів складається з окремих ділянок, що належать ВАТ «Запоріжсталь», ПАТ «Дніпроспецсталь», ПАТ «Запоріжкокс», ПАТ «Запорізький завод феросплавів».

Загальна площа ділянок складає 225,87 га. Загальна протяжність 4325м. Найближчі житлові забудови розташовані: на південь – на відстані 1300 м (м. Запоріжжя, селище Скворцове); на схід – на відстані 2300 м (с. Люцерна); на північ – на відстані 2000 м (с. Богатирьове) [15].

ВАТ «Запоріжсталь» на полігоні промислових відходів у б. Середня належить три ділянки, їх загальна протяжність ділянок становить 2400 м при ширині 700 м.

Велика частина відходів представлена ​​сталеплавильними, мартенівськими шлаками і шламами з високим відсотковим вмістом у відходах FeO, Fe2O3, MnO, MgO, Al2O3, SiO2, CaO, S, III – IV класів небезпеки.

Всього на ділянках підприємства станом на 01.01.2014 р. розміщено 41862,217 тис. т відходів. На дільниці № 3 ВАТ «Запоріжсталь» знаходиться діючий кар’єр з переробки шлаків, більша частина яких не перероблена. Всього на ділянці накопичено 29156,701 тис. т відходів (близько 70%), які представлені шламами станції нейтралізації, після зачистки картерів прокатних станів, піском, глиною, горілої землею, виробничим і будівельним сміттям, мулом від мийки залізничного устаткування і автотранспорту, шлаками доменного виробництва та від виплавки чавуну, мартенівськими і від виплавки сталі, мартенівськими шлаками після переробки ЦШП, замасленим піском, відпрацьованими абразивними кругами, абразивної пилом [14].

ПАТ «Дніпроспецсталь» на полігоні промислових відходів у б. Середня належить дві ділянки,їх загальна протяжність 1050 м при середній ширині 550 м. Велика частина відходів представлена шлаками від електросталеплавильного виробництва, пилом металургійним і шламами з високим відсотковим вмістом у відходах Fe2O3, MnO, Сr2O3, NiO2, MgO, Al2 O3, Fe2(SO4)3, CaO. Відходи відносяться до III – IV класів небезпеки.

Враховуючи склад відходів, що вивозяться, основними можливими забруднювачами, які надходять у навколишнє природне середовище, є: сульфати марганцю, нікелю, заліза, фториди, сполуки кальцію [14].

Ділянка промвідходів ПАТ «Запорізький завод феросплавів» площею 21,5 га розташована у верхів’ї б. Середня, в її східній частині. Загальна протяжність ділянки 330 м при середній ширині 550 м. Станом на 01.01.2017 р. на полігоні розміщено близько 11739,59 тис. т відходів 4 класу небезпеки. Основну частину відходів, накопичених у відвали б. Середня складають: шлак феросплавного виробництва, пил від сухих газоочисток, зневоднений шлам мокрих газоочисток, відсів вапняку, виробниче сміття та будівельні відходи [15].

Таким чином, виходячи з фізико-хімічного складу відходів, складованих у відвалах ділянки ПАТ «Запорізький завод феросплавів», основними можливими забруднювачами навколишнього природного середовища є сульфати марганцю, фториди, роданіди, феноли.

Ділянка промвідходів ПАТ «Запоріжкокс» площею 45,8 га розташована в центральній частині б. Середня. Відходи представлені у вигляді вогнетривкої футеровки, мулу після мийки автотранспорту і миття транспортних засобів залізничних колій, сміття від прибирання території, будівельного виробництва і відпрацьованого каталізатора. Всього, станом на 01.01.2017 р. на ділянці накопичено 13068,6 тис. т промислових відходів [15].

У результаті багаторічного неконтрольованого і нерегульованого викиду промислових відходів в балці Середній утворилося підземне кислотне озеро, що відділене від русла річки Дніпро вузькою дамбою, токсичні речовини потрапляють в затоку [8]. Це становить загрозу здоров’ю і життю населення району.

Більше того, відповідно до інформації Державної екологічної інспекції в Запорізькій області «…в результаті господарської діяльності по розробці промислових відвалів порушено правила користування відвалами, порушено правила користування землями прибережної захисної смуги вздовж Нагірної канави»[11].

Поверхня Нагірної канави представляє зону, за впливу якої створюється постійна загроза підпору поверхневих вод, їх додаткове забруднення промисловими відходами, що в свою чергу складає постійну загрозу забруднення р. Дніпро.

Таким чином, існування і сучасний стан промислового полігону «Балка Середня» небезпечні як для акваторії затоки, так і для населення району. А охоронні заходи містять, головним чином, проведення багаторічного (постійного) моніторингу в районі розміщення ділянки промполігону підприємств.

Розділ 2. Гідроекологічна небезпека Осокорової затоки

2.1. Особливості гідрохімічних досліджень

Якість води оцінюється інтегральним показником якості у межах групи речовин, які належать до групи з єдиним лімітуючим показником шкідливості (ЛПШ). Для цього укладені Норми якості води і гранично допустимі концентрації (ГДК) забруднюючих речовин у воді водних об’єктів для комунально-побутового призначень, мг/дм3 [7].

Таблиця 2.1.1.

Гранично допустимі концентрації нормованих речовин

№ з/п

Речовина

ГДК

комун.-

побутові

ЛПШ

Клас небезпеки

1

Завислі речовини

+ 0,75

гігієн

2

Залізо Fe 2+

3

Залізо заг.

0,30

орг.цв.

3

4

Жири

5

Калій

6

Кальцій

7

Кремній іон

10,0

сан-токс

2

8

Магній

20,0

заг. сан.

3

9

Марганець

0,10

орг.цв.

3

10

Мідь Cu +

1,0

орг.привк

3

11

Мінералізація

1000,0

гігієн

12

Натрій

200,0

сан-токс

2

13

Нафтопродукти

0,30

орг.пленк

4

14

Нітрати NO3

45

сан-токс

2

15

Нітрити NO2

3,30

сан-токс

2

16

Сірковуглець

1,0

орг.запах

4

17

Сірководень

18

СПАР

0,50

сан-токс

4

19

Сульфати

500,0

орг.привк

4

20

Феноли

0,001

орг.запах

4

21

Фосфати

3,5

загальн

4

22

Хлориди

350,0

орг.привк

4

23

ХСК

30,0

гігієн

24

Хром Cr 3+

0,50

сан-токс

3

25

Хром Cr +6

0,05

сан-токс

3

26

Цінк Zn +2

1,0

загальн

3

+ – надбавка до фонової концентрації ділянки;

* – надбавка до фонової концентрації для кожного випуску.

 

Групи ЛПШ (лімітуючи показники шкідливості): 1 – рибогосподарська; 2 – токсикологічна; 3 – санітарно-токсикологічна; 4 – органолептична. Для господарсько-питного і комунально-побутового водокористування в групу включаються речовини з класом небезпеки 1– 2.

У гідрології створені системи сучасних методів вивчення, аналізу та математичного опису процесів формування річкового стоку і небезпечних гідрологічних явищ. Якість води визначається багатьма факторами, що діють при формуванні стоку на водозаборі. Вплив цих факторів відчутно позначається на наявність у поверхневому стоці забруднюючих речовин у тій чи іншій кількості. Для проведення більш детальних досліджень ми використали змістовні фізичний і хімічний методи аналізу.

2.2. Дослідження якісних властивостей водних мас затоки

Спочатку ми здійснили якісний аналіз поверхневих водних мас затоки. Для визначення кількісних показників вмісту речовин потрібне спеціальне обладнання. Тому в шкільній лабораторії ми мали можливість зробити тільки якісний аналіз. Для порівняння брали проби поверхневих водних мас в проточному Дніпрі і в затоці Осокоровій. Відбір води в проточному Дніпрі здійснювали на Центральному міському пляжі (у народі Жданівський) з причалу, а в затоці Осокоровій – з місцевого причалу.

Відбір проб води відбувався одночасно в один і той же день (похибка у часі + : – 30 хвилин), аналізи проводились відразу протягом години. Результати аналізів занесені в порівняльну таблицю.

Таблиця 2.2.1.

Порівняльна характеристика показників якості води

 

 

Дата час

 

 

Місце відбору

Показники

 

Колір і прозорість

проби

 

Запах води

рН середо

вища

Наяв

ність Сl

Наяв

ність Fe2+

Наяв

ність Fe3+

Наяв

ність PO4 3-

Наяв

ність

нафто

продуктів

13.09.

7.00.

Цент. пляж

Безбарвна прозора

Немає

7,0

Затока Осокорова

Жовта прозора

Неприєм

ний запах органіки

5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Жовта масляни

ста пляма

14.09.

7.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

7,0

Затока Осокорова

Жовта прозора

Неприєм

ний запах нафто

про

дуктів

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Коричнева масляниста пляма

27.09.

7.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

6,0 – 7,0

Затока Осокорова

Жовта мутна

Неприєм

ний різкий запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Коричнева масляниста пляма

28.09.

7.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

6,0 – 7,0

Затока Осокорова

Коричнева мутна

Неприєм

ний різкий запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Коричнева масляниста пляма

09.10.

7.00.

Центр. пляж

Жовтувато – прозора

Немає

7,0

Затока Осокорова

Жовтувато – напівпрозора

Різкий неприєм

ний запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Пляма жовтого кольору масляниста

10.10.

7.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

6,0 – 7,0

Затока Осокорова

Жовтувато – напівпрозора

Різкий

запах нафтопр

одуктів

5,0 – 6,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Жовта масляни

ста пляма

01.11

8.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

6,0 – 7,0

Затока Осокорова

Жовта мутна

Різкий неприєм

ний запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Пляма жовтого кольору масляниста

02.11.

8.00.

Центр. пляж

Безбарвна прозора

Немає

7,0

Затока Осокорова

Жовта прозора

Різкий неприєм

ний запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелений осад

Бурий осад

Жовтий осад

Пляма жовтого кольору масляниста

04.11.

8.00.

Центр. пляж

Жовтувато – прозора

Немає

7,0

Затока Осокорова

Коричнева мутна

Різкий неприєм

ний запах

4,0 – 5,0

Білий осад

Зелену

ватий осад

Бурий осад

Жовтий осад

Коричнева масляниста пляма

Рівняння хімічних реакцій:

  • NaCl + AgNo3 NaNO3 + AgCl ↓ білий осад
  • FeCl2 + 2 NaOH 2 NaCl + Fe(OH)2 ↓ зелений осад
  • FeCl3 + 3NaOH 3NaCl + Fe(OH)3 ↓ бурий осад
  • NaPO43- + 3AgNO3 3NaNO3 + AgPO4 ↓ жовтий осад

 Кожного разу проби води відфільтровувались для аналізу: на фільтрі з затоки залишалась масляниста жовта або коричнева пляма різної інтенсивності. При фільтруванні проб води з проточного Дніпра на фільтрі залишалось тільки сміття, масляних плям не було.

На основі даних таблиці можна зробити висновок, що вода в затоці за якісними показниками катастрофічно відрізняється від проточної дніпровської води Центрального пляжу. Проби води затоки показують на наявність в воді небезпечних як для людей, так і для всього аквакомплексу затоки, іонів хлору, заліза, фосфатів, нафтопродуктів. А колір, запах і прозорість проб води говорять про проблему, що в Заводському районі лежить просто на поверхні (Додатки Г, Д, Е).

2.3. Дослідження впливу кліматичних умов на якісні властивості води

Наступним кроком у дослідженнях було визначення того, як збільшення температури повітря та зміна режиму випадання опадів впливає на показники якості поверхневих водних мас. Ми вивчали показники хлору, нафтопродуктів та заліза у воді; наявність фосфат-іонів.

 У рівняннях якісних реакцій, за якими проводились дослідження, за пробу води умовно брали сіль, яка містить досліджуваний іон.

  1. Якісна реакція на іонCL+:: реактив нітрат срібла

 NaCl + AgNO3 = AgCl¯ + NaNO3 – утворюється, білий осад, що говорить про наявність хлору.

  1. Якісна реакція на іонFe2+: реактив – натрій гідроксид:

FeCl2 + 2 NaOH 2 NaCl + Fe(OH)2 ↓ утворюється зелений осад.

  1. Якісна реакція на іонFe3+: реакцію проводили у нейтральному або слабко лужному середовищі: реактив натрій гідроксид

FeCl3 + 3NaOH 3NaCl + Fe(OH)3 ↓ бурий осад.

  1. Якісна реакція на фосфат-іон: реактив нітрат срібла

 Na3PO4 + 3AgNO3= Ag3PO4  +3 NaNO3 – утворюється осад жовтого кольору.

  1. Якісна реакція на наявність нафтопродуктів: вода перевіряється на запах – різкий неприємний запах нафтопродуктів, поверхня води вкрита маслянистою плямою. Після фільтрації на фільтрі залишилася масляниста пляма коричневого кольору.

Таблиця 2.3.1.

Вплив збільшення температури повітря та зміна режиму випадіння опадів  на показники якості води затоки Осокорової

Якісні реакції за якими проводились дослідження

27.03.2017, після дощу

12.05. 2017, опади відсутні 2 тижні

28.082017, опади відсутні 2 місяці

01.09. 2017, після дощу

на іон CL+:

Одержали мутний розчин

Мала частина осаду

 (15-20%)

AgCl↓ у великій кількості

 (70-80%)

AgCl ↓ у вигляді помутніння

на іон Fe2+:

Реакція показує наявність Fe2+

Формується осад

Чітко виражений осад

Мутний, мала частина осаду

на іон Fe3+:

Реакція показує наявність Fe3+

Формується осад

Чітко виражений осад

Мутний, мала частина осаду

на фосфат-іон:

Реакція показує наявність PO4 3-

Формується осад

Чітко виражений осад

Мутний, мала частина осаду

на іон Cu2+:

Реакція показує наявність

Формується осад

Cu(OH)2 ↓ – явно виражений

Cu(OH)2 ↓ ледь помітний

Таблиця 2.3.2

Визначення впливу температури повітря та зміна режиму випадіння опадів на показники нафтопродуктів

27.03.2017, після дощу

12.05. 2017, опади відсутні 2 тижні

28.08. 2017, опади відсутні 2 місяці

01.09. 2017, після дощу

Пляма коричнева зі слабким запахом

 

Пляма темно – коричнева з сильним запахом

Вода темного кольору, пляма темно – коричнева з різким запахом

Вода жовтого кольору, плями жовті з запахом нафтопродуктів

Як показують дослідження, температура повітря впливає на показники якості води поверхневих водойм навіть більше, ніж кількість опадів. Підвищення температури повітря влітку та зменшення вмісту кисню в ній призводить до ліквідації глибоководних шарів холодної води, що, в свою чергу, становить небезпеку вимирання гідробіонтів. Через мілководність вода прогрівається швидше та активніше, набуває різних неприємних брудних відтінків, підсилюється різкий запах (сморід). У таких умовах дуже інтенсивно відбувається масове цвітіння синьо-зелених водоростей, які теж погіршують якість води і створюють небезпеку будь – якого використання акваторії затоки.

Таким чином, ми можемо зробити висновок, що на показники якості води затоки Осокорової дуже гостро й небезпечно впливають збільшення температури повітря як фактор зростання випаровування з поверхні затоки та зміна режиму опадів.

2. 4. Стан поверхневих водних мас

Формування механічного і хімічного складу поверхневих вод відбувається в складних умовах взаємозв’язку природних і антропогенних факторів (господарської діяльності) в межах водозбірної площі балки.

Поверхневі води в районі ділянок полігону промислових відходів підприємства представлені водовідвідним трактом – нагірною канавою, водоприймачем – Осокоровою затокою Дніпровського водосховища.

Нагірна канава збудована з метою пропуску поверхневих вод з водозбірної площі в 14,4 км2 балки Середньої і недопущення підтоплення ділянок полігону промислових відходів.

Величина стоку в нагірній канаві залежить від кліматичних умов – кількості атмосферних опадів, температури повітря (випаровування) та величини розвантаження (живлення) ґрунтовими водами. За хімічним складом макрокомпонентів (сухий залишок, катіони і аніони) поверхневі води не відповідають вимогам нормативів для господарсько-питного та рибогосподарського використання [15].

Величина сухого залишку, вміст хлоридів та іншої солі зменшується в 4-му і 1-му кварталах, коли кількість опадів збільшується, а випаровування з водної поверхні зменшується. І навпаки вміст солі збільшується в 2-му і 3-му кварталах, коли кількість опадів зменшується, а випаровування досягає максимального значення.

Безпосередньо на вході в нагірну канаву (ГП-2), де поверхневі води сформувалися під впливом техногенних факторів не пов’язаних з діяльністю на полігоні, результати аналізів вказують на наявність вмісту марганцю, сульфатів, фосфатів, фенолів і цинку [15].

 2.5. Стан прибережних ґрунтів, рослинності і донних відкладень

Для оцінки стану прибережних ґрунтів виконувалося геохімічне опробування в інтервалі глибин 0,0-0,2 м один раз на рік на всіх опорних пунктах, а також в Т.1, Т.2, Т.3 [15].

Аналіз хімічних досліджень ґрунтів в районі промполігону, а також на ОП-1 і в напрямках селищ Павло-Кічкас і Скворцове, села Богатирьове, свідчать про наступне:

  1. Вміст міді і нікелю на ділянках опорних пунктів, як і в минулі роки, перевищував ГДК, але з тенденцією до зниження. Вміст хрому і марганцю не перевищував ГДК.
  1. Незначне перевищення ГДК по свинцю спостерігалося (справа і зліва від відвалів за течією нагірної канави) в районі інтенсивного автотранспортного перевезення промислових відходів для їх переробки з метою вилучення металевого скрапу.
  2. Головним фактором впливу на забруднення ґрунтів в районі ділянок полігону є «дія атмогеохімічної системи, яка складається з перенесення пилу з полігону повітряними потоками – опади пилу на поверхню ґрунту» та «викиди в атмосферне повітря промисловими підприємствами – опади на поверхню ґрунту» [15].

Дослідження рослинності проводились з метою оконтурювання зони розповсюдження окремих забруднюючих речовин, визначення характеру та ступеня проникнення специфічних забруднюючих речовин у рослинність та оцінки рівня її забрудненості сполуками важких металів. Аналіз проб рослинності показав, що в рослинах простежується тенденція накопичення важких металів [15].

Вивчення хімічного складу донних відкладень дозволяє отримати геохімічні дані про один із найбільш інформативних компонентів ландшафту, де проходить багаторічна акумуляція хімічних елементів та токсичних сполук – продуктів техногенного та природного походження.

Донні відкладення відбираються для аналізу на забрудненість з метою визначення зони розповсюдження у водотоці осередків забруднюючих речовин.

Аналіз хімічних досліджень проб донних відкладень свідчать про наступне:

  1. У 2017 році, як і в минулі роки, починаючи з ГП-1 – ГП-2 на ділянках нагірної канави в межах полігону підприємства спостерігається перевищення ГДК по вмісту міді, нікелю та кобальту.
  1. На ГП-6, ГП-6-2 (поблизу існувала транспортна база і вівся видобуток металевого скрапу) і ГП-7 (ведеться інтенсивна автотранспортна діяльність по переміщенню відходів) спостерігалося перевищення вмісту свинцю [15].

 За результатами хімічних досліджень проб донних відкладень, відібраних в Осокоровій затоці в 500 м вище та нижче гирла нагірної канави, спостерігається значне перевищення вмісту міді і цинку в порівнянні з донними відкладеннями нагірної канави. Так вміст цинку складає 3-6 ГДК, тоді як в нагірній канаві він не перевищує ГДК. Вказаний фактор підтверджує вплив життєдіяльності населення на території садових товариств в прибережній смузі Дніпровського водосховища[15].

Таким чином, можна зробити висновок, що присутність важких металів в наведених концентраціях свідчить про їх накопичення в ґрунтах привідвальної території. Стоки з ґрунтів, їх розмивання теж забруднюють водні маси затоки Осокорової.

2.6. Визначення основних шляхів і компонентів забруднення води

Гідроекосистема затоки є особливо вразливою, що пов’язано з її високою динамічністю та порівняно невеликим ресурсом стійкості до зовнішніх впливів. Результати власних хімічних досліджень і спеціального моніторингу впливу ділянок полігону промислових відходів б. Середня на навколишнє середовище за багаторічний період підтверджують залежність формування якісного складу поверхневих вод від природних та техногенних факторів [13,14,15].

Останнім часом у всій дніпровській воді побільшало фосфат-іонів через величезні обсяги миючих засобів, які потрапляють у річку. Це шампуні, пральні порошки, рідкі миючі засоби – все, що виробляє промисловість та чим користуються люди. Продукти нашої життєдіяльності потрапляють у дніпровську воду, до них додаються ще й ПАРи – поверхнево-активні речовини, які містять фосфати. ПАРи також застосовують на очисних спорудах для очищення води перед тим, як стоки скидатимуть у відкриті водойми. Синьо-зелені водорості живляться фосфатами, взагалі вони поглинають усе, що містить сірку, вуглець і фосфор. Збільшення кількості фосфат-іонів сприяє активному росту і розмноженню синьо-зелених водоростей [9].

Сучасне екстенсивне використання водойми та її заплави, ресурсів ландшафтів та екосистем призвело до розвитку практично всіх сучасних негативних процесів, характерних для водних об’єктів. Серед найважливіших і гострих проблем виділяються такі:

  1. Пряме забруднення, яке відбувається в результаті скидання безпосередньо у водойму і в прибережні смуги неочищених або недостатньо очищених стічних вод, органічних залишків, побутового та технічного сміття. У результаті знижується здатність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, що мінералізують органічні речовини.
  2. Руйнування природних ландшафтів і біоценозів улоговин водойми і, як наслідок, змив у воду наносів, надлишку природних речовин, а також забруднень.
  3. Вторинне (або власне) забруднення річок і водойм за рахунок продукування надлишків біомаси, яка не піддається повному розкладанню або споживанню, як наслідок – замулення та занесення акваторій водойм [9].

Забруднюючі речовини, потрапляючи в водойму, призводять до якісних змін води, які, в основному, виявляються в зміні фізичних властивостей води, зокрема, з’являються неприємні запахи, присмаки тощо; у зміні хімічного складу, зокрема виявлення в ній шкідливих речовин, наявності плаваючих речовин на поверхні води та відкладанні їх на дні водоймищ [1].

2.7. Вплив забруднення на здоров’я і самопочуття місцевих жителів і відпочиваючих

Забруднення роблять воду затоки небезпечною для використання, завдаючи шкоди здоров’ю та безпеці населення. Технології, що використовуються для обробки води, мають безумовні мінуси. Так, використання хлору призводить до утворення мутагенних та канцерогенних хлорорганічних сполук. Він, вступаючи в реакцію з розчиненими у воді гуміновими кислотами та іншими сполуками, утворює близько 2 тисяч мутагенів [2].

Метали та їх сполуки проникають у тканини організму та уражують всі внутрішні органи та материнський плід. Їх видалення з організму через кишківник, легені та печінку призводить до порушення діяльності цих органів. За даними ВООЗ вода містить 13 тисяч токсичних елементів, понад 80% всіх захворювань передається через воду [2].

Таблиця 2.7.1.

Вплив хімічних речовин у воді на людський організм й екосистеми акваторії водойми

Хімічні речовини

Вплив хімічних речовин у воді

На людський організм

На екосистеми акваторії водойми

іони Cl

Небезпечні для здоров’я населення у зв’язку з їхньою біологічною активністю, при передозуванні спостерігається негативний вплив на щитовидну залозу

Утворення хлоррезистентної мікрофлори: хлоростійких форм E.coli, Pseudomonodaceae, Klebsiellae, Proteae, Legionella, що відносяться до умовнопатогенних і патогенних мікроорганізмів. Стосовно спорових форм – хлор малоефективний. Відносно стійкі до хлору також мікробактерії, ентеровіруси, цисти найпростіших, синєгнійна паличка

іони Fe 2+

Підвищена концентрація йонів може призвести до захворювань печінки, збільшення ризику інфарктів, негативно вплинути на репродуктивну функцію організму

Чітко виявляється вертикальна стратифікація; двовалентне залізо (Fe2+), яке надходить зі стоками, окислюється на поверхні водної товщі до Fe3+ і у вигляді більш важкого гідроксиду [Fe(OH)3] опускається на дно; у придонних шарах під впливом підвищеного вмісту СО2 і HCO3та низьких величин рН воно знову перетворюється на двовалентне залізо (Fe2+), яке розчиняється у воді

іони PO4 3 –

Викликає алергічні реакції, різноманітні ураження шкірного покриву

Підвищує кількість солей у водоймах, що спричиняє зміну середовища і вимирання окремих видів живих організмів водойми

іони Fe 3+

Відкладання сполук в тканинах ока та легенях; зміни у складі крові, сидероз печінки, селезінки і пов’язані з цим випадки остеопорозу хребців

Залізо утворює комплекси з розчиненими у воді органічними речовинами, які виділяються у процесі життєдіяльності водоростей та мікроорганізмів

Дані таблиці показують на небезпеку хімічних речовин, розчинених у водних масах Осокорової затоки. Така вода шкідлива для здоров’я населення і може спровокувати негативний вплив на щитовидну залозу, захворювання печінки, збільшення ризику інфарктів, негативно вплинути на репродуктивну функцію організму, викликає алергічні реакції, різноманітні ураження шкірного покрив, отруєння… [7].

А рекреаційна зона відпочинку передбачає покращення самопочуття й стану здоров’я місцевого населення [18]. Тому стає очевидним необхідність терміново навести порядок в межах акваторії Осокорової затоки, насамперед потурбуватися про очищення водних мас затоки.

2.8. Hеобхіднiсть проведення комплексні природоохоронних заходів

Якість водних ресурсів зумовлюється цілою низкою чинників, як природнього, так і антропогенного походження. Тому для покращення і забезпечення високого рівня гідроекологічного стану затоки Осокорової зниження тиску антропогенного навантаження, необхідно проводити комплексні відновлювальні природоохоронні заходи.

Заходи повинні носити комплексний характер, включати організаційно-господарські, агро-лісомеліоративні та технічні складові, що дозволить організувати спостереження за змінами показників гідроекологічного стану території, встановити їх оптимальні значення та забезпечити оптимальні, безпечні для людини і довкілля умови життєдіяльності та господарської діяльності [4].

Таблиця 2.8.1.

Водоохоронні заходи в басейні річки

Організаційні –проектування і впровадження комплексу заходів щодо раціонального та комплексного водокористування

Агротехнічні: регулювання поверхневого стоку і запобігання ерозії грунтів

Лісомеліоративні: перерозподіл стоку у часі

Гідротехнічні: акумуляція поверхневого стоку комплексним використанням

Водоохоронні заходи

Профілактичні: (запобіжні) усунення прямих причин та джерел забруднення

Розподільчі:

вирівнювання антропогенного навантаження шляхом перерозподілу з урахуванням можливостей водойми

Компенсаційні: забезпечення нейтралізації шкідливого впливу та якості води

Екологізація основної технології

Раціоналізація розміщення джерел забруднення

Зменшення надходження забруднюючих речовин

Цикл «виробництво – споживання»

Розподіл відходів і скидів по території

Складання відходів виробництва і споживання для переробки

Після завершення циклу «виробництво – споживання»

Розподіл відходів і скидів у часі

Відновлення асимілюючої здатності водозабору.

Система водоохоронних заходів, наведених в таблиці 2.6.1., дає нам можливість на науковому рівні запропонувати оптимальні шляхи відновлення водних мас затоки Осокорової таким чином, щоб Зона відпочинку в районі узбережжя і акваторії дійсно сприяли відновленню здоров’я й покращення самопочуття населення Заводського району міста Запоріжжя.

Висновки

Неодмінною умовою сталого розвитку суспільства є безпека людини і довкілля, ступінь їх захищеності від негативних впливів як природного, так і антропогенного походження. Одним з найважливіших та необхідних природних ресурсів, який використовує людина є водні ресурси. Тому питання вивчення ступеню гідроекологічної безпеки водогосподарських об’єктів, управління кількістю і якістю водних ресурсів є актуальними, мають практичне і теоретичне значення.

З ростом благоустрою міст розташовані в міській зоні водойми і водотоки набувають усе більш важливе архітектурно-планувальне, рекреаційне та естетичне значення. Завдяки комфортному мікроклімату і привабливій естетиці міські набережні є найбільш престижним районом розселення, улюбленим місцем прогулянок громадян. Чистота водних об’єктів, архітектурна облаштованість, озеленення берегів і прибережної частини є важливою турботою міської адміністрації [7].

На думку авторів, головною особливістю дослідження є не вимірювання і спостереження, а, в першу чергу, залучення уваги до проблем селища Кічкас, з якого починалось і місто Запоріжжя, і промисловість України.

На основі дослідження автори зробили такі висновки:

  1. Затока Осокорова утворилася у результаті затоплення в 1930-і роки балки Осокорівка водами Дніпровського водосховища. Полігон шлакових відвалів «Балка Середня» виник за околицею Запоріжжя одночасно з пуском Дніпровського промислового комплексу. Відтоді його територія розрослася на більш як 220,79 га, заповнившись на 50—90% шлаками, відпрацьованими формувальними сумішами, шламами металургійного і гальванічного виробництва.
  2. Сучасний стан поверхневих водних мас затоки формується під впливом полігону промислових (металургійних) відходів, що складається з окремих ділянок ВАТ «Запоріжсталь», ПАТ «Дніпроспецсталь», ПАТ «Запоріжкокс», ПАТ «Запорізький завод феросплавів». У результаті багаторічного неконтрольованого і нерегульованого викиду промислових відходів у балці Середній утворилося підземне кислотне озеро, що відділене від русла річки Дніпро вузькою дамбою, токсичні речовини потрапляють у затоку. Це становить загрозу здоров’ю і життю населення району.
  3. Експериментальним шляхом було доведено перевищення вмісту шкідливих сполук у водних масах затоки Осокорової, які дуже небезпечні для використання у вигляді рекреаційного ресурсу: проведено відбір і аналіз зразків водних мас затоки під час і після випадання опадів, паралельно здійснено відбір і аналіз зразків проточних водних мас Дніпра в районі Центрального пляжу Запоріжжя.
  4. На основі проведених аналізів встановлені основні хімічні сполуки і геохімічні процеси, що провокують зміну на гірше властивостей верхніх шарів водних мас затоки. Проби води затоки показують на наявність в воді небезпечних як для людей, так і для всього аквакомплексу затоки, іонів хлору, заліза, фосфатів, нафтопродуктів. Колір, запах і мутність проб води говорять про небезпеку, що неможливо не помітити.
  5. Головним чинником у формуванні поверхневого стоку нагірної канави є стоки з водозбірної площі балки Середньої. Живлення підземними водами на ділянках становить близько 5-10 % від загального обсягу поверхневого стоку нагірної канави. Природні фактори впливають на формування сольового складу (сухий залишок, кальцій, магній та ін.). Наявність нафтопродуктів, зважених речовин, заліза загального, марганцю, фенолів, фосфатів, цинку вказують, в основному, на вплив техногенних факторів. Головним фактором впливу на забруднення ґрунтів в районі ділянок полігону є дія атмогеохімічної системи, яка складається з «перенесення пилу з полігону повітряними потоками – опади пилу на поверхню ґрунту» та «викиди в атмосферне повітря промисловими підприємствами – опади на поверхню ґрунту». Дослідження рослинності проводились з метою оконтурювання зони розповсюдження окремих забруднюючих речовин, визначення характеру та ступеня проникнення специфічних забруднюючих речовин у рослинність та оцінки рівня її забрудненості сполуками важких металів. Аналіз проб рослинності показав, що в рослинах простежується тенденція накопичення важких металів. За результатами хімічних досліджень проб донних відкладень, відібраних в Осокоровій затоці в 500 м вище та нижче гирла нагірної канави, спостерігається значне перевищення вмісту міді і цинку в порівнянні з донними відкладеннями нагірної канави.
  6. Досліджені впливи хімічних сполук і геохімічних процесів на людський організм і екосистеми акваторії затоки Осокорової: водні маси шкідливі для здоров’я населення і провокують негативний вплив на щитовидну залозу, захворювання печінки, збільшення ризику інфарктів, негативно вплинути на репродуктивну функцію організму, викликає алергічні реакції, різноманітні ураження шкірного покрив, отруєння… Залізо утворює комплекси з розчиненими у воді органічними речовинами, які виділяються у процесі життєдіяльності водоростей та мікроорганізмів і підвищує кількість солей у водоймах, що спричиняє зміну середовища і вимирання окремих видів живих організмів водойми.
  7. Рекреаційна зона відпочинку передбачає покращення самопочуття й стану здоров’я місцевого населення. Тому стає очевидним необхідність терміново навести порядок в межах акваторії Осокорової затоки, насамперед потурбуватися про очищення водних мас затоки. Перед облаштуванням зони відпочинку і фінансування проекту потрібно убезпечити акваторію затоки від впливу стоків з промислового полігону «Балка Середня». Для запобігання погіршення екологічної ситуації необхідно обмежити інтенсивну переробку промислових відвалів та забезпечити дотримання вимог природоохоронного законодавства. Звернути увагу громадськості і вчених на необхідність першочергово вирішувати проблеми техногенного забруднення водних мас Осокорової затоки до, а не після створення зон відпочинку.

Список використаних джерел та літератури

  1. Бабенко Т.П., Хілько Л.Ф. та ін.. Екологія рідного краю: Підручник для 9 кл. загальноовіт. навч. закл. – Запоріжжя: Прем’єр, 2007. – 128с. – Укр. м.
  2. Важкі метали та їх вплив на організм людини. Санітарні норми. Режим доступу:http://referat-ok.com.ua/ekologiya/vazhki-metali-ta-jih-vpliv-na-organizm-lyudini-sanitarni-normi
  3. Васильев А. Современные подходы к решению проблемы загрязнения почв тяжелыми металлами //Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2000. – № 5 . – C. 47-52
  4. Волкова Л.А., Литвиненко Л.Л., Переходько М.Ю., Гідроекологічна оцінка басейну річки Іква. Режим доступу:]http://www.rusnauka.com/22_ADEN_2016
  5. Дмитро Яворницький. Історія запорізьких козаків. Книга перша. –Гідрографія, топографія і клімат Запорізького краю. Електронний ресурс. Режим доступу: http://exlibris.org.ua/cossacks/index.html
  6. Карачка В. В. Вплив викидів хімічного заводу на забруднення грунту важкими металами //Вісник аграрної науки. – 2005. – № 6. – C. 81-83
  7. Ладиженський В.М., Дмитренко Т.В., Іщенко А.В. Конспект лекцій з дисципліни прикладна гідроекологія (для студентів 2-4 курсів денної і 3-5 курсів заочної форм навчання освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр напрямів підготовки 6.040106 – “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування”)ХАРКІВ – ХНУМГ – 2013
  8. Навколишнє природне середовище. Головне управління статистики в Запорізькій області. Електронний ресурс. Режим доступу: http://www.zp.ukrstat.gov.ua/
  9. Основні екологічні проблеми річок і водойм. Режим доступу: http://cikavosti.com/osnovni-ekologichni-problemi-richok-i-vodoym/
  10. Пістун І. П. Практикум з безпеки життєдіяльності: Навчальний посібник – Суми: Університетська книга, 2000. -120 с.
  11. ПРИПИС Про усунення порушень Кодексу України «Про надра» та Земельного кодексу України. Електронний ресурс. Режим доступу: http://reporter-ua.com/2010/06/03/
  12. Узагальнений звіт по результатам моніторингу (за 5 років) по оцінці впливу експлуатаційної діяльності на ділянці полігону промислових відходів «Балка Середня» ВАТ «Запорізький завод феросплавів» на навколишнє середовище. – Запоріжжя: ТОВ НВЦ «Запоріжгідропроект», 2015р.
  13. Узагальнений звіт про результати проведення моніторингу впливу ділянок полігону промислових відходів б. Середня на навколишнє природне середовище за 2011 – 2015 рр. – Запоріжжя: ТОВ НВЦ «Запоріжгідропроект», 2016р.
  14. Узагальнений звіт про результати проведення моніторингу впливу ділянок полігону промислових відходів б. Середня на навколишнє природне середовище за 2016р. – Запоріжжя: ТОВ НВЦ «Запоріжгідропроект», 2017р.
  15. Яремко З. Безпека життєдіяльності: Навч. посібник – К.: Центр навчальної літератури, 2005. – 317 с.

Неопубліковані джерела:

  1. Рукопис науково-дослідницької роботи МАН « Ливневі стічні води і їх вплив на стан і властивості водних мас в акваторії Заводського району м. Запоріжжя» учениці 9 – А класу ЗНВК № 67 Кацай Злати, 2015 р.
  2. Рукопис науково-дослідницької роботи МАН «Геоекологічна ситуація Заводського району м. Запоріжжя» учня 9 – А класу ЗНВК № 67 Звягінцева Богдана, 2013 р.
  3. Рукопис науково-дослідницької роботи МАН «Особливості соціальної сфери як чинник рівня і якості життя громади Заводського району м. Запоріжжя» учениці 9 – А класу ЗНВК № 67 Оголь Карини, 2016 р.

 

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!

Поширити
0