Оценка воздействия Красноярского алюминиевого завода на качество воды р. Черёмушка

Река Черёмушка является притоком реки Енисей. Водосбор р. Черёмушка вытянут с северо-запада на юго-восток на 16,8 км. Длина притоков небольшая, от 2 до 3 км (наибольшая длина 7,5 км). Площадь водосбора 106 км².

Долина реки в нижнем течении заболочена, переходит в пойму Енисея. По характеру водного режима относится к рекам с весенним половодьем и паводками в теплый период года. Максимум стока наблюдается в апреле. В годы с затяжными веснами – в начале мая. Исследуемый район в гидрологическом отношении не изучен. В бассейне реки наблюдения за водным режимом в настоящее время не ведутся. Основным источником питания являются зимние осадки, которые формируют 75% годового стока. Участие дождевых вод составляет в среднем 20% от годового стока, грунтовых  – 5%. Притоки с площадью водосбора менее 5 км² постоянно пересыхают или перемерзают. Расчётная величина среднегомноголетнего годового стока составляет 0,196 м³/с.

Преобразование водосбора в результате сплошной вырубки лесов и распашки территории, неорганизованные свалки бытового и промышленного мусора, частичная канализация русла реки, сельскохозяйственные, индустриальные и хозбытовые прямые сбросы, неорганизованные стоки привели к изменению геохимических циклов элементов в системе водосбор – водоем, появлению токсичных компонентов в водной среде, что, в конечном счете, привело к деградации водной экосистемы.

Ситуация усугубляется выпадением в бассейне загрязняющих веществ, содержащихся в атмосфере. Здесь располагаются несколько промышленных предприятий, осуществляющих многотоннажные выбросы в атмосферу: ОАО «Красноярский завод ЖБИ», ОАО «РУСАЛ Красноярск» и Красноярская ТЭЦ-3 ОАО «Красноярская генерация». Возникновение поверхностного стока в результате таяния снега или выпадения дождей приводит к выносу вещества с водосбора и поступлению  в реки и водоемы. Основную техногенную нагрузку в исследуемом районе почвенно-растительный покров испытывает в результате выбросов фтористых соединений в  процессе деятельности КрАЗа.

Проведенный в работе [1] анализ показал значительную неоднородность распределения валового и растворимого фтора в почвах сформировавшейся здесь геохимической аномалии, что связано с расстоянием от источника выбросов, генетическими особенностями почв и их положением в системе элементарных ландшафтов. Была показана высокая миграционная способность фтористых соединений в водосборе р. Черёмушки, что делает поступление содержащихся в загрязненной атмосфере веществ одним из определяющих факторов в формировании гидрохимии вод реки.

Для оценки качества воды в реке была спроектирована сеть наблюдений, включающая в себя пять створов, характеризующих четыре участка реки, в которых проводилось определение гидрологических показателей (расход воды, м³/с, скорость течения, м/с) и отбор проб воды для определения гидрохимических показателей. Отбор проб воды проводился с учетом времени добегания водных масс в пределах отдельных участков, с учетом рекомендаций содержащихся в работе [2]. В каждом створе ежемесячно отбиралась интегральная проба воды из 5-9 точек по сечению (на 2-х вертикалях). Количественный химический анализ проб выполнялся в лаборатории по мониторингу загрязнения поверхностных вод суши ГУ «Красноярский ЦГМС-Р.

В створах гидрологических наблюдений проводился отбор проб донных отложений для анализа на загрязненность с учетом требований [3] и отбор проб зообентоса. Количественный химический анализ проб донных отложений выполнялся Центральной лабораторией Филиала ОАО «Красноярскгеология».

На станциях, где производился отбор проб, грунт, формирующий ложе реки включает:  станция №1 – галька, камень; станция №2 – ил, листья; станция №3– ил, гравий; станция №4– ил, галька, песок; станция №5– ил, гравий. Мощность иловых отложений составляет от 120 см на станции №2, до 40 см на станции №5. Сильно заиленный грунт свидетельствует о большом количестве органических веществ, которые река не в состоянии переработать.

На участке реки между створами 1–2 стоки промышленных предприятий отсутствуют. По результатам обследования здесь выявлен сток в русло реки отходов подсобного свиноводческого хозяйства ИК ГУИН 288/27 и свалка отходов лесопиления. На протяжении 2 км ниже по течению от с. Старцево на берегах встречаются стихийные свалки бытового мусора. Фекальные отходы жизнедеятельности животных с территории свиноводческого комплекса «Шуваевский» в виде залповых сбросов поступают в реку по искусственно прорытой канаве.

Створы 2–3 выделяют второй участок русла реки, проходящий по территории ОАО «Красноярский завод ЖБИ». На расстоянии от 250 до 500 м от левого берега расположен полигон промышленных отходов.

В пределах третьего участка между створами 3–4 в районе прудов отстойников шламовых полей ОАО «РУСАЛ Красноярск» река проходит по искусственному руслу. На этом участке река принимает сточные воды ООО «КраМЗЭнерго».

И, наконец, участок реки в границах створов 4–5 на протяжении 1,7 км представляет собой обводной канал, проходящий в восточной части золоотвала Красноярской ТЭЦ-3.

        В пробах воды определялись её физические свойства и химический состав: температура, величина рН, содержание растворенного кислорода, главные ионы, биогенные вещества, величина БПК₅, а также содержание взвешенных веществ, анионных СПАВ, нефтепродуктов, фенолов, тяжелых металлов. В пробах донных отложений – тяжелые металлы.

Согласно данным Енисейского БВУ список водопользователей, осуществлявших сброс сточных вод в р. Черёмушка в 2010 году включает одно предприятие – Общество с ограниченной ответственностью «КраМЗЭнерго».  Перечень и масса загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами предприятия, приведены в таблице.
 

В районе карты  шламовых полей ОАО «РУСАЛ Красноярск» река канализирована. На  Красноярской ТЭЦ-3 произведен отвод русла р. Черёмушка по искусственному спрямленному каналу в обход золоотвала. Поступление техногенного фильтрата из золоотвала в реку не наблюдается. Сведений о взаимосвязи поверхностных вод реки и подземных вод гидротехнических сооружений ОАО «РУСАЛ Красноярск» и Красноярской ТЭЦ-3 ОАО «Красноярская генерация» не имеется.

По результатам обследования выявлен поверхностный сток в русло реки отходов подсобного свиноводческого хозяйства ИК ГУИН 288/27 и складирование отходов лесопиления. Фекальные отходы жизнедеятельности животных с территории свиноводческого комплекса «Шуваевский»  в виде залповых сбросов поступают в реку по искусственно прорытой канаве. С этого момента вода приобретает сильный и резкий навозный запах.

Литературные данные о стоке с водосбора других загрязняющих веществ авторам неизвестны. Вместе с тем при рассмотрении поверхностного стока как источника загрязнения р. Черемушка следует учитывать присутствие в снежном покрове и сухих выпадениях из атмосферы таких ингредиентов как нефтепродукты, фенолы, тяжелые металлы. Эти же ингредиенты содержаться и в почвенном покрове, на который они постоянно поступают из атмосферы [4].

На всем протяжении вода в р. Черёмушка по классификации О.А. Алёкина относится к гидрокарбонатному классу и отличается на выделенных участках по принадлежности к группам и типам. В верхнем течении вода относятся к кальциевой группе второго типа, в среднем – магниевой и нижнем течении натриевой группе вод первого типа.

Специфической особенностью состава воды в реке является доминирующее содержание органических веществ (по показателю БПК₅), а также биогенных веществ (соединения азота и фосфаты). В результате биохимического распада и трансформации органических веществ наблюдается экстремально высокое содержание фенолов. Относительное содержание биогенных элементов фенолов и нефтепродуктов  (по кратности превышения ПДК_рх) в воде р. Черёмушка показано в таблице.
 

Зоны экстремально высокого (ЭВЗ) и высокого загрязнения (ВЗ) воды содержат большое количество легко разлагающихся органических веществ и почти полностью лишены кислорода.

На расстоянии 300 м от истока реки начинается зона экстремально высокого (>50ПДК_рх) загрязнения воды легкоокисляемыми органическими веществами, аммонийным азотом, фенолами. В отдельных пробах воды кратность превышения ПДК_рх по аммонийному азоту на станциях 1,2 составляла 325 – 362, по фенолу 290 – 270 ПДК_рх. В зоне ЭВЗ наблюдается дефицит кислорода, его максимальные концентрации – 3,56 мгО₂/дм³ наблюдаются на третьем участке ниже места сброса вод из пруда отстойника КрАЗа. 

В пределах этой зоны на участках I, II, III прослеживается зона высокого (>20ПДК_рх) загрязнения воды фосфатами, максимальные концентрации которых на станциях 1,2 превышают экстремально высокие значения и составляют 60 – 80 ПДК_рх.

Отдельные участки реки являются зонами высокого загрязнения  металлами. Зона ВЗ соединения медью включает участки II, III, марганцем – участки I,II,III.

Ниже представлены данные о распространении зон экстремально высокого  и высокого загрязнения  воды  р. Черёмушка.
 

По показателям состава и свойств вода в р. Черёмушке не соответствует общим требованиям [5] к составу и свойствам воды водных объектов рыбохозяйственного значения по всем их измеряемых параметров.

Совместный анализ характера и состава загрязняющих веществ воды и донных отложений позволяет считать, что основным источником воздействия на экосистему реки являются животноводческие комплексы, осуществляющие сброс неочищенных вод в р. Черёмушка. Сточные воды животноводческих комплексов представляют собой сток, состоящий из жидкого навоза, производственных, хозяйственно-бытовых вод и силосного стока. Как правило, они содержат в повышенных концентрациях Cu, Mn, Zn, Fe и другие элементы. Употребление в качестве кормовых добавок фосфатов, которые составляют до 1,5% общего веса комбикормов, обусловлено их накопление в поверхностных водах.

На этом фоне воздействие промышленных предприятий на состояние воды в реке едва различимо и проявляется, как это видно из представленных данных, в  увеличении содержания фторидов, поступающих в реку с прудов отстойников КрАЗа.
 

В пространственной динамике распределения видового состава зообентоса по реке зарегистрировано резкое снижение видового разнообразия бентофауны от станции №1 (27 видов) к  станции №5 (6 видов). В динамике величин плотности зообентоса зарегистрировано снижение численности и биомассы по направлению от станции №1 к станции №3  в 16-52 раза соответственно,

Качество воды по индексу сапробности и Вудивисса, оцененное по донным беспозвоночным на станции №1 соответствовало IV классу качества, вода «загрязненная». Со станции №2 и по станцию №5 зарегистрировано ухудшение состояния воды до IV-V классов, вода «загрязненная» - «грязная».

 Несмотря на отдельные успехи и достижения, экологическая ситуация в г. Красноярске продолжает ухудшаться, что ведет к росту озабоченности населения качеством окружающей среды и усилению социальной напряженности. Многочисленные общественные движения рассматривает КРАЗ как основной источник загрязнения р. Черемушки.

Результаты выполненного исследования показывают ошибочность существующих представлений и показывают, что воздействие КРАЗа на изменение химического состава вод р. Черемшанка не является определяющим.

 В.Ф. Дурнев, И.В. Космаков
Научно-исследовательская лаборатория по экологии природных систем (НИЛ «ЭПРИС»),
 Красноярск, Россия
Тезисы доклада на VII Международную конференцию «Реки Сибири и Дальнего Востока»

Литература
 
1.      Кремленкова Н.П., Гапонюк Э.И., Кабалина Л.Н. Особенности распределения техногенного фтора в почвах Красноярской лесостепи. Труды ИЭМ, вып. 20(153). М.:Гидрометеоиздат, 1991. – С. 110-122.
2.      Р 52.24.309-2004. Рекомендации.Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета.
3.      ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.