Оценка влияния гидрогеологической ситуации по мониторингу окружающей среды сточных вод г.Алматы

Алматы, входящий в число городов с более чем миллионным населением, для своей деятельности как южной столицы, промышленного центра, одного из самых красивых и зеленых городов, пропускает через себя огромное количество воды. Эта вода, побывав на промышленных предприятиях, в учреждениях и организациях, в домах и квартирах жителей, выходит из-под города в виде сточных вод, загрязненных и обогащенных различными элементами: органикой, химикатами, металлами, отходами нефтепродуктов, моющих средств и т.п.

Количество стоков, в зависимости от времени года, часа суток и климатических условий постоянно меняется и составляет от 3 до 8 м³/с. Фактический годовой объем сточных вод г.Алматы, поступающих на очистные сооружения городской канализации (Станцию Аэрации) на протяжении многих лет (в связи с ростом города) возрастал, и достиг максимальных значений в 1990г. В это время на очистных сооружениях было очищено 213 млн.м³ стоков, что составило в среднем 583 тыс.м³ в сутки.

С 1991г. объем стоков от города начал уменьшаться и в последние два года (2003-2004) их количество составило около 380 тыс.м³ в сутки. Однако концентрация загрязняющих веществ в поступающей на очистку сточной жидкости в последние годы резко увеличилась.

Сточные воды города Алматы смешанные и формируются в настоящее время преимущественно из хозяйственных и промышленных стоков.

Доля промышленных стоков, в связи с уменьшением объемов промышленного производства, резко уменьшилась и составляет в настоящее время около 8% от общего количества поступающих на очистку сточных вод. Общее же количество стоков от промышленных предприятий (включая и их хозяйственно-бытовые стоки) в общегородских сточных водах составляет 23%.

В утвержденной Президентом Республики Казахстан долгосрочной стратегии развития до 2030 года и её составной части - Стратегии «Экология и природные ресурсы- 2030», говорится, что в интересах настоящего и будущего поколений в РК принимаются необходимые меры для охраны и научно обоснованного, рационального использования земли, её недр, водных ресурсов, растительного и животного мира, для сохранения в чистоте воздуха окружающей человека природной среды.

Канализационные стоки г. Алматы после их механической и биологической обработки, осуществляемой техническими средствами ГКП «Водоканал», через систему открытых каналов сбрасываются в озеро Сорбулак или построенные пруды-накопители по трассе аварийного сбросного канала, а затем в р. Или. Вся система располагается в Каскеленском и Илийском административных районах, в основном на плато «Карой».

Как отмечалось раннее, на плато Карой создан очаг накопления сточных вод-озеро Сорбулак. В эту бессточную котловину, емкостью 830 млн. по 54 километровому отводному каналу сбрасываются коммунально-промышленные стоки Алматинского промрайона. При проведении работ по исследованию отбирались параллельные пробы воды по накопителям и ряду наблюдательных скважин, анализы выполнялись в независимой лаборатории по договору, результаты анализов приведены в приложении.

При этом анализировались и материалы многолетних наблюдений лаборатории станции аэрации ДКП «Водоотведения», так как именно непрерывные постоянные наблюдения, позволяют наиболее полно оценить масштабы воздействия комплекса по очистке и отведению сточных вод города Алматы на окружающую среду.

В год лаборатория выполняет более 56 000 анализов проб сточной воды на ее качественный и количественный состав, более чем по сорока показателям. Данные о фактическом притоке на очистные сооружения по месяцам года приведены в табл. 1 и 2.

Приподнятость плато Карой относительно окружающей территории при наличии на его границах глубоких естественных дрен-долин рек Курты и Каскелен, малое количество выпадающих атмосферных осадков в условиях интенсивного испарения, чему способствует постоянно дующие сильные ветры юго-восточного направления, не создают условий для образования значительных запасов подземных вод. Большая часть осадков расходуется на увлажнение зоны аэрации, транспирацию и испарение.

Сточные воды г. Алматы имеют в основном смешанное происхождение. Химический состав их меняется в зависимости от объема сбрасываемых в общую канализацию города промышленно - бытовых сточных вод. Эти воды характеризуются слабощелочной реакцией (рН от 7,7 до 7,8), небольшим содержанием взвешенных веществ (100-250 мг/л), бикарбонатно-сульфатным свойствам. Сухой остаток колеблется в пределах 600-900 мг/л. Коли - титр - в пределах нормы. Соотношение натрия к кальцию 1:2, натрия к кальцию и магнию 1:1,5. Из специфических веществ, находящихся в сточной воде, следует отметить органические, характеризующиеся величиной биохимического потребления кислорода (Б.П.К.), фенолы, нефтепродукты, синтетические поверхностно- активные (С.П.А.В.) вещества.

Содержание питательных веществ в сточной воде г. Алматы колеблется: азота (N) от 15 до 40 г\м³, фосфора (Р₂0₅) -5-14 г\м³, калия (К₂0₅) - от 12 до 19 г\м³. Поступающие со сточными водами элементы минерального питания поглощаются и закрепляются почвой. Благодаря множеству микроорганизмов, обитающих в почве и поступающих со сточными водами происходят интенсивные процессы разложения органических веществ с образованием нитрит- иона.

Процессы нитрификации приводят к накоплению нитратного азота, являющего питательной средой для растений. Следует также отметить, что при поливе городскими сточными водами можно на 50-60% уменьшить дозу внесения азота и калия.

Как видно из табл. 3, в бытовых стоках г. Алматы содержатся в значительных количествах железо и свинец, превышающие предельно допустимые концентрации (П.Д.К.), соответственно в 8 и    3 раза.

Качество воды после очистки в сравнении с водой открытых водоемов в (р. Каскелен и др.) существенно изменяется.

Фильтрация стоков из накопителей, сбросных прудов и каналов, аварийные прорывы сточных вод является основным источником загрязнения подземных и поверхностных вод. В этой связи, проводились наблюдения за химическим составом сбросных вод и их воздействием на качество грунтовых и поверхностных вод р. Каскелен. Исследования включали химический анализ проб воды на содержание минеральных солей, органических веществ, азотных соединений, ионов металлов в самих накопителях, наблюдательных скважинах и речной воде. Из специфических веществ, находящихся в озере Сорбулак, прудовнакопителей и отводных каналах, следует отметить органические, характеризующиеся величиной биохимического потребления кислорода (БПК5), азотные, фенолы, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные. Наблюдается резкое сокращение содержания специфических веществ в оз. Сорбулак: БПК5 с 17,65 до 9 мг\л, аммонийного азота в 8 раз, азота нитритов в 6 раз, азот нитратов в 5 раз, фенола в 4 раза, фосфатов 3 раза. Тяжелые металлы вообще отсутствуют. Они сохранились только в донных отложениях. Сокращение этих веществ объясняется тем, что в г. Алматы не действуют большинство промышленных предприятий, прекратили работу некоторые коммунально-бытовые хозяйства. Вследствие чего сократились объемы сбросов сточных вод в озеро Сорбулак.

Влияние сбросов на содержание солей в грунтовых водах наблюдается в повышении ионов хлоридов, сульфатов. Величина их возрастает вблизи накопителей. В направлении от озера Сорбулак в сторону р. Курты содержание хлоридов уменьшается от 779 до 131,5 мг/л, сульфатов от 296,9 до 13,9 мг/л, величина биохимического потребления кислорода от 58,88 до 22,08 мг/л.

Как видно [3] (данные за 2005 г.), сточные воды не оказывают существенного влияния на количественный и качественный состав грунтовых вод. Но следует учесть, что при увеличении в будущем объема городских сточных вод для участков близкого залегания грунтовых вод необходимо строительство закрытого дренажа.

Исследуемый район расположен на левобережье р. Каскелен. Этот приток реки Или является не только наиболее многоводной, но и принимающий на себя максимальные антропогенные нагрузки. В верхней части течения вода в ней ультра - пресная. В период половодья сумма растворимых солей составляет 240-260 мг/л. После выхода на равнину минерализация воды р. Каскелен значительно повышается, достигая 600, реже 900 мг/л. Это связано с изменением характера питания реки на равнине, в общем объеме которого возрастает доля минерализованных грунтовых вод. Анализ данных, характеризующих состав речной воды выше и ниже организованных сбросов промышленных сбросов промышленных предприятий показывает, что они практически не влияют на солевой состав поверхностных вод р. Каскелен.

Сточные воды г. Алматы подвергаются основательной механической и биологической очистке. Взятые пробы сточной воды в сбросном магистральном канале, в пруде-накопителе № 3 свидетельствуют о существенном изменении механического и химического ее состава после очистки, когда очищенная сточная вода мало отличается от природной воды р. Каскелен (табл. 4).

Преобладающими ионами как в поверхностных, так и в сточных водах являются гидрокарбонатные и сульфатные. Величина биохимического потребления кислорода не превышают предельно-допустимые значения. Из азотных соединений в водах преобладают нитратные формы.

Как отмечалось выше, сточные воды г. Алматы предварительно проходят механическую и биологическую очистку. По визуальному наблюдению на участке водозабора из магистрального канала после очистки ее не наблюдается каких-либо явно гидрогеологический некачественных признаков (цвет, запах и т.д.) остается необходимым изучить допустимость концентрации вредных элементов в продукции и почве.

По нашему предположению, возможное увеличение накопления вредных для человека элементов в отдельных продовольственных культурах, если осуществляется полив из открытых водоемов. Однако в том случае, когда сточные воды подпитывают почвенные грунты или осуществляется их водозабор из трубчатых колодцев с небольшой глубины, вода самоочищается от примесей и может быть использовано не только для полива продовольственных культур, но и для водопоя животных и для технического водоснабжения.

Однако, руководствуясь Положением о запрете возделывания продовольственных культур со стороны санитарно-эпидемиологической службы, опыты по их выращиванию не проводятся, хотя технические возможности по очистке сточных вод несомненно возрастают.

В связи с этим ученые научно-производственной ассоциации «Ыстык су» по договору с Министерством науки и новых технологий Республики Казахстан в программе исследований предусматривают проведение экспериментальных работ не только по определению уровня загрязнения продовольственных культур, поливаемых традиционными методами, но и нахождение путей и разработки таких технологий полива и технологических конструкций водозабора, которые бы обеспечивали производство экологически чистой продукции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мухамеджанов С.М., Гаврилов М.Б., Мухаметжанов М.С., Рыскулбекова Л.М. Проблемы Сорбулака. // Новости науки Казахстана: Научно-технический сборник - Алматы: КазгосИНТИ - 1998, вып.
2. С.11-113.
3. Мухамеджанов С.М., Гаврилов М.Б., Мухамеджанов Н.С., Рыскулбекова Л.М. Водный баланс района сосредоточения сточных вод г. Алматы. Межкафедральный сборник кафедры, ГиИГ, КазНТУ, 1998г.
4. Рыскулбекова Л.М.Сорбұлақ көлі ауданының сулы балансы. Межкафедральный сборник кафедры, ГиИГ, КазНТУ, 1998г.
5. Рысқұлбекова Л.М., Алматы қаласында сарқынды су құбырларын жүргізу жүйелері. ҚазҰТУ хабаршысы, 2008, №2, 163-166 б.
6. Рыскулбекова Л.М. Сточные воды г. Алматы и их гидрогеолого-экологические проблемы. Международная научно-практическая конференция. «Подземные воды - стратегический ресурс устойчивого развития Казахстана». «100 летию Н.А.Кенесарина», Институт гидрогеологии и геоэкологии им. У.М.Ахмедсафина г. Алматы, 2008 г. С 244-247.
7. Рыскулбекова Л.М. Гидрогеологические состояния водного баланса сточных вод г. Алматы и экологические безопасности пути их использования. // Международная научно-практическая конференция, «Проблемы геологии и минерагении в развитии минерально-сырьевых ресурсов», «Сатпаевские чтения», Институт геологии и минералогии имени К.И.Сатпаева, г. Алматы. 2010г.
8. Рыскулбекова Л.М. Современное состояние мониторинга окружающей

среды на объектах водоотведения сточных вод Алматы. 2010г. // Институт геологии и минералогии имени К.И.Сатпаева, серия геологическая, г. Алматы. 2010г.

8. Рыскулбекова Л.М., Козбагаров Р.А. Анализ результатов предварительного эксперимента по возделыванию продовольственных культур на сточных водах г. Алматы. // Международная научно­практическая конференция, «Проблемы геологии и минерагении в развитии минерально-сырьевых ресурсов», «Сатпаевские чтения», Институт геологии и минералогии имени К.И.Сатпаева, г. Алматы. 2010г.
9. Рыскулбекова Л.М., Козбагаров Р.А. Анализ результатов исследований очистки сточных вод накопителя Сорбулак// Международная научно-практическая конференция, «Проблемы геологии и минерагении в развитии минерально-сырьевых ресурсов», «Сатпаевские чтения», Институт геологии и минералогии имени К.И.Сатпаева, г. Алматы. 2010г.