РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА СОСТАВА РОДНИКОВЫХ ВОД КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА СОСТАВА РОДНИКОВЫХ ВОД КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

Научная статья

Жинжакова Л.З.^1, *, Чередник Е.А.²

¹ ORCID: 0000-0003-2226-1001;

² ORCID: 0000-0003-0432-0653;

^{1, 2} ФГБУ «Высокогорный геофизический институт», Нальчик, Россия

* Корреспондирующий автор (zhinzhakova[at]mail.ru)

Аннотация

Родники Кабардино-Балкарской республики относятся к пресным водам, «умеренно жестким», не содержащим опасных уровней концентраций тяжелых металлов и неорганических соединений азота. Количество родниковых вод, расположенных в долинах отдельных рек, влияют на химический состав речных вод и увеличивают их сток. Получены данные о концентрации ингредиентов, характеризующие состав и качество родниковых вод. В статье приведены результаты наблюдений за величиной рН, общей жесткостью, концентрацией тяжелых металлов, неорганическими соединениями азота  и минерализацией.

Ключевые слова: Экология, концентрация, ионы металлов, соединения азота, минерализация.

RESULTS OF ANALYSIS OF SPRING WATERS COMPOSITION IN KABARDINO-BALKAR REPUBLIC

Research article

Zhinzhakova L.Z.^1, *, Cherednik E.A.²

¹ ORCID: 0000-0003-2226-1001;

² ORCID: 0000-0003-0432-0653;

^1,2 FSBI “High Mountain Geophysical Institute,” Nalchik, Russia

* Corresponding author (zhinzhakova[at]mail.ru)

Abstract

Springs of the Kabardino-Balkar Republic are fresh water, characterized by the moderate presence of salts without dangerous levels of heavy metals and inorganic nitrogen compounds concentration. The amount of spring water located in the valleys of individual rivers affects the chemical composition of the water in rivers and increases their flow. Data on the concentration of ingredients characterizing the composition and quality of spring waters are obtained. The article presents the results of observations on the pH, total presence of salts, as well as the concentration of heavy metals, inorganic nitrogen compounds, and mineralization.

Keywords: Ecology, concentration, metal ions, nitrogen compounds, mineralization.

Территория проводимого исследования является одним из наиболее благополучных в экологическом отношении районом, но в настоящее время на сложившийся здесь гидрологический режим рек уже заметно оказывает влияние постепенное изменение климата на Северном Кавказе. В условиях глобального изменения климата происходит смещение сезонов года, температурного режима воздуха, выпадение осадков, что может привести к разнообразным экологическим последствиям, таким как изменение химического состава и качества родниковых вод. С этим связана необходимость проведения ежегодных наблюдений и выявления уровней загрязнения токсичными и вредными ингредиентами, в чем и заключается актуальность работы.

Основными водотоками территории являются: Терек – на восточной границе и Черек – на северо-западе. Начинаясь на северных склонах Большого Кавказа, до выхода на равнину, реки представляют собой бурные горные потоки, питание рек – талыми ледниковыми и снеговыми водами, а также дождевыми и грунтовыми водами. Годовой ход уровней характеризуется растянутым половодьем в теплую часть года с наложением на него дождевыми пиками. Продолжительность половодья 6-7 месяцев. Подъем уровня начинается в конце апреля - начале мая.

Поскольку в регионе естественные выходы подземных вод на земную поверхность (родники) используются как для питья, так и для разнообразных нужд, оценка риска для здоровья населения от неконтролируемого употребления родниковой воды или из скважин является важной задачей.

В ряде случаев интенсивный отбор подземных вод влияет на водность рек, вызывает осушение земель [1, С.33], [2, С. 84], [3, С. 232].

Целью настоящей работы являлось определение химического состава ряда родниковых вод, выявление загрязняющих веществ и их пригодность для питья, орошения и других хозяйственных целей.

Химический состав родниковых вод определяется главным образом составом пород и глубиной циркуляции разгружающихся подземных вод.

Программа исследования в 2018 году состояла в получении экспериментальных данных о концентрации ингредиентов в воде родников равнинной части республики в период зимней межени и летних дождевых паводков. В связи с этим был проведен отбор проб родниковой воды в 5 пунктах.

Обследование родников проведено в основные фазы гидрологического режима. В статье представлен сравнительный анализ источников по содержанию микроэлементов, соединений неорганического азота. На рисунке пункты отбора воды родников представлены в соответствии с географическими  координатами их расположения.

Рис. 1 – Карта-схема пунктов отбора родниковых вод

 

Концентрации тяжелых металлов определялись современным чувствительным методом атомно-абсорбционной спектрометрии («МГА-915») [4, С. 2], соединения азота с применением [5, С. 3], [6, С. 3], [7, С. 8], [8, С. 323].

Было выявлено, что температура родниковых вод по территории КБР в зимнюю межень составляла от +8 до +15^оС, а в летний период до +20^оС (родник Александровский), что связано с засушливым жарким летом. Температура воздуха варьировала в пределах от +20 до +29^оС (в предыдущие годы составляла 22,3-23,2^оС). В период отбора проб наблюдалось аномальное потепление, выше климатической нормы, что, надо полагать,  повлияло на  температурный режим.

По величине pH в основном носит слабощелочной характер, варьируя от 7,78 до 8,52 ед.pH. Воды характеризуются как «умеренно жесткие» и составляют от 3,0 до 5,7 ммоль-экв/л.

Минерализация в источниках составляла от 282,6 мг/л до 428,7 мг/л, что относит воды к классу «пресные». Исключение составил родник близ села Арик, воду которого можно отнести к воде с повышенной минерализацией (в зимнюю межень 557,15 мг/л, в летний период 663,74 мг/л, где жесткость составила 5,7 ммоль-экв/л) и воды родника Майский-1 зимнего отбора (766,95мг/л).

В таблице 1 представлены результаты измерения концентрации водородных ионов, минерализация, жесткость вод, концентрации тяжелых металлов и содержание неорганических соединений азота.

 

Таблица 1 – Результаты измерения концентраций тяжелых металлов (мкг/л) и неорганических соединений азота (мг/л) в родниковых водах

Ингредиент	Белая Речка	Арик	Майский-1	Майский-2	Александровский
Cr	<2,5	<2,5	4,5	3,5	<2,5
	<2,5	<2,5	<2,5	3,6	<2,5
Ni	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
	6,4	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
Mo	<1,0	<1,0	<1,0	<1,0	<1,0
	<1,0	0,0012	<1,0	<1,0	<1,0
Mn	4,0	21,0	15,0	11,0	<2,0
	36,0	19,0	37,0	15,0	11,0
Zn	9,5	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
Pb	4,2	2,1	<2,0	<2,0	3,3
	<2,0	<2,0	6,1	2,6	<2,0
Ag	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0	<5,0
pH, ед.	7,99	7,78	8,14	8,23	8,46
	8,05	7,94	8,24	8,3	8,52

Окончание табл. 1 – Результаты измерения концентраций тяжелых металлов (мкг/л) и неорганических соединений азота (мг/л) в родниковых водах

Ингредиент	Белая Речка	Арик	Майский-1	Майский-2	Александровский
NO2-	0,011	0	0,017	0,003	0,041
	0	0	0,129	0,001	0,049
NO3-	9,2	2	12	6,2	23
	7,3	8,3	2,8	2,2	11,8
NН4+	0,09	0,02	0,62	0,22	0,27
	0,02	0,1	0,02	0,08	0,2
Минерализация	358,69	557,15	766,95	428,74	407,37
мг/л	374,74	663,74	282,60	349,40	406,47
Жесткость,	3,07	4,64	5,60	3,23	2,19
(ммоль-экв/л)	3,90	5,70	3,20	3,48	3,60

 

По таблице можно проследить загрязняющие вещества отдельного родника в соответствии с водным режимом, где первая строка соответствует отбору в зимнюю межень, вторая – в летний период.

Как следует из представленных данных, значения концентраций тяжелых металлов фиксировались от «следовых» до 37 мкг/л. Только в родниках Белореченский и Майский-1 содержание Mn более чем в два раза выше по сравнению с другими родниками.

Наиболее загрязненным по неорганическим соединениям азота оказался родник Майский-1, где концентрация NO₂^- в водах летнего отбора составил 0,129 мг/л (1,6 ПДК).

Содержание NH₄⁺ варьировало в пределах 0,02-0,27 мг/л. Зафиксирован единичный случай превышения в пробе воды зимнего отбора (Майский-1), где концентрация составляла 0,62 мг/л (1,2 ПДК).

В результате сравнительного анализа данных о химическом составе воды родников получено, что исследованные по величине минерализации воды относятся к классу «пресных», по общей жесткости к «умеренно жестким» водам, не содержат опасных уровней концентраций тяжелых металлов и неорганических соединений азота. По общему химическому составу вода родников квалифицируется как питьевая.

Заключение

В 2018 году проведена работа по исследованию вод 5 источников, расположенных в равнинной части предгорной зоны Центрального Кавказа. Отбор проб воды осуществлялся по 5 пунктам в период зимней межени и летних дождевых паводков. Во всех пробах родниковых вод определены концентрации водородных ионов, тяжелых металлов (Cr, Ni, Mo, Pb, Zn, Mn, Ag), неорганических соединений азота (NO₂^-, NO₃^-, NH₄⁺), минерализация и жесткость родниковых вод.

Концентрации микропримесей в водах источников в основном на уровне регионального фона для речных вод. Воды источников пресные, «умеренно жесткие», не содержат опасных уровней концентраций тяжелых металлов и неорганических соединений азота. По химическому составу воды родников можно квалифицировать как питьевые [9, С. 7], [10, С. 11], [11, С. 5], [12, С. 4].

Представлен состав родниковых вод 2018 года, которые применяются населением в качестве питьевых и используются в различных целях.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды / И. С. Зекцер. – М.: Научный мир, 2001. - 328 с.
2. Занилов А. Х. Водные ресурсы КБР: Экологическое состояние / А. Х. Занилов. – Нальчик: Тетраграф, 2011.- 152 с.
3. Никаноров А. М. Справочник по гидрохимии / А. М. Никанорова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989.- 390 с.
4. ПНД Ф 14.1:2.253-09. Методика выполнения измерений массовых концентраций Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, Zn в природных и сточных водах методом атомно-абсорбционной спектроскопии с использованием атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией «МГА-915». - М., 2009.- 36 с.
5. ФР.1.31.2005.01738. Методика выполнения измерений массовой концентрации катионов аммония, калия, натрия, магния, кальция и стронция в пробах питьевой, минеральной, столовой, лечебно-столовой, природной и сточной воды методом ионной хроматографии. - М., 2008. - 26 с.
6. ФР.1.31.2005.01724. Методика выполнения измерений массовой концентрации фторид-, хлорид-, нитрат-, фосфат- и сульфат-ионов в пробах питьевой, минеральной, столовой, лечебно-столовой, природной и сточной воды методом ионной хроматографии. - М., 2008. - 30 с.
7. РД 52.24.381-2006. Массовая концентрация нитритов в водах.Методика выполнения измерений фотометрическим методом с реактивом Грисса.- Введ. 2006-04-01. – Ростов-на-Дону, 2006.- 14 с.
8. Никаноров А. М. Гидрохимия / А. М. Никаноров. – С.-Пб.: Гидрометиздат, 2001. - 447 с.
9. ГОСТ Р 56237-2014. Вода питьевая. Отбор проб на станциях водоподготовки и трубопроводных распределительных системах. – Введ. 2016-01-01. – М.: Стандартинформ, 2014. – 23 с.
10. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения. – Введ. 2002-01-01. – - 467 с.
11. СанПиН 2.1.4.1175-02. Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников. – Введ. 2003-03-01. – 2002. - 12 с.
12. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. - Введ. 2003-06-15. – 2003. - 84 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Zektser I. S. Podzemnyye vody kak komponent okruzhayushchey sredy [Groundwater as a component of the environment] / I. S. Zektser. – M.: Nauchnyiy mir, 2001. - 328 p. [in Russian]
2. Zanilov A. H. Vodnye resursy KBR: Ekologicheskoe sostoyanie [Water resources of the Kabardino-Balkar Republic: the Environmental condition] / A. H. Zanilov. – Nalchik: Tetragraf, 2011.- 152 p. [in Russian]
3. Nikanorov A. M. Spravochnik po gidrohimii [Handbook of hydrochemistry] / A. M. Nikanorova. – L.: Gidrometeoizdat, 1989.- 390 p. [in Russian]
4. PND F 14.1:2.253-09. Metodika vypolneniya izmereniy massovyh kontsentratsiy Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, Zn v prirodnyh i stochnyh vodah metodom atomno-absorbtsionnoy spektroskopii s ispolzovaniem atomno-absorbtsionnogo spektrometra s elektrotermicheskoy atomizatsiey «MGA-915» [Technique of execution of measurements of mass concentrations of Al, Ba, Be, V, Fe, Cd, Co, Li, Mn, Cu, Mo, As, Ni, Sn, Pb, Se, Sr, Ti, Cr, and Zn in natural and waste waters by atomic absorption spectroscopy using atomic absorption spectrometer with electrothermal atomization «MGA-915»]. - M., 2009.- 36 p. [in Russian]
5. 1.31.2005.01738. Metodika vypolneniya izmereniy massovoy kontsentratsii kationov ammoniya, kaliya, natriya, magniya, kaltsiya i strontsiya v probah pitevoy, mineralnoy, stolovoy, lechebno-stolovoy, prirodnoy i stochnoy vody ymetodom ionno hromatografii [Method of measurement of mass concentration of ammonium, potassium, sodium, magnesium, calcium and strontium cations in samples of drinking, mineral, table, medical-table, natural and waste water by ion chromatography]. - M., 2008. - 26 p. [in Russian]
6. 1.31.2005.01724. Metodika vypolneniya izmereniy massovoy kontsentratsii ftorid-, hlorid-, nitrat-, fosfat- i sulfat-ionov v probah pitevoy, mineralnoy, stolovoy, lechebno-stolovoy, prirodnoy i stochnoy vody metodom ionnoy hromatografii [Method of measurement of mass concentration of fluoride, chloride, nitrate, phosphate and sulfate ions in samples of drinking, mineral, table, medical-table, natural and waste water by ion chromatography]. - M., 2008. - 30 p.
7. RD 52.24.381-2006. Massovaya koncentraciya nitritov v vodah. Metodika vypolneniya izmerenij fotometricheskim metodom s reaktivom Grissa. [Mass concentration of nitrites in water. Method of measurement by photometric method with Griess reagent]. – Vved.2006-04-01. – Rostov-na-Donu, 2006. - 14 p. [in Russian]
8. Nikanorov A.M. Gidrohimiya [Hydrochemistry] / A.M. Nikanorov. – S.-Pb.: Gidrometizdat, 2001. - 447 p. [in Russian]
9. GOST R 56237-2014. Voda pitevaya. Otbor prob na stantsiyah vodopodgotovki i truboprovodnyh raspredelitelnyh sistemah [Drinking water. Sampling at water treatment plants and pipeline distribution systems]. – Vved. 2016-01-01. – M.: Standartinform, 2014. – 23 p. [in Russian]
10. SanPiN 2.1.4.1074-01. Pitevaya voda. Gigienicheskie trebovaniya k kachestvu vody tsentralizovannyh sistem pitevogo vodosnabzheniya. Kontrol kachestva. Gigienicheskie trebovaniya k obespecheniyu bezopasnosti sistem goryachego vodosnabzheniya [Drinking water. Hygienic requirements to water quality of centralized drinking water supply systems. Quality control. Hygienic requirements for safety of hot water supply systems.]. – Vved. 2002-01-01. – 2001. - 467 p. [in Russian]
11. SanPiN 2.1.4.1175-02. Gigienicheskie trebovaniya k kachestvu vody netsentralizovannogo vodosnabzheniya. Sanitarnaya ohrana istochnikov [Hygienic requirements for water quality of non-centralized water supply. Sanitary protection of sources]. – Vved. 2003-03-01. – 2002. - 12 p.
12. GN 2.1.5.1315-03. Predelno dopustimye kontsentratsii (PDK) himicheskih veshchestv v vode vodnyh obektov hozyajstvenno-pitevogo i kulturno-bytovogo vodopolzovaniya [Maximum permissible concentrations (MPC) of chemicals in water of water bodies of economic, drinking and cultural and domestic water use]. - Vved. 2003-06-15. – 2003. - 84 p. [in Russian]