Экологическое состояние родников г. Горно-Алтайска гидроэкология

Республика Алтай располагается в южной части Западной Сибири в Алтайских горах – наикрасивейшем месте России. Она является одним из наиболее богатых водными ресурсами регионов России. Ее территория буквально прорезана густой сетью многочисленных рек и ручьев. Здесь сосредоточено более 20 тысяч водотоков суммарной протяженностью свыше 60 тысяч километров. В бассейнах рек около 7000 больших и малых озер общей площадью 600 кв. км. Учтено более 1 300 ледников общей площадью 890 кв. км. Объем льда составляет 57 куб. км.

Любая река берет свое начало с родника. В нашем маленьком городе выходят из-под земли более 30 родников, большая часть из которых не обустроена. Но, тем не менее, местные жители зачастую предпочитают использовать воду из них, нежели из водопровода, а многие люди специально ходят за водой на родники, веря в их чистоту и целебные свойства.

Но сегодня из-за низкой экологической культуры населения былая чистота водоемов утрачивается и подвергается интенсивному изменению растительный и животный мир их сообществ.

Исследовать экологическое состояние родников Горно-Алтайска и прилегающих к ним территорий, принять меры для сохранения их биоразнообразия.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ

В настоящее время экология представляет собой сложный комплекс, включающий элементы науки, образования, культуры и практической деятельности человека. Именно этот факт объясняет необходимость комплексного, всестороннего подхода к изучению процессов экологического характера.

Актуальность экологизации знаний человека об окружающей его действительности обусловлена тем, что в современном мире экологические проблемы человечества встают на первый план по своей значимости. Мощное загрязнение всех компонентов биосферы, истончение озонного "щита" Земли, усиление парникового эффекта, губительные для живого кислотные дожди, деградация плодоносных земель, белковый голод и энергетический дефицит - все эти и другие жизненно важные для человечества и биосферы проблемы сформировались при активном участии самого человека. Однако, с другой стороны, они потенциально разрешимы только благодаря усилиям того же человека, вооруженного глубокими знаниями и обладающего экологической культурой. Гармонизация и оптимизация взаимоотношений человека и биосферы являются необходимым условием дальнейшего прогресса человеческой цивилизации.

Под грунтовыми водами следует понимать всю воду, находящуюся под поверхностью земли в наружном слое земной коры. Все время пополняясь за счет осадков, эта вода стекает по трещинам и пустотам, имеющимся в различных горных породах, образуя подземные потоки, и в виде родников и ключей снова попадает в наземные водоемы.

Пресная вода составляет крайне малую часть мировых запасов воды, но она незаменима как питьевая вода и как среда жизни для всех пресноводных обитателей. Раздел экологии, изучающий условия жизни в пресной воде, называется лимнологией. Там, где бьют родники и ключи, грунтовая вода выходит на поверхность и с определенной скоростью и вымывает себе русло вначале маленький ручей. Сливаясь с другими ручьями, постепенно становятся речками, а затем и полноводными реками. Так и наша река Майма, беря начало с гор, вливаясь в Катунь, дает начало великой реке Оби. Реки участвуют в формировании ландшафта и растительного мира, придают характерный облик территории.

Местообитание для животных ручья и родника характеризуются обычно двумя жизненно важными факторами. Первый – это температура воды. Поступающая в родник грунтовая вода имеет постоянную температуру, зависящую от среднегодовых температур данной местности. Уже в нескольких метрах от родника начинает сказываться или летнее потепление воды или зимнее охлаждение Амплитуда колебаний бывает от 0 до 15 градусов в летний период. От температуры зависят многие свойства воды: ее плотность и вязкость, количество растворенного в ней кислорода и скорость химических реакций. Второй определяющий фактор текучей воды – скорость течения. В потоках родников, протяженность намного превышает их ширину, наибольшая скорость наблюдается невдалеке от истока.

Жизнь в проточных водах требует приспособления к изменению скорости течения. Проточная вода переносит на большие расстояния тепло, кислород, азот, углекислый газ, соли, глинистые частицы, органические соединения. Изменения экологической ситуации здесь происходит очень медленно, ведь животные могут сноситься течением в места с аналогичными условиями существования. Проточные воды определяют, таким образом, некоторые преимущества для своих обитателей. Так личинки ручейника извлекают из быстро текущей воды больше кислорода, чем там, где течение спокойное. А питательные вещества все время подносятся к стенкам «открытого дома». И хотя условия жизни в родниках далеки от оптимальных, здесь наблюдается разнообразие живых организмов. Здесь требуются особые приспособления в строении тела и в поведении, чтобы удержаться на облюбованном месте. Типичных обитателей ручьев и родников называют ритрон, и они имеют множество приспособлений: присоски, на задних ножках других имеются прикрепляющие пластинки из веерообразно налагающихся друг на друга жабр как у поденок. Похожие на мокриц личинки водяных жуков, всем телом намертво присасываются к субстрату. Для «заякоривания» среди камней и веточек мха служат различные крючки и щетинки. А некоторые обитатели ручьев развиваются, укрепившись на поверхности камней с помощью клейких выделений или паутинных нитей. И если течение сорвет личинку мошки с камня, она сможет удержаться за счет такой паутинной нити, действующей как «страховка». Медленно подтягиваясь на ней, она вернется на исходное место. Так личинка ручейника плетет такую нить. Для некоторых обитателей надежным подспорьем в борьбе с сильным течением служат их удлиненная форма тела и особенности поведения. Так поденки плотно прижимаются к субстрату, хотя это не всегда удается. С другой стороны вода несет им пищу: это и попавшие в воду насекомые и полуразрушенные кусочки листьев, или сносимые течением водоросли и мелкие животные. За счет их живут все обитатели ручьев, отфильтровывающие пищевые крошки из проносящегося мимо потока воды. Некоторые личинки ручейников могут плести мелкоячеистую сеть, перегораживать течение и ловить себе пищу. У некоторых насекомых из горных ручьев и родников жабры небольшие, так как снабжение кислородом идет постоянно и его достаточно. А у некоторых они отсутствуют совсем, и дыхание происходит через нежные покровы тела в промежутках между члениками.

Итак, мы видим, что в экстремальных условиях горных ручьев и родников могут существовать лишь высокоспециализированные сообщества. Их приспособления к низким температурам и течениям воды отражены в определенном типе «жизненной формы».

Здесь существуют свои взаимоотношения. Комплекс организмов-созидателей (продуцентов) состоит из микроскопических водорослей и главным образом диатомовых, грибов и бактерий. Они создают материальную базу круговорота веществ благодаря прямому превращению лучистой энергии Солнца за счет процесса фотосинтеза или же путем расщепления остатков растений и других органических веществ, принесенных водой. За счет продуцентов существует длинная и сложная разветвленная цепь потребителей, т. е. консументов. В конце цепи стоят хищники (насекомые, рыбы, птицы и звери). Конечные звенья цепи потребителей и все остальные члены сообщества, не уничтоженные этими потребителями, после смерти вновь возвращаются в круговорот веществ благодаря деятельности разрушителей мертвых органических веществ (деструкторов или редуцентов), к которым относятся гнилостные бактерии и плесневые грибы. Итак, лучистая энергия Солнца и созданная растениями органическая база преобразуется и расходуется в течение года на различных ступенях пищевой пирамиды.

Необходимость знаний этих взаимосвязей дает возможность устранить угрозу экологического кризиса, назревающего во многих наших родниках, ручьях и реках.

Ведь вылечить можно лишь ту болезнь, причина которой и ее течение досконально изучены.

Между здоровьем человека и водой существует прямая связь. Вода для человека незаменима и необходимость бережного использования её должна восприниматься каждым из нас на том же уровне, как и её потребление. Следовательно, охрана природных вод, защита их от загрязнения есть социально-экологическая задача первостепенной важности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ

Описание района исследования

Согласно гидрогеологическому районированию Республика Алтай находится в пределах Саяно-Алтайского сложного бассейна корово-блоковых безнапорных вод.

Наш город Горно-Алтайск располагается на очень древних геологических структурах, возникших более 500 млн. лет назад. В прошлом на месте г. Горно-Алтайска было озеро глубиной 70 метров. С северной стороны города возвышается гора Тугая высотой 642 м над уровнем моря (по-алтайски — Уйтткайя — скала с углублением), с южной – гора Комсомольская(428 м), которая является памятником природы. На всех окружающих склонах города зеленеют деревья и кустарники.

Климат города - континентальный с жарким летом и холодной с оттепелями зимой. Средняя годовая температура воздуха +1. Самый теплый месяц - июль, его средняя температура воздуха +17,8ºС, а максимальная +З6,8ºС. Самый холодный месяц январь, средняя температура -16,1º, а минимальная -49º. Весна наступает в середине апреля. Вегетационный период начинается в среднем с 25 апреля, заморозки возможны еще в течение месяца до конца мая, а иногда до середины июня. Переход к осени начинается с первых заморозков, где-то с 17 сентября.

Осадков в городе выпадает в среднем 726 мм в год. Известны случаи, когда в сутки в теплое время года над городом выпадало до 62 мм осадков. Постоянный снеговой покров устанавливается с первой декады ноября. Его высота к марту - около 60 см, что составляет запас воды в снеге 142 мм.

На территории нашего города протекает река Майма, свои воды ей несут множество городских родников. Река Майма является правым притоком р. Катуни, которая в свою очередь, сливаясь с Бией, образует великую реку Обь. Протяженность Маймы – 35км. Ее исток находится около одной из вершин хребта Иолго. Самые большие притоки – р. Улала и р. Каяс.

В прошлом река была типичной горной речкой – чистой, бурной и полноводной. В ней водилось много рыбы.

В настоящее время от былой чистоты остались только воспоминания. Река значительно обмелела и вода в ней стала очень мутной. По данным Республиканского Комитета по охране окружающей среды она на протяжении последних десяти лет является самой загрязненной рекой республики.

Майма имеет смешанное питание: преимущественно грунтовыми водами, а также осадками в виде дождя и снега. Самый низкий уровень воды приходится на самые холодные и самые жаркие месяцы года (январь, февраль, июль, август).

Сроки реализации проекта: с марта 2004 по декабрь 2005.

План работы по проекту.

этап Мероприятие рН 1 – 14 Потенциометрический метод

ПНДФ 14. 1:2:3:4. 121 – 97

NH мг/дм. куб. 0. 05 – 200. 0 Фотометрический метод

ПНДФ 14. 1. 1 – 95

NO мг/дм. куб. 0. 02 – 10. 0 Фотометрический метод

ПНДФ 14. 1:2. 3 – 95

NO мг/дм. куб. 0. 1 – 5000 Фотометрический метод

ПНДФ 14. 1:2. 4 – 95

Жесткость общ. мг-экв/дм. куб 0. 1 – 10. 0 Титриметрический метод

ГОСТ 4151 – 97

Ca мг/дм. куб. 1. 0 – 500. 0 Титриметрический метод ПНДФ 14. 1:2. 95 – 97

Mg мг/дм. куб. Расчетный метод

K+Na мг/дм. куб. Расчетный метод

Cl мг/дм. куб. 2. 0 – 2000 Титриметрический метод ПНДФ 14. 1:2. 96 – 97

SO мг/дм. куб. 10. 0 – 10000 Турбидиметрический метод ПНДФ 14. 1:2. 159 – 2000

HCO мг/дм. куб.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Каталог родников

Проведя собственные исследования и использовав материалы Алтайгеомониторинга, я создал каталог, включающий в себя несколько родников города: Каталог родников Горно-Алтайска.

№ Форма рельефа Привязка, Возраст гидрогеологический Дебит tºC

название л/сек (средн. )

(средн. )

2. Пойма ручья Рабочего Ул. Рабочая, Песчаники 0. 77 6. 5

Рабочий Є-mn

3. Склон г. Тугая Сад РЭБЦ, Валуно-галечниковые отложения

Пановский ключ Q

4. Пойма р. Маймы Лагерь «Космос», Валуно-галечниковые отложения н/о 5

Пионерский Q

5. Склон пер. Нагорный, Песчаники -

г. Комсомольская Нагорный Є-mn

6. Склон 300м. восточнее туристической Песчано-галечниковые отложения -

г. Комсомольская станции, Q

Туристический

7. Склон, верховья ручья МалиновыйУл. Воинской славы, Афганский Карбонатные породы н/о 5

8. Долина Ул. Красноармейская, Песчано-галечниковые отложения 0,06 8,0

Партизанский Q

9 Склон Родник, около МВД, Песчано-галечниковые отложения 0,12 9,0

Милицейский Q

№ Каптаж Санитарное состояние Формула Курлова

1 Колодец, пластиковая труба Удовлет.

2 Колодец, железная труба Удовлет.

3 Железная труба Удовлет.

4 Нет Неудовлет.

5 Нет Удовлет.

6 Нет Удовлет.

7 Нет Удовлет.

8 Железная труба Удовлет.

9 Железная труба Удовлет.

В целом, неплохом санитарном состоянии родников нашего города. Так же все родники пригодны для постоянного использования для питья, благодаря их слабой минерализации.

Были составлены паспорта на все девять родников.

Результаты хим. анализа воды

Проделав химические анализы:

Родник Нагорный (5. 04. 2004)

№ Показатель ПДК Найденное значение ГОСТ

2 NH4 мг/дм. куб. 0,5 0,47 ПНДФ 14. 1:1 – 95

3 NO2 мг/дм. куб. 0,08 0,045 ПНДФ 14. 1:2:3. – 95

4 NO3 мг/дм. куб. 45. 0 3,3 ГОСТ 18826 – 95

5 Жесткость общ. мг-экв/дм. куб 7. 0 1,84 ГОСТ 4151 – 72

6 Ca мг/дм. куб. 180 19,44 ПНДФ 14. 1:2. 95 – 97

7 Mg мг/дм. куб. 40 10. 58 РД 52. 1:2. 413 – 97

8 K+Na мг/дм. куб. не норм. 13,38 расчетный метод

9 Cl мг/дм. куб. 350. 0 6. 21 ГОСТ 4245 – 97

10 SO4 мг/дм. куб. 500. 0 9. 6 ГОСТ 4389 – 72

11 HCO3 мг/дм. куб. не норм. 122. 0 ПНДФ 14. 2. 99 – 97

мг/дм куб. мг-экв/дм куб экв %

Ca 19,44 0,97 41

Mg 10,58 0,87 37

(K+Na) 13,38 0,535 22

(к+ 2,375 100

HCO3 122,0 2,0 84

SO4 9,6 0,2 8

Cl 6,21 0,175 8

(an- 2,375 100

HCO3 84 SO4 8 Cl 8

Ca 41 Mg 37 (K+Na) 22

М0,181 pH 7,4

Родник Туристический (5. 04. 2004)

№ Показатель ПДК Найденное значение ГОСТ

2 NH4 мг/дм. куб. 0,5 0,23 ПНДФ 14. 1:1 – 95

3 NO2 мг/дм. куб. 0,08 0,004 ПНДФ 14. 1:2:3. – 95

4 NO3 мг/дм. куб. 45. 0 2,97 ГОСТ 18826 – 95

5 Жесткость общ. мг-экв/дм. куб 7. 0 3,88 ГОСТ 4151 – 72

6 Ca мг/дм. куб. 180 43,68 ПНДФ 14. 1:2. 95 – 97

7 Mg мг/дм. куб. 40 20,67 РД 52. 1:2. 413 – 97

8 K+Na мг/дм. куб. не норм. 8,0 расчетный метод

9 Cl мг/дм. куб. 350. 0 9,31 ГОСТ 4245 – 97

10 SO4 мг/дм. куб. 500. 0 6,72 ГОСТ 4389 – 72

11 HCO3 мг/дм. куб. не норм. 231,8 ПНДФ 14. 2. 99 – 97

мг/дм куб. мг-экв/дм куб экв %

Ca 43,68 2,18 52

Mg 20,67 1,7 40

(K+Na) 8,0 0,32 8

(к+ 4,2 100

HCO3 231,8 3,8 90

SO4 6,72 0,14 3

Cl 9,31 0,26 7

(an- 4,2 100

HCO2 90 Cl 7 SO4 3

Ca 52 Mg 40 (K+Na) 8

М0. 319 pH 7,6

Родник Афганский (31. 03. 2005)

№ Показатель ПДК Найденное значение ГОСТ

2 NH4 мг/дм. куб. 0,5 0. 42 ПНДФ 14. 1:1 – 95

3 NO2 мг/дм. куб. 0,08 0. 012 ПНДФ 14. 1:2:3. – 95

4 NO3 мг/дм. куб. 45. 0 18,48 ГОСТ 18826 – 95

5 Жесткость общ. мг-экв/дм. куб 7. 0 2. 52 ГОСТ 4151 – 72

6 Ca мг/дм. куб. 180 41. 8 ПНДФ 14. 1:2. 95 – 97

7 Mg мг/дм. куб. 40 5. 3 РД 52. 1:2. 413 – 97

8 K+Na мг/дм. куб. не норм. 39. 0 расчетный метод

9 Cl мг/дм. куб. 350. 0 5. 96 ГОСТ 4245 – 97

10 SO4 мг/дм. куб. 500. 0 50. 44 ГОСТ 4389 – 72

11 HCO3 мг/дм. куб. не норм. 183. 0 ПНДФ 14. 2. 99 – 97

мг/дм куб. мг-экв/дм куб экв %

Ca 41. 8 2. 085 49

Mg 5. 3 0. 434 10

(K+Na) 39 1. 698 41

(к+ 4. 218 100

HCO3 183 3 71

SO4 50. 44 1. 05 25

Cl 5. 96 0. 168 4

(an- 4. 218 100

HCO3 71 SO4 25 Cl 4

Ca 49 (K+Na) 41 Mg 10

М0. 325 pH6. 32 вода гидрокарбонатно-кальций-калий-натриевая, слабоминерализованная

Родник около лагеря «Космос» (30. 03. 2005)

№ Показатель ПДК Найденное значение ГОСТ

2 NH4 мг/дм. куб. 0,5 0. 28 ПНДФ 14. 1:1 – 95

3 NO2 мг/дм. куб. 0,08 0. 015 ПНДФ 14. 1:2:3. – 95

4 NO3 мг/дм. куб. 45. 0 49,5 ГОСТ 18826 – 95

5 Жесткость общ. мг-экв/дм. куб 7. 0 5. 283 ГОСТ 4151 – 72

6 Ca мг/дм. куб. 180 84. 57 ПНДФ 14. 1:2. 95 – 97

7 Mg мг/дм. куб. 40 12. 38 РД 52. 1:2. 413 – 97

8 K+Na мг/дм. куб. не норм. 29. 9 расчетный метод

9 Cl мг/дм. куб. 350. 0 11. 93 ГОСТ 4245 – 97

10 SO4 мг/дм. куб. 500. 0 43. 236 ГОСТ 4389 – 72

11 HCO3 мг/дм. куб. не норм. 323. 3 ПНДФ 14. 2. 99 – 97

мг/дм куб. мг-экв/дм куб экв %

Ca 84,57 4,22 64

Mg 12,38 1,02 16

(K+Na) 29,9 1,3 20

(к+ 6,54 100

HCO3 323,3 5,3 81

SO4 46,24 0,9 14

Cl 11,93 0,34 5

(an- 6,54 100

HCO2 81 SO4 14 Cl 5

Ca 64 (K+Na) 20 Mg 16

М0. 508 pH 6. 78 вода гидрокарбонатно-кальциевая, слабоминерализованная

Согласно проведенным исследованиям, вода в этих родниках является гидрокарбонатной, слабоминерализованной, как и во всех источниках республики.

Так же было обнаружено превышение содержания К+Na в роднике Афганском по сравнению с данными 1999 года, что связано, по словам руководителя ТЦ «Алтайгеомониторинг» В. Е. Кац, с прошедшими землетрясениями.

Исследование родника по ул. Горькова.

Я ходил на родник по ул. Горькова с конца июля до замерзания (26 января) и каждый день в течение последних трех недель (сразу после его оттаивания), и измерял дебит и температуру.

Изменение дебита и температуры родника по ул. Горького

Дата июль

Сосново-березовый лес 70 50 древостой леса

20 – 30 м

Разнотравно-злаковый луг 90 62 48 см.

злаково-разнотравный луг 99 29 40 см.

Разнотравный травостой 70 47 40 см.

Животный мир родников

Среди животных непосредственно в родниковой воде (в роднике Рабочем) были найдены предтавители зоопланктона: личинки ручейников (Phruganea striata), озерный бокоплав (Gammarus lacustris), которые свидетельствуют о чистоте водоема.

На поверхности воды загрязненного Пионерского родника были обнаружены неизвестные крылатые насекомые размером около миллиметра.

Антропогенное воздействие на родники.

На наших родниках и ручьях не соблюдается водоохранная зона. Хозяйственные постройки иногда достигают уреза воды, жители сбрасывают мусор прямо на берег рек и ручьев по устоявшейся традиции – вода все унесет.

Так некоторые родники, расположенные около жилья человека, имеют настолько плохое санитарное состояние, что неприятно не то что пить из них воду, но даже находиться рядом с источником. В особенности это относится к роднику Пионерскому, что располагается возле детского летнего лагеря «Космос». В его русле и по его берегам можно найти все выполнившие летом свою задачу и не убранные осенью предметы: от пустых пластиковых бутылок до сломанных стульев.

Помимо самого человека, негативное влияние на родники и ручьи оказывает парнокопытный скот. Родники служат для них водопоем круглый год. Особенно заметным воздействие домашних животных становится весной: накопившийся за зиму навоз вместе с весенними стоками устремляется прямо в воды ручья. Русло и берега ручья Рабочего круглый год загрязнены продуктами их жизнедеятельности, а родник Афганский все теплое время года разбивается их копытами.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Обустроить территорию родников, расположенных в частном секторе: поставить урны для мусора, огородить их.

2. Создать каптаж на необорудованных родниках.

3. Обратиться в администрацию города с просьбой установить контейнеры для мусора по ул. Рабочей.

4. Проводить разъяснительную работу среди учеников школ города и их родителей.

5. Выступления в СМИ и выпуск школьных газет и бюллетеней.

1. В результате проделанной статьи расширил свой кругозор в области гидроэкологии.

2. Составил картосхему родников города

3. Выяснил что санитарное состояние родников в целом удовлетворительное, хотя прилегающая к ним территория ниже по течению неудовлетворительное.

4. Создал каталог родников города, в котором описал девять источников.

5. На каждый из указанных родников мной были написаны паспорта.

6. Я проследил динамику колебаний дебита и температуры родника по ул. Горького.

7. Провел исследования воды нескольких родников города.

8. Изучил биоценоз родников (возле всех сходен).

9. Составил план работ по очистке и обустройству наиболее нуждающихся в этом родников.

По опросам местных жителей было установлено, что вода всех родников используется для питья.

По всей проведенной работе можно сделать вывод о в целом удовлетворительном состоянии родников. Однако прилегающая к ним территория далеко не всегда соответствует санитарным нормам, особенно это проявляется на источниках: Рабочий, Пионерский. В связи с этим они нуждаются в немедленной очистке.

Последующий этап предполагает очистку родников и обустройство Туристического и Нагорного родников. А также продолжение исследований по заданиям «Алтайгеомониторинга».