Экологическое состояние города

 Источники антропогенного загрязнения окружающей среды

В настоящее время основными видами экономической деятельности в районе Горно-Алтайска являются: промышленность – добыча общераспространенных полезных ископаемых (стройматериалы, подземные воды), производство строительных материалов, выпуск продуктов питания; сельское хозяйство (животноводство, растениеводство, садоводство); малая энергетика; жилищное и промышленное строительство; торговля; оказание транспортных, коммунальных и других видов услуг [23].

Геоэкологическая изученность агломерации г. Горно-Алтайска в целом удовлетворительная, но при этом отсутствует как обобщение полученных результатов, так и система мониторинга состояния окружающей природной среды (ОПС).

Источники антропогенного загрязнения ОПС. Анализ структуры потенциальных источников антропогенного загрязнения ОПС позволяет выделить среди них два разных комплекса – позднесоветский (1970-1980-е гг.) и постсоветский (с середины 1990-х гг. по настоящее время). Первый из них имел промышленно-сельскохозяйственную направленность и характеризовался наличием небольших предприятий легкой, пищевой, обрабатывающей и строительной промышленности (заводов, фабрик, цехов), объектов малой энергетики, автотранспортных предприятий, животноводческих комплексов, полей, садов, плантаций хмеля.

В постсоветский период произошла ликвидация большинства промышленных, автотранспортных и сельскохозяйственных предприятий и объектов на территории агломерации. Оставшиеся предприятия (завод ЖБИ, швейная фабрика, ОПХ "Подгорное", ОПХ "Горно-Алтайское" и др.) уменьшили объемы производства или перепрофилировали свою деятельность.

Все это привело к существенному изменению как интенсивности антропогенного воздействия на экологическое состояние окружающей среды, так и его спектра. В настоящее время основными источниками негативного воздействия на ОПС агломерации являются объекты транспортной инфраструктуры и многочисленные мелкие котельные советского периода (рис. 1). Следует отметить, что до 2008 г. все котельные работали на угле, в последние годы многие из них переведены на природный газ. При этом их количество практически не изменилось – около 150 ед.

Рис. 1 Источники антропогенного воздействия на ОПС в районе г. Горно-Алтайска

По состоянию на начало 2016 г. в пределах агломерации насчитывалось более 35 тысяч различных типов автомобилей, что почти в 4 раза больше их количества в 1990 г. [2]. По сравнению с позднесоветским периодом в отрасли произошли значительные изменения. В частности, было ликвидировано большинство автотранспортных предприятий и транспортных цехов на других предприятиях. Существенно возрос парк общественного транспорта (автобусы) и в разы увеличилось число автомобилей в личном пользовании граждан. Появились специализированные стоянки автотранспорта. На порядок увеличилось число автозаправочных станций, часть которых расположена в пределах селитебных зон. На заправках исчезли этилированные бензины, появились первые газовые АЗС. При этом протяженность автомобильных дорог на территории агломерации увеличилась незначительно за счет строительства объездных дорог вокруг Горно-Алтайска и Маймы.

Антропогенное загрязнение ОПС на территории агломерации представлено, главным образом, химическим видом и в незначительной степени механическим и физическим видами загрязнения. Для каждого из них определен спектр загрязняющих веществ (процессов), их источник, природные среды – реципиенты загрязнения, а также его интенсивность и характер проявления (табл. 1).

Таблица 1

Основные виды антропогенного загрязнения ОПС в районе г. Горно-Алтайска [23]

СИП – Семипалатинский полигон; ГВ – глобальные выпадения; РЭ – радиоактивные элементы; ОС – очистные сооружения; ПП – природные процессы; ЭМП – электромагнитные поля; характер: * – очаговый, ** – линейный

Спектр загрязнителей ОПС в районе достаточно ограниченный, что объясняется небольшим числом источников регионального и местного антропогенного загрязнения. Для большинства экотоксикантов присущ низкий, реже средний уровень содержания в природных средах, а также локально-очаговый характер его проявления.

Механическое загрязнение природных сред обусловлено, в основном, выбросами котельных и транспорта, сбросами сточных вод. Основными загрязнителями этого типа выступают твердые частицы, представленные недожогом угля, пыле- и золоуносом, взвешенными пылеватыми частицами неорганической природы.

Химическое загрязнение компонентов окружающей среды представлено экотоксикантами неорганического и органического происхождения. К первому из них относятся: газообразные загрязнители (оксиды азота, диоксид серы и др.); тяжелые металлы 1-3 классов опасности (Hg, Pb, Cu, Zn, Ni, V и др.); токсичные элементы (Tl, As, Sb и пр.); аммоний-ион, нитриты, нитраты); сульфаты, фосфаты, хлориды и др.

Химические загрязнители органической природы на территории агломерации представлены: газообразными загрязнителями (оксиды углерода, метан, формальдегид, предельные углеводороды), содержащимися в выбросах автотранспорта и котельных, особенно на природном газе; нефтепродуктами (бензины, дизтопливо, мазуты); средствами химизации и химзащиты (удобрения, гербициды, инсектициды), в частности, хлорорганическими пестицидами (ДДТ, ГХЦГ), ранее применявшимися в растениеводстве и при обработке мест общего пользования от иксодовых клещей.

Физическое загрязнение окружающей среды в районе представлено радиоактивным загрязнением и другими его видами (акустическое, электромагнитное и вибрационное). Радиоактивный фактор воздействия (ионизирующего излучения) представлен повышенными и участками аномально высокими природными концентрациями радона [4]; и долгоживущих техногенных радионуклидов (¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ^239,240Pu), поступивших при локальных и глобальных атмосферных выпадениях [6].

Экологическое состояние окружающей природной среды. Имеющиеся данные по спектру и уровню загрязнения природных сред позволяют считать, что в настоящее время автотранспорт и обслуживающая его инфраструктура, наряду с "угольными" котельными, являются основными факторами негативного воздействия на экологическое состояние ОПС в районе г. Горно-Алтайска.

Ранее проведенными исследованиями установлено в общих чертах удовлетворительное эколого-геохимическое и радиоэкологическое состояние окружающей природной среды в пределах г. Горно-Алтайска и на территории сельских пригородов. По данным эпизодических исследований и мониторинга отдельных природных сред, в последние годы экологическое состояние основных компонентов ОПС на территории агломерации оценивалось как условно благоприятное, участками малоблагоприятное для проживания населения [2, 3].

Оценка экологического состояния объектов окружающей среды

         Известно, что экологическая обстановка на территории селитебных территорий представляет собой интегральное качество компонентов окружающей среды (атмосферного воздуха, почв и природных вод, которое несет как природные черты , так и особенности антропогенного воздействия [14, 22].

Запыленность приземной атмосферы

Проблема загрязнения воздушного бассейна г. Горно-Алтайска актуальна в зимний период из-за частого образования воздушных инверсий, вследствие чего выбрасываемые загрязняющие вещества "застаиваются" в приземном слое воздуха. Этому способствует и слабая проветриваемость воздушного бассейна города [16, 17].

По статистическим данным, в 2015 году в воздушный бассейн г. Горно-Алтайска  было выброшено от стационарных источников 1,54 тыс. т загрязняющих веществ, что на 19,8% меньше показателя 2014 г. и почти в 6 раз меньше уровня 2007 г. (до начала перевода котельных и домовладений на природный газ). Эти данные говорят о снижении уровня выбросов от котельных города, что в конечном итоге выражается в улучшении качества атмосферного воздуха на его территории. Выбросы загрязнителей от передвижных источников в 2015 г. на территории города составили 8,3 тыс. т. (в 2007 г. – 7,7 тыс. т).

В частности, в зимний период заметно улучшилось состояние воздушного бассейна агломерации, главным образом, из-за перевода большинства котельных на природный газ [9]. Это позволило уменьшить объемы выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников, основными из которых являются котельные, в 3-5 раз. В то же время, в связи с ростом численности автотранспорта, выбросы от передвижных источников в районе увеличились по сравнению с 2007 г. почти в два раза (рис. 2).

Рис. 2. Динамика объемов выбросов загрязняющих веществ в

             атмосферный воздух г. Горно-Алтайска в 2007-2015 гг.

По расчетным данным, на территории города наблюдается положительная динамика выбросов загрязнителей воздуха от автотранспорта, объемы которых за последние 10 лет увеличились примерно на 45-50 %, то есть на 4-5% в год. Этот тренд связан с ростом автотранспорта, численность которого ежегодно увеличивается на 1-1,5 тысяч единиц. Эта негативная тенденция менее выражена по сравнению с более резким уменьшением выбросов от стационарных источников поэтому в 2008-2015 гг. наблюдалось снижение общей массы выбросов в атмосферу города на 3-6 % в год.

Одним из объективных показателей улучшения качества атмосферного воздуха на территории г. Горно-Алтайска и пригородных сел служат данные мониторинга состояния атмосферного воздуха на территории г. Горно-Алтайска и с. Майма, проводимого "ЦГиЭ по РА" на автомагистралях, маршрутных и подфакельных точках. Анализы проб воздуха (на пыль, сернистый газ, сероводород, окись углерода, сероуглерод, окислы азота, формальдегид, бенз/а/пирен) показали, что загрязнение воздушного бассейна в районе города в последние годы находится на низком уровне, поскольку содержание этих загрязнителей во всех пробах не превышало гигиенических нормативов (ПДК) для атмосферного воздуха населенных мест [1].

            В предыдущие годы, до перевода основных котельных на природный газ, доля нестандартных проб атмосферного воздуха на территории города и Маймы (в основном на главных улицах) варьировалась по разным ингредиентам от 2 до 21%. В последние годы их число уменьшилось до первых процентов и их десятых частей, а в 2013-2015 гг. нестандартных проб не было выявлено (рис. 3).

Рис. 3. Доля нестандартных проб атмосферного воздуха на территории

г. Горно-Алтайска в 2005-2015 гг.

Другим показателем улучшения состояния воздушного бассейна г. Горно-Алтайска служит величина пылевой нагрузки, которая в отопительные сезоны 2012-2013 гг. варьировалась в пределах 15-416 кг×км²/сут. при среднем 129 кг×км²/сут. (слабая степень запыленности), а в сезоне 2015-2016 гг. снизились до 5-295 кг×км²/сут. при среднем 70 кг×км²/сут. (фоновая запыленность). Таким образом, за счет газификации населенных пунктов агломерации пылевая нагрузка на их территории в последние три года уменьшилась на 28-62%, в среднем в 1,8 раза (табл. 2).

Таблица 2

Показатели пылевой нагрузки в районе в сезоне 2012-2013 гг. и 2016-2017 гг.

В сезоне 2016-2017 гг. уровню фоновой пылевой нагрузки (до 100 кг×км²/сут.) отвечала основная часть агломерации, уровню низкой нагрузки (100-250 кг×км²/сут.) около 15 % её территории. Средняя нагрузка (250-450 кг×км²/сут.) отмечена только на локальном участке в районе Водмелиорации.

Полученные в зимний период 2012-2013 гг. данные свидетельствуют о значительном в 3-4 раза снижении (с 530 кг×км²/сут. в 1992 г. до 129 кг×км²/сут. в 2013 г.) средней пылевой нагрузки на территории г. Горно-Алтайска и, частично, в его пригородах – Майма, Кызыл-Озек, а в зимний период 2016 и 2017 гг. пылевая нагрузка снизилась до фоновых значений и составила 74 и 46 кг км²/сут. (табл. 3).

Таблица 3

Динамика средней пылевой нагрузки (кг×км²/сут.) на территории г. Горно-Алтайска

Годы	< 100 фоновый	100-250 низкий	250-450 средний	450-800 530   высокий	> 800 очень высокий
1992				450
1997			400
2004		129
2013
2016	74
2017	46

Вышеотмеченный тренд улучшения состояния воздушного бассейна города наглядно проявлен на рисунке 4, на котором видно, что в "догазовый" период центр города во время отопительного сезона характеризовался средней и высокой пылевой нагрузкой [17]. Полученные данные позволяют считать, что основная часть запыленности агломерации г. Горно-Алтайска формируется за счет выбросов котельных, работающих на угле, расположенных в пониженных частях города. Вследствие частых воздушных инверсий запыленный воздух поднимается на высоту примерно 100-120 м и "растекается" по направлению преобладающих ветров в долине р. Майма. Таким образом, от выбросов котельных происходит дополнительное запыление окраин города, расположенных на склонах долины р. Майма.

Рис. 4 Пылевая нагрузка на территории г. Горно-Алтайска в сезоны 1997-2017 гг.

Установленные уровни пылевой нагрузки в целом адекватно отражают современное экологическое состояние приземной атмосферы на территории агломерации в зимний период. Среди изученных населенных пунктов средние значения пылевой нагрузки закономерно уменьшаются в ряду Горно-Алтайск – Майма – Кызыл-Озек [11].

Роль высоты местности в распределении пылевой нагрузки показана на рисунке 5, на котором  видно, что с увеличением высоты запыленность воздушного бассейна уменьшается, причем эта связь значима на уровне 99 %. Полученные данные позволяют считать, что в г. Горно-Алтайске на высотах более 120-150 м над урезом р. Майма, запыленность воздуха в целом не превышает фонового уровня. Таким образом, эти цифры предположительно соответствуют высоте верхней кромки пылеаэрозольного смога над городом и селом Майма в периоды воздушных инверсий [20].

Рис. 5 Связь пылевой нагрузки на территории г. Горно-Алтайска

с абсолютной (слева) и относительной (справа) высотой местности

Анализ связи пространственного положения наиболее запыленных (более 150 кг×км²/сут.) частей агломерации г. Горно-Алтайска показывает, что они отчетливо тяготеют к узлам концентрации котельных, к транзитным автомагистралям и их примыканиям (Чуйский тракт, пр. Коммунистический, ул. Ленина, Барнаульская).

Таким образом, начавшийся в 2008 г. перевод основных котельных г. Горно-Алтайска и с. Майма на природный газ положительно сказался на уровне запыленности воздушного бассейна агломерации. Расчетные данные последних лет свидетельствуют о снижении выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города от стационарных источников (котельные, печные приборы и пр.) в 7-8 раз по сравнению с 1990-ми годами.

 Состояние почвенного покрова

Почвы являются наиболее информативной средой для изучения последствий многолетнего антропогенного воздействия на экосистемы урбанизированных территорий [22, 23]. Известно, что процессы многолетнего антропогенеза в населенных пунктах сопровождаются в первую очередь изменением всего комплекса физико-химических свойств почв (ФХС). Проведенными исследованиями в районе г. Горно-Алтайска было установлено, что средние уровни ФХС почв заметно выше их фона: рН водной вытяжки в 1,2 раза, магнитная восприимчивость (æ) в 4 раза, содержание карбонатов в 3,3 раза, физического песка на 25% (табл. 4).

Таблица 4

Параметры распределения ФХС почв (горизонт А) на территории г. Горно-Алтайска

Максимальные уровни ФХС почв на территории г. Горно-Алтайска проявлены вблизи котельных, средние – вблизи автодорог и полигонов ТБО, а минимальные – на территории промышленных и автотранспортных предприятий [14]. Распределение ФХС зависит от интенсивности антропогенного воздействия. Установлено, что при сильном воздействии в почвах рН увеличивается в 1,2 раза, карбонатность и магнитная восприимчивость в 5 раз и более, доля физического песка до 37 %. Напротив, уменьшается содержание гумуса (до 12 %) и емкость поглощения почв – до 1,5 раз.

Интегральные негативные изменения изученного комплекса физико-химических почв на участках сильного антропогенного воздействия максимально проявлены в центральной части г. Горно-Алтайска, пр. Коммунистический от Мебельной до Ткацкого, а также на нефтебазе, Гардинке, АЗС "Бочкаревка (рис. 6).

Рис. 7. Распределение негативных изменений ФХС почв в районе г. Горно-Алтайска

Информативным индикатором накопленных изменений экологического состояния почв является рН водной вытяжки. В районе г. Горно-Алтайска значения рН почв варьируются в диапазоне 5,6-7,9 ед. при среднем 7 ед. Анализ площадного распределения рН свидетельствует о тяготении его повышенных значений к урбанизированной территории, особенно к участкам основных автомагистралей и скоплениям котельных. Минимальные значения рН проявлены на окраинах агломерации (рис. 8).

Эта ситуация представляется вполне закономерной и объясняется увеличением рН почвы при попадании в нее углеродосодержащих выбросов котельных, отопительных печей и автотранспорта (частиц сажи, недожога угля, оксидов углерода, углеводородов), которые приводят к подщелачиванию почвенного покрова.

В этой связи следует отметить проявление на территории агломерации двух противоположных процессов изменения рН почв – роста отмеченного антропогенного подщелачивания и природного процесса усиления их кислотности. По данным САС "Горно-Алтайская" в настоящее время величина рН почв на территории Майминского района составляет в среднем 5,5-6 ед. (фоновые значения для городской агломерации).

Рис. 8. Схема распределения рН в почвах района г. Горно-Алтайска

Согласно полученным данных, распределение тяжелых металлов (ТМ) в почвах города выглядит следующим образом. Для большинства из них присуще слабо повышенное содержание и однородное распределение, реже умеренно неоднородное – для меди, цинка, свинца, серебра (коэффициент вариации 37-64%).

Коэффициент соответствия (Кс) фону для изученных ТМ варьируется в небольших пределах 1,2-2,6 ед. при среднем значении 1,7 ед. Коэффициент загрязнения (Кз) не превышает 1 ПДК (ОДК для почв сельскохозяйственного назначения), кроме цинка – 1,2 ОДК (табл. 5).

Таблица 5

Содержание тяжелых металлов в почвах г. Горно-Алтайска (мг/кг)

* – средние значения коэффициентов концентрации (Кс), коэффициента загрязнения (Кз)

Анализ особенностей распределения изученных ТМ в почвах города показал наличие в них двух отчетливо выраженных ассоциаций, первая из которых представлена преимущественно элементами группы железа (Fe, Ti, Mn, Cr, V, Ni, Co), а вторая – элементами группы серы (Cu, Pb, Zn, Ag). Вторая ассоциация элементов характеризуется более высокой вариабельностью содержания (V = 37-64 %), уровнем концентрации в почвах (Кс = 1,8-2,6) и повышенными коэффициентами загрязнения [22].

Более наглядно ассоциативность выделенных групп ТМ видна в их пространственном распределении на территории г. Горно-Алтайска. Так, элементы второй группы (Cu, Pb, Zn, Ag) образуют в почвах умеренно контрастные литохимические ореолы рассеяния, приуроченные к застроенной части города в долине р. Майма. Эпицентры этих ореолов, превышающие ПДК (ОДК) для почв, отвечают центральной части города на пересечении пр. Коммунистический и ул. Ленина (рис. 9).

Рис. 9. Ореолы загрязнения тяжелыми металлами почв г. Горно-Алтайска

Вторая группа ТМ не образует подобных ореолов загрязнения почв. Напротив, для них характерны повышенные концентрации в почвах незастроенных территорий в бортах р. Майма. Это может быть объяснено их природным пониженным содержанием в интразональных аллювиальных почвах речной долины, а также с позиций их разубоживания при антропогенном воздействии на почвы.

Суммарный показатель загрязнения (СПЗ) почв г. Горно-Алтайска изученными элементами находится преимущественно на низком уровне – вариации от 2,5 до 19,6 при среднем значении 9,9 ед. Повышенные значения СПЗ почв (более 13 ед.), как и халькофильных металлов (Cu, Zn, Pb, Ni и др.), отвечают центральной части г. Горно-Алтайска. Установлено, что халькофилы вносят основной вклад в СПЗ почв, который составляет от 30,8 до 68,9 % при среднем значении 42,1 %.

Это указывает на ведущую роль в настоящее время передвижных источников в антропогенном загрязнении тяжелыми металлами почв города. В предыдущий "догазовый" период приоритетным загрязнителем почв ТМ являлись выбросы многочисленных (более сотни) котельных, работающих на угле.

Известно, что основную опасность для окружающей среды из тяжелых металлов представляют свинец и ртуть, из органических загрязнителей – хлорорганические соединения. Все они относятся к первому классу опасности и в той или иной степени присутствуют в почвах агломерации.

В частности, свинец попадает в почвы преимущественно за счет сжигания угля и из выхлопных газов автотранспорта. В 2005 г. средняя доля вклада свинца в загрязнение почв города оценивалась величиной 23,2 %. В настоящее время вклад свинца в СПЗ уменьшился более чем в два раза (10,2 %), что обусловлено прекращением использования этилированных бензинов и снижением выбросов в атмосферу от стационарных источников загрязнения.

Рис. 10. Распределение ртути (слева) и свинца в почвах района г. Горно-Алтайска

Содержание свинца в почвах агломерации колеблется в пределах 6-190 мг/кг, при среднем содержании около 20 мг/кг [13, 15]. Изоконцентратами свинца в пределах 1 ПДК оконтурены почвы в районе нефтебазы, м/к Мебельная, Ткацкий, которые отвечают наиболее загруженным участкам автодорог (рис. 10).

Помимо свинца, одним из основных элементов, поступающих за счет выбросов автотранспорта, является ртуть. Её концентрации в почвах агломерации находятся на низком (менее 0,1 мг/кг) и фоновом уровне – менее 0,05 мг/кг (табл. 6). Наиболее высокое содержание ртути (более 0,1 мг/кг) проявлено в почвах центральной части г. Горно-Алтайска, а слабо повышенное (0,05-0, 1 мг/кг) в центре сел Майма и Кызыл-Озек (рис. 10). Следует отметить идентичность распределения ртути и свинца в почвах агломерации, что говорит о едином источнике их поступления в почвы.

Таблица 6

Среднее содержание ртути в почвах агломерации г. Горно-Алтайска (мкг/кг)

Содержание естественных (ЕРН) и техногенных (ТРН) радионуклидов в почвах агломерации находится на низком уровне и характеризуется слабой вариабельностью, кроме Cs-137 (табл. 7). Их интегральный показатель Аэфф. не превышает 100 Бк/кг при допустимой величине 370 Бк/кг. Между собой ЕРН имеют положительные значимые связи, обусловленные совместным нахождением в почвообразующих породах. Напротив, их связи с привнесенным ¹³⁷Cs отрицательные и незначимые [12, 18].

Таблица 7

Параметры распределения ЕРН-ТРН в почвах агломерации г. Горно-Алтайска

К числу опасных экотоксикантов антропогенного происхождения, проявленных на территории агломерации, относятся хлорорганические пестициды (ХОП), в основном ДДТ, реже ГХЦГ, интенсивно использовавшиеся в 1960-1980-е годы в овощеводстве, садоводстве, хмелеводстве. В 2009-2011 гг. АРИ "Экология" в районе было выявлено около десятка участков прошлого локального загрязнения почв ХОП (рис. 11).

К числу таких участков загрязнения ХОП в г. Горно-Алтайске относятся [23]:

– бывший склад ядохимикатов ОПХ "Горно-Алтайское", где выявлен очаг загрязнения почв ДДТ размером 120´60 м по изоконцентрате 5 ПДК (0,5 мг/кг) на фоне загрязнения 2-5 ПДК почв прилегающей к нему бывшей плантации ягодных культур;

            – бывшая овощная плантация на севере Заимки (нынешний м/р Каяс), где остаточные концентрации ДДТ в почвах достигают 7,2 ПДК, а ГХЦГ до 2,6 ПДК;

            – территория лагеря отдыха "Космос", которая в течение многих лет обрабатывалась от иксодового клеща. На её территории выявлены повышенные концентрации ХОП в почве – 2,8-3,6 ПДК для ДДТ и до 1,8 мг/кг ГХЦГ;

– на территории ФГУЗ "Алтайская противочумная станция", где ранее хранились ядохимикаты, установлен очаг умеренно интенсивного загрязнения ДДТ почв размером 50×35 м по изоконцентрате 1 ПДК;

Рис. 11. Схема расположения объектов бывшего хранения и применения

хлорорганических пестицидов в районе г. Горно-Алтайска

В заключение краткой характеристики экологического состояния почвенного покрова на территории агломерации г. Горно-Алтайска отметим, что в целом оно находится на условно благоприятном уровне, однако в ряде мест имеются локальные очаги с повышенным, реже аномально высоким уровнем присутствия загрязняющих химических веществ (элементов) в почвах, привнесенных в процессе бывшей хозяйственной деятельности. В связи с этим необходимо более детальное изучение эколого-геохимического состояния почвенного покрова агломерации, особенно в местах жилищного строительства.

Качество природных вод

Качество природных вод в районе г. Горно-Алтайска оценивалось по экологическому состоянию поверхностных водных объектов, подземных вод, питающих их атмосферных осадков (снеговая и дождевая вода), а также по химическому составу сточных вод, попадающих в реки.

В период 2015-2017 гг. на территории агломерации было отобрано и проанализировано 94 пробы поверхностных (речных) вод на 46 пунктах наблюдения, 70 проб подземных вод, в т.ч. 48 пробы грунтовых вод, 4 пробы дождевой и 70 снеговой воды, 10 проб сбросных вод (рис. 12).

Рис. 12. Схема опробования природных вод в районе Горно-Алтайска в 2015-2017 гг.

 Поверхностные воды

В отчетный период объектами изучения экологического состояния поверхностных вод явились следующие водные объекты: р. Майма, р. Улалушка и их притоки. В 2016 г. в них было взято 36 проб воды, в 2017 г. – 10 проб (рис. 13). Гидрологические параметры мелких рек и ручьев 4-5 порядков приведены в таблице 8.

Рис. 13 Схема опробования водных объектов в районе Горно-Алтайска

Таблица 8

Параметры руслового стока водотоков 4-5 порядка в районе г. Горно-Алтайска

Ранее институтом были определены расходы и модули поверхностного стока р. Майма и ее притоков, которые имеют близкие между собой значения, обусловленные однотипным низко-среднегорным рельефом водосборных бассейнов и близким количеством выпадающих осадков [8, 10]. Минимальные расходы (модули) стока рек были проявлены в зимнюю межень, а максимальные – в весеннее половодье, после чего сток уменьшался до осенней межени (табл. 9).

Таблица 9

Расходы и модули поверхностного стока водных объектов в районе г. Горно-Алтайска

Водные объекты: 1 – р. Вахта, 2 – руч. Бочеркушка, 3 – р. Татарья, 4 – р. Улалушка, 5 – руч. Каяс, 6 – р. Майма, 7 – руч. Алгаир, 8-10 – р. Майма; * – площадь водосборного бассейна

Установлено, что модули стока р. Майма и ее притоков выдержаны в разные сезоны года, кроме р. Улалушка, и составляют 7,8 л/с/км² вблизи с. Кызыл-Озек [19].

Следует отметить, что на расход и гидрохимический тип воды р. Майма (табл. 10) в районе г. Горно-Алтайска в определенной степени влияют антропогенные факторы – сбросы очистных сооружений города и выпусков ливневой канализации.

Таблица 10

Химический состав атмосферных осадков и природных вод в районе г. Горно-Алтайска

В пользу вышеотмеченного говорит близость гидрохимических типов воды р. Майма и ее притоков, в целом отвечающих гидрокарбонатному магниево-натриево-кальциевому типу. В составе катионов превалирует ион кальция – 63-80 %, в подчиненном количестве присутствуют натрий-калий (10-25 %) и ион магния – 7-19 %. Доля гидрокарбонат-иона составляет 71-93 % при преобладании значений 90 % (рис. 14).

Все изученные природные воды в районе г. Горно-Алтайска близки между собой по содержанию основных химических компонентов и по гидрохимическому типу, кроме атмосферных осадков, имеющих сульфатно-хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальциевый тип воды. Ливневые стоки по своему составу ближе к поверхностным и грунтовым водам/

Рис. 14 Солевой состав природных вод в районе г. Горно-Алтайска

Расчет покомпонентного долевого участия атмосферных осадков и грунтовых вод в питании рек района показал, что вклад основных из их показателей варьируется от 16 до 75 % и в среднем составляет около 50% (рис. 15), то есть доля грунтового питания водотоков района в летнюю межень составляет около половины.

Рис. 15 Типы и доля питания поверхностных вод р. Майма в летнюю межень

Анализ химического состава поверхностных вод в районе города показал наличие прямой связи между уровнем содержания всех изученных показателей воды и порядком водных объектов. Установлено, что с нарастанием порядка водотоков содержание химических компонентов в воде увеличивается, при этом их наибольшие концентрации характерны для небольших ручьев – притоков р. Майма (табл. 11).

Таблица 11

Средний химический состав поверхностных вод в районе г. Горно-Алтайска (мг/дм³)

Примечание: выделены максимальные значения показателей

            Для пространственного распределения основных компонентов природного химического состава воды р. Майма (кальций, щелочи, гидрокарбонат-ион) характерно их снижение в направлении от с. Кызыл-Озек до устья реки в с. Майма (рис. 16). Это указывает на наличие антропогенного загрязнения речной воды на территории агломерации и, как следствие, на слабую трансформацию ее химического состава.

.

Рис. 16. Тренды изменения показателей солевого состава воды р. Майма в районе

Анализ распределения концентраций загрязнителей в воде р. Майма по течению от условного фона (выше с. Кызыл-Озек) до ее устья показал, что содержание общей минерализации и взвешенных веществ закономерно увеличивается в этом направлении, а значения рН снижаются, что связано с влиянием притоков р. Майма (рис. 17).

Рис. 17. Динамика показателей состава воды р. Майма в районе г. Горно-Алтайска

Для малых притоков р. Майма в черте г. Горно-Алтайска характер распределения вышеотмеченных показателей качества речной воды отличается тем, что значения рН и минерализации повышаются от истока к устью, а значения ХПК и взвешенных веществ, наоборот, снижаются. Эти особенности объясняются в основном влиянием антропогенной деятельности на территории города.

В качестве резюме экологического состояния поверхностных вод на территории г. Горно-Алтайска и его пригородов отметим, что в целом оно находится на условно благоприятном уровне.

Грунтовые воды

По положению водовмещающих пород и их литологическому составу в г. Горно-Алтайске выделяются три водоносных комплекса грунтовых вод (сверху вниз):

– водоносный комплекс верхнечетвертичных-современных отложений (Q_III-IV);

– водоносный комплекс верхнечетвертичных отложений (Q_III-IV);

– водоносный комплекс нижне-среднечетвертичных отложений (Q_I-II).

В районе наиболее распространены грунтовые воды аллювиальных отложений. Глубина их залегания до 2 м на пойме и первой надпойменной террасе, до 5 м и более – на второй надпойменной террасе. Близкое залегание грунтовых вод отмечается по логам и в аллювиально-пролювиальных отложениях.

На территории города в период 2014-2015 гг. было задействовано 20 временных пункта мониторинга грунтовых вод, в т.ч. 13 скважин и 7 родников. Из них в 2017 г. отбор проводился на 5 пунктах (рис. 18).

Рис. 18. Схема изученности грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска (слева),

пункты с повышенным уровнем загрязнения грунтовых вод (справа)

            Усредненный химический состав грунтовых вод вышеотмеченных горизонтов позволяет отнести их к пресным нейтральным умеренно и повышенно жестким водам гидрокарбонатного кальциевого класса (табл. 12).

Таблица 12

Химический состав грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска

Основу солевого состава грунтовых вод составляют ионы кальция и гидрокарбонат-ион. В подчиненном количестве среди катионов присутствуют ионы магния и щелочных металлов – натрия и калия, а среди анионов в равных количествах (7-8%) – хлориды, сульфаты, нитраты (рис. 19). Гидрохимический тип можно считать гидрокарбонатно-сульфатно (нитратно)-хлоридным кальциево-магниево-натриевым.

Рис. 19. Катионно-анионный состав грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска

Химический состав грунтовых вод в разрезе основных населенных пунктах агломерации (табл. 13) в целом однотипен, но имеются и определенные отличия.

Таблица 13

Химический состав грунтовых вод в населенных пунктах агломерации

Анализ изменения химического состава грунтовых вод района показал, что на территории агломерации в направлении Кызыл-Озек – Горно-Алтайск – Майма в них наблюдается постепенное уменьшение содержания основных "природных" составляющих – ионов кальция и гидрокарбоната. То же происходит с содержанием в воде щелочей и сульфатов. Подобные тренды вероятно связаны с воздействием хозяйственной деятельности в пределах агломерации (рис. 20).

Рис. 20. Тренды химического состава грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска

Результаты корреляционного анализа основных показателей химического состава грунтовых вод свидетельствуют о наличии тесных связей между ними. Большинство из них имеют положительные связи на уровне значимости 99%. Характерно, что загрязняющие вещества – аммоний, нитриты, фосфаты, как правило, не имеют или имеют минимум связей с солевым составом вод, что указывает на их привнесенный характер (табл. 14).

Таблица 14

Связи показателей химического состава грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска

Основными загрязнителями грунтовых вод на территории агломерации являются нитраты, нитриты, аммоний-ион, а также сульфаты и хлориды (до 2-3 фонов), соединения железа и пр. В очагах химического загрязнения грунтовые воды приобрели несвойственный им гидрохимический состав – сульфатно-нитратно-гидрокарбо-натный кальциевый и нитратно-хлоридно-гидрокарбонатный натриево-кальциевый.

По данным Управления Росприроднадзора по РА, в последние годы в грунтовых водах агломерации наблюдаются следующие средние уровни содержания комплекса загрязняющих веществ (табл. 15), которые ни по одному контролируемому показателю не превышают санитарно-гигиенических нормативов для питьевых вод.

Таблица 15

Среднее содержание загрязнителей в грунтовых водах агломерации (мг/дм³)

Согласно данных АРИ "Экология", концентрации нитратов в грунтовых водах из индивидуальных колонок достигает 118, 1 мг/л (2,3 ПДК), аммония 2,01 мг/л, нитритов 2,8 мг/л, хлоридов 66,3 мг/л, жесткость 11 мг-экв/дм³, кальция до 220 мг/дм³, минерализация до 1,0 г/дм³. В районе имеются локальные участки загрязнения вод нитратами, фосфатами, превышения по жесткости и минерализации (рис. 18).

Пространственное распределение основных загрязнителей на территории агломерации говорит о том, что содержание аммония, нитритов, фосфатов закономерно увеличивается по направлению Майма – Кызыл-Озек – Горно-Алтайск (рис. 21).

Рис. 21. Характер распределения загрязнителей грунтовых вод в районе

Практически все очаги загрязнения соединениями азота, в частности нитратами, приурочены к частному сектору агломерации и, по-видимому, связаны с наличием там домашнего скота. Повышенные содержания фосфатов и общей жесткости в грунтовых водах распределены относительно равномерно на всей территории и объясняются как её природными особенностями, так и жизнедеятельностью населения.

Таким образом, качество грунтовых вод в районе г. Горно-Алтайска в целом находится на условно благоприятном уровне, а в отдельных локальных очагах загрязнения – на малоблагоприятном и неблагоприятном уровне.