Город Байкальск расположен на территории Слюдянского района Иркутской области в районе южного побережья озера Байкал (природный объект России, занесенный в список всемирного наследия ЮНЕСКО) и вместе с поселком Солзан входит в состав Байкальского муниципального образования (городское поселение). Байкальское муниципальное образование расположено на Транссибирской железнодорожной магистрали, через него проходит автомобильная трасса федерального значения М-55 «Байкал». Удаленность от областного центра – города Иркутска (и, соответственно международного аэропорта) составляет: по железной дороге – 167 км, по автомобильной дороге – 154 км [1]. г. Байкальск является типичным моногородом, и до 2013 г. ОАО «Байкальский целлюлозно-бумажный комбинат» (ОАО БЦБК) являлось градообразующим предприятием. Основным видом выпускаемой продукции комбината являлась сульфатная хвойная целлюлоза различных марок. Выбросы загрязняющих веществ (в 2012 г. – 5,5 тыс. т, в 2013 г. – 3,3 тыс. т) существенно снижали привлекательность г. Байкальска и прилегающей части южного побережья оз. Байкал для развития туризма и рекреации. В 2013 г. собственником было принято решение о закрытии ОАО БЦБК с 14 сентября 2013 г.
Данная территория, несомненно, является перспективной для развития туристической индустрии, так как имеет удобное географическое расположение, мягкие природно-климатические условия, уникальные живописные места на берегу оз. Байкал в окружении гор, хорошую транспортную доступность. 8 сентября 2010 г. Правительством РФ принято постановление № 692 «Об особой экономической зоне туристско-рекреационного типа, созданной на территории Иркутской области», которое предусматривает создание ОЭЗ ТРТ, в том числе и на территории горнолыжного курорта «Гора Соболиная» (г. Байкальск).
Однако при развитии индустрии туризма нужно учитывать тот факт, что в мировой практике крайне важным является положительный имидж территории, а это не только степень развития инфраструктуры, сферы услуг, наличие рекреационных ресурсов, но и экологическая составляющая [5]. И хотя в настоящее время основная производственная деятельность комбината прекращена, вопрос о состоянии природной среды в г. Байкальске и его окрестностях остается актуальным.
Цель работы – определение химического состава водотоков г. Байкальска и его окрестностей в контексте выявления их соответствия природоохранным нормативам и пригодности для развития туристско-рекреационной деятельности на данной территории.
Материалы и методы исследования
В статье представлены результаты анализа полевых материалов по ионному и элементному составу четырех водотоков – рек Солзан, Бабха, Утулик, ручья Куркавочный, расположенных в районах с разной степенью антропогенного воздействия. Река Солзан является границей между промплощадкой ОАО БЦБК и кварталами городской застройки; в долине р. Бабха расположены: по правому берегу – дачный поселок и садоводства, по левому – Бабхинский полигон отходов БЦБК и полигон коммунальных твердых бытовых отходов г. Байкальска; р. Утулик протекает по западной границе одноименного поселка в 7 км от города; ручей Куркавочный расположен в 10,5 км от г. Байкальска и рассматривается нами как фоновый участок.
Пробы воды для химического анализа отбирали в предустьевых участках рек в осеннюю межень (октябрь) 2014 г. Химические анализы воды, результаты которых рассматриваются в настоящей статье, выполнялись в аккредитованной[1] лаборатории Института геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН согласно утвержденным нормативным документам. Определение элементного состава вод на микрокомпоненты выполнялось методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе с магнитным сектором ELEMENT 2 (Finnigan MAT, Germany).
Результаты исследования и их обсуждение
Основные аэропромышленные выбросы БЦБК – это сероводород, метилмеркаптан, диметилсульфид и около 70 % от валового выброса составляли оксиды серы и азота (табл. 1), которые в течение почти 50 лет накапливались в почвах таежных ландшафтов Хамар-Дабана [1].
Таблица 1
Выбросы загрязняющих веществ Байкальским ЦБК в атмосферу [1]
|
Показатель |
Показатели работы БЦБК |
||||
|
2009 |
2010 |
2011 |
2012 |
2013 |
|
|
Продолжительность работы БЦБК, мес. |
– |
7 |
12 |
12 |
8,5 |
|
Суммарный выброс, т, в т.ч.: |
1364 |
2234 |
2997 |
5486 |
3321 |
|
Взвешенные вещества, т |
570 |
686 |
1091 |
1406 |
1019 |
|
Газообразные вещества, т, в т.ч.: |
794 |
1548 |
1906 |
4079 |
2302 |
|
– диоксид серы |
529 |
840 |
1167 |
3052 |
1689 |
|
– оксиды азота |
261 |
631 |
662 |
938 |
565 |
|
– сероводород |
0 |
4 |
12,87 |
– |
нет данных |
|
– метилмеркаптан |
0 |
21 |
11,44 |
32,54 |
нет данных |
|
– метанол |
0 |
0,16 |
0,17 |
0,64 |
нет данных |
|
– фенол |
0 |
0,103 |
0,076 |
0,107 |
нет данных |
Известно, что на формирование химического состава поверхностных вод влияет геологическое строение территории, климат, почвы и растительный покров, а также антропогенный фактор.
Воды исследованных нами водотоков по классификации О.А. Алекина [3] относены к маломинерализированным гидрокарбонатного класса, группы кальция, типа I (табл. 2).
Величина водородного показателя воды варьирует в пределах 6,9–8,0 ед. Среда в р. Солзан и р. Бабха – нейтральная, в р. Утулик и ручье Куркавочный – слабощелочная. Общая минерализация изменяется в пределах от 59,69 мг∙дм–3 (р. Солзан) до 123,91 мг∙дм–3 (р. Утулик). Из анионов преобладают гидрокарбонатные ионы (от 28,30 (р. Солзан) до 78,08 мг∙дм–3 (р. Куркавочный)), из катионов – ионы кальция (от 6,00 (р. Солзан) до 17,60 мг∙дм–3 (р. Утулик и ручей Куркавочный)). Стоит отметить повышенное (по сравнению с тремя другими водотоками) содержание сульфат-ионов в р. Утулик – 35,00 мг∙дм–3.
Таблица 2
Химический состав (в мг∙дм–3) проб воды водотоков г. Байкальска и окрестностей
|
Показатель |
р. Солзан |
р. Бабха |
р. Утулик |
р. Куркавочный |
|
|
|
рН |
6,9 |
7,0 |
7,9 |
8,0 |
6,5–8,5 |
*3 |
|
Еh, mv |
310 |
348 |
361 |
362 |
–4 |
– |
|
Анионы |
||||||
|
HCO3- |
28,3 |
53,68 |
51,24 |
78,08 |
– |
– |
|
SO42- |
12,00 |
8,00 |
35,00 |
11,00 |
500 |
* |
|
Cl- |
0,61 |
0,77 |
1,22 |
0,51 |
350 |
* |
|
F- |
0,06 |
0,03 |
0,15 |
0,08 |
0,7 |
1,5 |
|
Катионы |
||||||
|
Ca2 + |
6,00 |
7,50 |
17,60 |
17,60 |
– |
– |
|
Mg2 + |
3,89 |
3,16 |
6,57 |
6,57 |
50 |
– |
|
Na + |
1,37 |
1,44 |
2,42 |
1,33 |
200 |
* |
|
K + |
2,12 |
1,51 |
2,02 |
1,36 |
– |
* |
|
Биогенные элементы |
||||||
|
NH4 + |
0,001 |
< 0,001 |
0,001 |
0,001 |
1,5 |
* |
|
NO2- |
0,006 |
0,387 |
0,393 |
0,786 |
3,3 |
3 |
|
NO3- |
0,72 |
0,19 |
0,28 |
0,46 |
45 |
50 |
|
PO43- |
0,01 |
0,05 |
0,02 |
0,04 |
– |
– |
|
SiO2 |
4,60 |
5,50 |
7,00 |
5,06 |
– |
– |
|
Общ. минерализация |
59,69 |
82,22 |
123,91 |
122,88 |
– |
* |
Примечания:
1 – предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1315-03 [2];
2 – рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения параметры в отношении хими-ческих веществ, которые, находясь в питьевой воде, могут оказывать воздействие на здоровье [4];
3 –химические вещества, в отношении которых рекомендательные параметры по различным причинам установлены не были [4];
4 – прочерк означает, что данное вещество в списке нормируемых веществ отсутствует.
К биогенным элементам в природных водах относят азот, фосфор и кремний в различных соединениях. Во всех четырех водотоках обнаружены следовые концентрации ионов аммония и фосфат-ионов.
Повышенное содержание нитритов наблюдается в р. Бабха (0,387 мг∙дм–3), р. Утулик (0,393 мг∙дм–3) и ручье Куркавочный (0,786 мг∙дм–3). Будучи промежуточным нестойким продуктом в процессе нитрификации, нитриты при появлении их в повышенной концентрации указывают на усиленное разложение органических остатков и задержку окисления 
до 
, что может говорить о загрязнении водного объекта [3]. В то же время некоторое естественное увеличение содержания нитритов, связанное с повышенным распадом органического вещества, происходит обычно осенью. Таким образом, обнаруженные концентрации нитритов в указанных водотоках можно объяснить наложением естественного и антропогенного (вымывание из почв азота, накопленного ими за годы работы БЦБК).
В то же время стоит отметить, что концентрация всех биогенных веществ в исследованных водотоках существенно ниже ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, регламентируемых в Российской Федерации гигиеническими нормативами ГН 2.1.5.1315-03 [2], и значений, рекомендуемых Всемирной организацией здравоохранения для питьевой воды [4].
В работах, посвященных проблемам загрязнения природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день особое внимание уделяется тяжелым металлам в связи с их высокой токсичностью для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способностью к биоаккумуляции и биомагнификации. К тяжелым металлам относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, As, Pb и др.
Сведения о микроэлементном составе воды исследованных водотоков приведены в табл. 3. Полученные данные свидетельствуют об отсутствии превышений установленных норм как для тяжелых металлов, так и для других микроэлементов. Выявленные концентрации нормируемых микроэлементов в отобранных пробах на порядок, а то и более, ниже законодательно установленных значений ПДК. Кроме того, из 30 регистрируемых ИСП-МС прибором веществ, концентрации семи (бериллий, марганец, цинк, мышьяк, селен, серебро, свинец) оказались ниже или на уровне предела обнаружения во всех пробах.
Таблица 3
Содержание микроэлементов (в мкг∙дм–3) в пробах воды водотоков г. Байкальска и окрестностей
|
Показатель |
р. Солзан |
р. Бабха |
р. Утулик |
р. Куркавочный |
|
|
|
Li |
0,74 |
0,31 |
2,27 |
1,14 |
30 |
–3 |
|
Be |
< 0,00235 |
< 0,0023 |
0,0031 |
< 0,0023 |
0,2 |
*4 |
|
B |
1,20 |
1,21 |
2,50 |
2,00 |
500 |
2400 |
|
Al |
5,2 |
< 3,82 |
12,9 |
4,14 |
200 |
* |
|
Sc |
0,0061 |
0,0018 |
0,0031 |
0,0028 |
– |
– |
|
Ti |
0,16 |
0,20 |
0,19 |
0,44 |
100 |
– |
|
V |
0,21 |
0,26 |
0,14 |
0,98 |
100 |
– |
|
Cr |
1,03 |
< 0,36 |
< 0,36 |
0,77 |
50 |
– |
|
Mn |
< 0,09 |
< 0,09 |
< 0,09 |
< 0,09 |
100 |
* |
|
Fe |
1,96 |
1,46 |
2,55 |
2,90 |
300 |
* |
|
Co |
0,018 |
< 0,013 |
0,021 |
< 0,013 |
100 |
– |
|
Ni |
1,11 |
0,21 |
1,71 |
0,10 |
20 |
70 |
|
Cu |
0,62 |
0,30 |
0,34 |
0,16 |
1000 |
2000 |
|
Zn |
< 1,17 |
1,19 |
< 1,17 |
< 1,17 |
1 |
* |
|
As |
< 0,12 |
< 0,12 |
< 0,12 |
< 0,12 |
10 |
10 |
|
Se |
0,046 |
< 0,04 |
< 0,04 |
< 0,04 |
10 |
40 |
|
Br |
1,31 |
2,12 |
2,13 |
2,09 |
200 |
|
|
Rb |
2,33 |
1,03 |
2,25 |
1,26 |
1006 |
– |
|
Sr |
31 |
27 |
96 |
84 |
7000 |
– |
|
Y |
0,028 |
0,0038 |
0,046 |
0,0058 |
– |
– |
|
Mo |
0,25 |
0,19 |
0,39 |
1,05 |
70 |
* |
|
Ag |
< 0,003 |
< 0,003 |
< 0,003 |
< 0,003 |
50 |
* |
|
Cd |
0,0036 |
< 0,0022 |
< 0,0022 |
0,0068 |
1 |
3 |
|
Sn |
0,43 |
0,23 |
0,14 |
0,14 |
– |
* |
|
Sb |
0,011 |
0,0061 |
0,0059 |
0,0054 |
5 |
20 |
|
Cs |
0,017 |
0,0049 |
0,023 |
0,0085 |
– |
– |
|
Ba |
20 |
9,0 |
16 |
13,4 |
700 |
700 |
|
W |
< 0,0058 |
0,016 |
0,028 |
0,12 |
50 |
– |
|
Pb |
< 0,041 |
< 0,041 |
< 0,041 |
< 0,041 |
10 |
10 |
|
Th |
0,0063 |
0,0008 |
0,0021 |
0,0011 |
– |
– |
|
U |
0,039 |
0,010 |
0,17 |
0,24 |
15 |
30 |
Примечания:
1 – предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования ГН 2.1.5.1315-03 [2];
2 – рекомендуемые Всемирной организацией здравоохранения параметры в отношении хими-ческих веществ, которые, находясь в питьевой воде, могут оказывать воздействие на здоровье [4];
3 – прочерк означает, что данное вещество в списке нормируемых веществ отсутствует;
4 – химические вещества, в отношении которых рекомендательные параметры по различным причинам установлены не были [4];
5 – ниже предела обнаружения прибора;
6 – рубидий хлорид.
Заключение
Сопоставляя ПДК гигиенических нормативов [2] и рекомендации ВОЗ для питьевой воды [4], нельзя не отметить, что нормы содержания химических веществ в воде, принятые в РФ, в большинстве своем значительно жестче и список нормируемых компонентов шире. Таким образом, для оценки экологической пригодности использования водотоков в туристической деятельности и рекреации необходимо и достаточно использовать критерии качества окружающей среды, принятые в Российской Федерации.
В период осенней межени 2014 г. в г. Байкальске и его окрестностях было исследовано 4 водотока – реки Солзан, Бабха, Утулик и ручей Куркавочный, расположенных в районах с различной степенью антропогенного воздействия. Анализ позволяет сделать вывод, что воды данных водотоков относятся к маломинерализированным гидрокарбонатного класса, группы кальция, типа I (классификация О.А. Алекина). По концентрации в воде органических веществ, микроэлементов, в т.ч. тяжелых металлов, водотоки полностью соответствуют нормативам качества воды, принятым в РФ и рекомендуемым Всемирной организацией здравоохранения для питьевой воды.
Таким образом, предварительные данные гидрохимического состава водотоков показали, что на настоящий момент их состояние не является препятствием для развития туристической деятельности и рекреации, однако для проведения успешной диверсификации экономики г. Байкальска требуется проведение комплексного эколого-геохимического мониторинга водных объектов данной территории.
Работу осуществляли при финансовой поддержке Министерства образования и науки в рамках государственного задания № 2014/15 «Организация проведения научных исследований».
Рецензенты:
Рохин А.В., д.х.н., зав. кафедрой прикладной информатики и документоведения, Иркутский государственный университет, г. Иркутск;
Пройдаков А.Г., д.х.н., профессор, декан химического факультета, Иркутский государственный университет, г. Иркутск.
[1] Аттестат аккредитации № РОСС RU.0001. 513593 действителен до 28.10.2016.