Эколого-гидрологические проблемы

Водные ресурсы водохранилища используются для многих це­лей: водоснабжения технической водой промышленных предпри­ятий, орошения пригородных сельскохозяйственных земель, яв­ляются приемником ливневых и талых снеговых вод с жилой за­стройки и промышленной части города, а также возвратных вод, включая хозяйственно-бытовые и производственные. Но самое главное, без чего было бы невозможно обеспечить г. Воронеж литьевой водой, за счет водных ресурсов водохранилища попол­няются эксплуатационные запасы подземных вод городских водо­заборов, гак как воды водохранилища имеют полную гидравли­ческую связь с неоген-четвертичным водоносным комплексом. Последний, как известно, является основным источником цент­рализованного водоснабжения города [92].

Для сокращения дефицита города в питьевой воде проектом строительства водохранилища предусматривался перевод ряда пред­приятий на забор из него технической воды. В разное время на берегах водохранилища было построено восемь водозаборов с сум­марной проектной мощностью 340,55 млн м3 в год. Среди них наиболее крупные водозаборы промышленных предприятий лево — бережной части города: ТЭЦ-1, АО «Воронежсингезкаучук», «Во — ронежшина», Воронежского самолетостроительного объединения (ВАСО) и др. Однако с самого начала эксплуатации водохрани­лища перевод предприятий на техническое водоснабжение осуще­ствлялся крайне медленно и в последние годы практически пол­ностью приостановлен [15, 80].

Даже сейчас, спустя почти три десятилетия после создания водохранилища, водозаборы используются только на 10—20 % проектной мощности, а 22 крупных предприятия не подключены к ним и по-прежнему используют на технические цели питьевую воду из городского водопровода [9]. В среднем за год из водо­хранилища изымается 98—100 млн м3 технической воды, причем большая ее часть — 79,4 млн м3 расходуется на охлаждение агре­гатов ТЭЦ-1. Таким образом, все остальные вместе взятые пред­приятия забирают совершенно незначительное количество воды в объеме 19—20 млн м3 в год. Неэффективное использование вод­ных ресурсов водохранилища служит дополнительным фактором увеличения дефицита питьевой воды в городе за счет ее исполь­зования на технические цели.

Кроме промышленных предприятий водные ресурсы водохра­нилища используют две межхозяйственные оросительные системы: Воронежская и Кировская с суммарной площадью поливаемых зе­мель 4 тыс. га. Полив обеспечивают четыре водозабора с общей проектной мощностью 11 млн м3 в год. В последние годы на оро­шение забирается лишь 3,4—3,5 млн м3 воды в сезон, что состав­ляет не более 30 % потенциальной возможности водозаборов.

В целом за год забор воды на технические и сельскохозяйствен­ные цели не превышает 102—103 млн м3, или всего 3 % от при­тока речных вод. Но даже при полном проектном заборе воды его доля не будет более 15—16 % среднего многолетнего прито­ка. Все это говорит о слабом использовании водных ресурсов в водоснабжении города. В отдельные летние месяцы, особенно в маловодные засушливые годы, подобные июню 1989 г., июлю и августу 1992 г., суммарный забор воды может достигать 17—20 % месячных водных ресурсов.

Особая роль в использовании водных ресурсов водохранилища принадлежит пополнению ими запасов подземных вод неоген-чет — вертичного водоносного комплекса, на базе которого осуществ­ляется водоснабжение г. Воронежа питьевой водой.

Основные городские водозаборы расположены в долине р. Во­ронеж. С созданием водохранилища существенно изменились гид­рогеологические условия их питания. Вдоль берегов водохрани­лища сформировалась зона подпора шириной до 4,5 км. Уровни подземных вод в прибрежной зоне повысились на 4—6 м, вслед­ствие чего эксплуатационные запасы подземных вод на участках водозаборов значительно увеличились.

В настоящее время питание водозаборов на 65—85 % осуще­ствляется за счет инфильтрационного потока из водохранилища. По данным К. Ф. Сомова [78], наилучшие условия питания име­ют водозаборы, расположенные в верхней части водохранилища. Их удельный расход, т. е. дебит при понижении уровня воды в пласте на 1 м, составляет 14—15 тыс. м3 в сутки. Водозаборы, удаленные от берега водохранилища, имеют расход воды не бо­лее 5 тыс. м3 в сутки. Таким образом, в настоящее время без во­дохранилища невозможно обеспечить город питьевой водой, и чистота воды в водозаборных скважинах напрямую зависит от чи­стоты воды в водохранилище.

В то же время водохранилище является своеобразным акку­мулятором опасных для биологических объектов загрязнителей, поступающих в него со сточными промышленно-ливневыми, ком­мунально-бытовыми, дождевыми и талыми снеговыми водами, водами притоков и из загрязненного атмосферного воздуха [10, 43, 50, 75].

К моменту затопления водохранилища весной 1972 г. были ликвидированы основные выпуски, через которые до этого в р. Во­ронеж сбрасывались промышленные и хозяйственно-бытовые сто­ки. Однако остались предусмотренные проектом выпуски ливне­вых вод, промышленных условно чистых вод и выпуски левобе­режных очистных сооружений. Всего их насчитывается 70, в том числе 34 выпуска по правому берегу и 36 — по левому. Подавля­ющее большинство водовыпусков (92 %) сконцентрировано в эко­логически неблагоприятной зоне — в центральной части водохра­нилища. Так, в III гидрологическом районе, расположенном между ВОГРЭСовским и Чернавским мостами, на протяжении

3,7 км имеется 23 водовыпуска, в IV гидрологическом районе, дли­ной 6,7 км (между Чернавским и Отроженским мостами), — 28. Если учесть, что часть выпусков сточных вод объединяет несколько самостоятельных труб и лотков, собирающих воду с разных тер­риторий, то фактическое число выпусков городских поверхност­ных и промышленных вод превышает 100 единиц. Например, в промышленно-ливневый выпуск р. Песчанка впадают: два выпуска гидрозолоогвала ТЭЦ-1, три выпуска условно чистых вод пред­приятия «Воронежсинтезкаучук», два ливневых выпуска с ул. Мен­делеева, два естественных водотока (по лощинам) с ул. Новоси­бирской, пять естественных водотоков с ул. Менделеева и т. д. [56].

По характеру впадения в водохранилище все выпуски могут быть разделены на две группы: организованные (металлические и железобетонные грубы и лотки) и неорганизованные (естествен­ные водотоки). Выпуски сбрасывают в водохранилище поверхност­ные ливневые и снеговые воды с прилегающих к водохранилищу левобережных и правобережных частей города, промышленно­ливневые, условно — и нормативно-чистые и дренажные воды.

Собственные выпуски ливневых и условно чистых вод имеют 13 промышленных предприятий города. Среди них левобережные очистные сооружения с проектной мощностью 305 тыс. м3/сут, Воронежский завод полупроводниковых приборов, «Воронежши — на», «Процессор», «ЭЛМАШ», «ВАСО» (2 выпуска), ТЭЦ-1, котельная Северо-Восточного района, завод электронно-лучевых трубок (ВЭЛТ) и др. В совокупности в водохранилище ежегод­но сбрасывается около 155,5 млн м3 воды, из них 77,6 млн м3 не­достаточно очищенных сточных вод, 4,1 млн м3 коллекторно-дре­нажных сточных вод без очистки, 73,8 млн м3 нормативно-чис­тых вод [15, 22].

Какой «вклад» в загрязнение водохранилища вносят выпуски сточных вод, видно из следующего примера: 29 марта 1989 г., т. е. до спада промышленного производства, был проведен анализ воды выше и ниже сброса нормативно-чистых вод АО «Воронежсин — тезкаучук» и ниже сброса вод «Воронежшина». Результаты (мг/л) оказались следующие: БПК5 соответственно был 5,81, 7,99 и 6,39, растворенный кислород — 12,64, 8,51 и 11,16, взвешенные ве­щества — 23, 40 и 36, сухой остаток — 361, 959 и 424, нефте­продукты — 0,4, 0,6 и 1,32, фосфаты — 1,62, 9,19 и 2,89, хло­риды — 34,5, 310,4 и 59,9, синтетические поверхностно-актив­ные вещества (СПАВ) — 0,1,0,3 и 0,2.

По всем ингредиентам зафиксировано существенное превыше­ние ПДК для рыбохозяйственного водоема, например, по БПК5 — в 2—4 раза, по нефти — в 8—28 раз, по фосфатам — в 8- 46 раз и т. д.

К основным загрязняющим веществам относятся нефтепродук­ты, СПАВ, аммонийный азог, органические вещества, медь, марганец. Наибольший вклад в загрязнение водохранилища вно­сят предприятия левобережной части города, и прежде всего «Во — ронежси нтезкаучук» и «Воронежшина», на долю которых прихо­дится 2/3 всех загрязнений (табл. 26) [10].

Таблица 26

Динамика поступления массы загрязняющих веществ в Воронежское водохранилище с предприятий левобережной части г. Воронежа (АО «Воронежсинтезкаучук», «Воронежшина», «Процессор») Виды загрязняющих веществ, т/год Год Органиче­ские веще­ства Нефте­ продукты Взвешен­ные веще­ства Сухой остаток Желе­ зо СПАВ Медь Суммар­ ная масса 1992 2364 107 4452 106410 25 107 0,15 113465 1993 1465 74 2780 78605 16 60 0,08 83000 1994 1249 30 2217 55434 24 37 0,07 •58991 1995 1254 40 3029 61514 24 57 0,16 65918 1996 1243 26 2618 71702 31 39 0,23 75659 Итого 7575 277 15096 373665 120 300 0,69 397033

Кроме указанных в таблице основных загрязнителей, в водо­хранилище поступают и другие химические элементы. Так, в 1996 г. поступило 155,2 т фосфора, 31 т алюминия, 1,6 т хрома и столько же цинка, а всего за год — 75 849 т загрязняющих ве­ществ.

Если учесть, что рассматриваемое пятилетие характеризуется снижением выпуска промышленной продукции, то с большой степенью достоверности можно утверждать следующее: за 25 лет существования в водохранилище поступило не менее 2 млн т за­грязняющие веществ, в том числе: органики — около 38 гыс. т, нефтепродуктов — 1,4 тыс. т, взвешенных веществ — 75 тыс. т сухого остатка — 1,9 млн т, железа — 600 т, СПАВ — 1,5 тыс. т и меди — 3,5 г. Цифры, как видим, колоссальные.

Но и это еще не все. По нашим расчетам, в период весенне­го снеготаяния в водохранилище в зависимости от снежности зимы поступает от 30 до 70 млн м3 талых снеговых вод. Примерно треть этой воды стекает с территории города. Об объемах ливневых и дождевых вод, приходящих с городской территории, сколько- нибудь реальных данных нет. По своей загрязненности поверх­ностные стоки с урбанизированной территории в ряде случаев сравнимы с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками. Попав в водохранилище, они не только не поддаются быстрому самоочищению, но и негативно влияют на процессы самоочище­ния в водоеме [43, 46, 62].

Расположенные по берегам р. Воронеж и его притоков города Липецк, Грязи, Мичуринск, Усмань, Чаплыгин и многочислен­ные селения (около 500) наряду с забором воды на промышлен­ные и коммунально-бытовые нужды сбрасывают в реку малоочи — щенные промышленные и ливневые стоки. Все это не может не сказаться на качестве воды, приносимой рекой в водохранили­ще. Так, на ближайшем к водохранилищу входном створе у р. п. Рамонь результаты химических анализов воды с 1983 по 1996 г. показали превышение ПДК: по азоту нитритному за все годы — от 2,0 (1995 г.) до 7,0 (1989 г.) раз, по азоту аммонийному в семи годах — от 1,3 (1985 г.) до 8,5 (1988 г.) раз, по БПК5 в шести годах — от 1,1 (1986 г.) до 1,5 (1992 г.) раз. Медь в анализах 1983— 1986 гг., 1988, 1990, 1994 и 1995 гг. не обнаружена, в остальные годы превышала ПДК от 2,0 (1987 г.) до 5,0 (1992 г.) раз. Кон­центрация нефти до 1991 г. не превышала ПДК, затем ее содер­жание стало расти и превышать норму от 3,0 (1993 г.) до 11,4

(1991 г.) раз. В отдельные периоды наблюдаются разовые пре­вышения содержания тяжелых металлов (медь, железо), которые поступают со сточными водами НЛМК в р. Воронеж [10].

Распространение загрязнения по акватории водохранилища неодинаково, что наглядно подтверждают анализы химического состава воды за 1995 г. (табл. 27).

Таблица 27

Гидрохимическая характеристика отдельных районов Воронежского водохранилища в 1995 г. Район Гидрохимический состав, мг/л водохра­ нилища pH Взвешен­ные ве­щества бпк5 Азот аммо­ нийный Азот нитрит­ ный Фос­фаты по Р Суль­ фаты Хло­ риды Нефте­ продук­ ты Медь Черто- вицкий мост 7,9 6,8 1,8 0,74 0,02 0,19 40,5 32,0 0,12 0,002 Чернав- ский мост 8,2 13,2 2,2 0,43 0,019 0,19 44,9 30,7 0,16 0,002 ВОГРЭС 7,0 9,9 1,7 0,29 0,022 0,32 47,7 36,9 0,14 0,002 Плотина 8,1 12,0 2,3 0,44 0,028 0,23 47,3 72,7 0,19 0,002

Постоянными и равномерно распределенными загрязнителями по длине водохранилища являются медь и нефтепродукты. Суль­фаты и хлориды повсеместно существенно меньше ПДК, фосфа­ты и нитритный азот в верхней части водохранилища не превы­шают ПДК, чего нельзя сказать о районе моста ВОГРЭС и пло­тины. Содержание аммонийного азота уменьшается от Чертовиц — кого к ВОГРЭСовскому мосту, после чего увеличивается к пло­тине. Наибольшая концентрация взвешенных веществ отмечает­ся в районе Чернавского моста, что связано с поступлением лив­невых вод с улиц г. Воронежа. СПАВ появляется в основном в выходящем створе у плотины гидроузла, его содержание состав­ляет 0,2—0,5 мг/л, что в 2—5 раз превышает норму.

С момента создания водохранилища и до 1989 г. загрязнение воды по азоту нигригному, взвешенным веществам, БПК5 и неф­тепродуктам находилось примерно на одном уровне. По азоту аммонийному, меди и СПАВ в этот период концентрации рас­тут. С 1989 по 1992 г. отмечалось самое максимальное загрязне­ние по всем ингредиентам, кроме меди и азота аммонийного. С 1992 г. наблюдается постепенное снижение загрязнения воды, за исключением возросшей концентрации аммонийного азота (табл. 28).

Таблица 28

Гчдрохимическая характеристика Воронежского водохранилища (средние показатели за 1992—1997 гг.) Гидрохимический состав мг/л Год pH Взвешен­ные ве­щества ВПК. Азот аммо­ нийный Азот нитрит- ный Фос­фаты по Р Суль­ фаты Хло­ риды Нефте­ проду­ кты Медь 1992 8,6 16,0 3,3 0,29 0,030 0,48 61,0 46,8 0,50 0,007 1993 8,4 16,3 2,5 0,35 0,026 0,26 57,0 35,2 0,34 0,005 1994 8,2 10,0 2,1 0,40 0,030 0,30 48,0 35,0 0,20 0,005 1995 7,8 10,5 2,0 0,48 0,023 0,23 45,1 43,1 0,15 0,002 1997 8,1 6,7 1,8 0,28 0,010 0,54 53,4 44,2 0,07 0,002

Снижение загрязнения связано с резким спадом производства, в результате которого промышленные сточные воды стали менее загрязненными. Определенную роль сыграли и природоохранные мероприятия.

На качество водных ресурсов существенно влияют оседающие на дно взвешенные частицы и донные отложения. Значение их для водных экосистием многофакторно: с одной стороны, акку­мулируя тяжелые металлы и некоторые минеральные вещества, они способствуют самоочищению воды, с другой — при опреде­ленных условиях превращаются в источник вторичного загрязне­ния и отрицательно влияют на внутриводоемные окислительно­восстановительные процессы.

Интенсивность загрязнения донных отложений в 1985 г., в об­щем, равномерно возрастала от верховьев водохранилища к пло­тине. Было выявлено интенсивное загрязнение тяжелыми метал­лами (свинец, хром, ванадий, ртуть). В меньших количествах обнаружены кадмий и цинк, локально — мышьяк и сурьма. При повторной съемке в 1988 г. в целом загрязнение донных отложе­ний возросло, причем на отдельных участках — от 2 до 30 раз. Такие участки чередуются с зонами, где загрязнение значитель­но меньше. Установлено, что зоны уменьшения загрязнения при­урочены к воронкам депрессий водоподъемных станций, распо­ложенных по берегам водохранилищ [14]. По комплексному (обоб­щенному) показателю за 1996 г. водохранилище выше города ха­рактеризуется как «умеренно загрязненное» (класс III), в осталь­ной части — как «загрязненное» (класс IV) [10].

Основными источниками бактериологического загрязнения водохранилища являются сточные воды Левобережных очистных сооружений и ливневые сточные воды. Существенно сказывает­ся на качестве воды и рекреационная нагрузка. Пробы воды за 1993—1996 гг., взятые в точке сброса Левобережных очистных со­оружений, в 87 % случаев не соответствовали нормативным по­казателям, в 1993 г. все 100 % проб были нестандартными. Уров­ни бактериологического загрязнения здесь самые высокие, коли — индекс достигал 2,4 107 — 2,4-109, т. е. превышал ПДК в 2400— 240 000 раз [24].

Более всего нестандартных проб зарегистрировано в районе ДЮСШ (77,7 %), Северо-восточного моста (75,6 %), пляжа в Березовой роще (70,3 %) и у ВОГРЭСовского моста (66,7 %). В анализах воды выделялись антигены вирусного гепатита «А», ро­тавирусов, энтеровирусов. В летнее время неблагополучно во­дохранилище и по паразитологическим данным: на протяжении нескольких лет в этот период выделяются яйца аскарид, остриц, власоглава, крысиного цепня. Кроме того, летом 1996 г. обна­ружены холерные НАГ — вибрионы, являющиеся возбудителями острых кишечных инфекций [21].

На протяжении ряда лет не соответствуют санитарно-вирусо­логическим и санитарно-паразитологическим нормам городские пляжи. Бактериологический анализ воды пляжей показал, что

86,5 % всех отобранных проб не соответствуют требованиям ГОСТ

17.1.5.2— 80, причем в 80 % отмечалось превышение норматива в 24 и более раз. Учитывая неудовлетворительное качество воды по бактериологическим и вирусологическим показателям, Госу­дарственной санитарно-эпидемиологической службой города ку­пание в водохранилище с 1991 г. запрещено.

В соответствии с гигиенической классификацией водных объектов по степени бактериологического загрязнения в 1996 г. водохранилище выше города относилось к умеренно загрязненному (индекс загрязнения — 1), в черте города и ниже сброса Левобе­режных очистных сооружений — к высокозагрязненному (индекс загрязнения — 2) [22].

Основными проблемами охраны водохранилища является ох­рана водных ресурсов в его бассейне, берегов и лесов защитной зоны, а также его акватории и чаши [62, 87]. За годы существо­вания водохранилища в этом плане сделано немало: увеличена мощность Левобережных очистных сооружений, на ряде предпри­ятий построены локальные очистные сооружения, запрещено дви­жение судов маломерного флота, разработано и утверждено по­ложение о водоохранной зоне, установлены в натуре знаки водо­охранной зоны, ужесточены требования к качеству сточных вод и т. д. [15].

Однако по разным причинам ряд природоохранных проблем и среди них главная — полное прекращение сброса в водохранили­ще загрязненных сточных вод до сих пор не решены. Проблема эта исключительно сложная, дорогостоящая и требует комплекс­ного подхода к ее осуществлению. Для ее решения в 1997 г. в Комитете по охране окружающей среды г. Воронежа разработана и постановлением муниципального Совета № 204-11 от 23 декаб­ря 1997 г. утверждена «Программа экологической безопасности Воронежского водохранилища», направленная на планомерное улучшение санитарно-экологической обстановки на водохранили­ще. Она включает в себя разработку концепции сбора, очистки и отведения поверхностного стока, поступающего с водосборной площади водохранилища; канализирование частного сектора, рас­положенного в водоохранной зоне водохранилища; реконструкцию и строительство городских и ведомственных очистных сооружений. Большое внимание в программе уделено совершенствованию рек­реационно-оздоровительных мероприятий в рамках градостроитель­ной концепции освоения приакваториального пространства, об­лесению берегов, развитию системы мониторинга, утилизации излишней водной растительности и т. д. Осуществление програм­мы позволит коренным образом оздоровить водохранилище и све­сти до экологически безопасного минимума его загрязнение.