В городах волжского бассейна практически не развита система очистки ливневых стоков. Склоновый сток с городских поверхностей во время снеготаяния и ливней практически напрямую поступает в городские водные объекты, которые часто используются жителями для хозяйственно-бытового водоснабжения, отдыха (рекреации), рыборазведения (аквакультуры). Поверхностным стоком смываются накопившиеся в городе за бездождный период техногенные загрязняющие вещества. Источники поступления этих веществ чрезвычайно разнообразны. Это и СПАВы, которыми моют улицы, и продукты смыва почвы, и сток с промышленных площадок, строек, АЗС, полигонов ТБО, и продукты истирания и разрушения дорог и шин, и частички пыли, осаждающиеся из атмосферы. Атмосферная пыль бывает как природного, так и техногенного генезиса. Последняя связана с факелами предприятий, выхлопами автотранспорта.
В Нижнем Новгороде есть уникальный для региона объект – современная станция очистки ливневых стоков, построенная к Чемпионату мира по футболу рядом с местным стадионом. Стоки, попадающие на станцию, проходят как стандартную очистку в отстойниках, но с применением современных флоккулянтов, так и очистку от нефтепродуктов и от биологического загрязнения с помощью кварцевания на финальной стадии очистки. При этом по отдельным компонентам загрязняющих веществ происходит их сокращение в стоке на один и даже два порядка. К сожалению, территория, стоки с которой очищаются, составляет всего около 1,5% Нижнего Новгорода. С остальной территории все сбрасывается без очистки в городские речки и напрямую в Оку и в Волгу. Что же поступает с города? Ответ на это дают осадки отстойников ливневой канализации, отобранные летом 2021 года и проанализированные Е.С. Гришанцевой, сотрудником геологического факультета МГУ и лаборатории гидрологии ИГ РАН. Работы выполнялись в рамках проекта РФФИ 19-05-50082 Микромир «Диффузный перенос микрочастицами загрязняющих веществ с территории крупного города в водные объекты бассейна Волги (на примере Нижнего Новгорода)» (руководитель С.В. Ясинский).
Выяснилось, что содержание многих тяжелых металлов в осадке ливневой канализации может в сотни раз превышать фоновые величины. Причем ряд веществ, например, медь, находится в соединении с органическим веществом, съедобным для водной биоты, что увеличивает риски переноса загрязнения по пищевой цепи. Очень велика в переносе загрязняющих веществ доля тонкодисперсных частиц, которые бывают затруднительно уловить обычными способами водоподготовки.
Поступая без очистки в водную среду, загрязненные стоки с городских улиц переносятся, сорбируются речной взвесью, подвергаются процессам физико-химической и биологической трансформации, осаждаются в донных отложениях. Однако донные осадки, к сожалению, не являются стабильным хранителем загрязняющих веществ. При изменении гидродинамических условий (взмучивании) и гидрохимических условий (например, при недостатке кислорода в период ледостава или цветении водоема, при поступлении сбросов сточных вод) накопившиеся загрязняющие вещества, в зависимости от степени их связности с частицами донных отложений, могут поступить в воду и спровоцировать экологическую катастрофу. С целью комплексной оценки состояния малых рек, дренирующих территорию г. Нижний Новгород, с 18 по 21 июля 2022 г. сотрудниками лаборатории гидрологии Института географии РАН С.В. Ясинским, Е.С. Гришанцевой и М.Б. Алиевой в городе были проведены комплексные гидролого-геохимические исследования.
Ученые изучали донные отложения малых рек Нижнего Новгорода, провели оценку их состояния для определения величины потока загрязняющих веществ от диффузных и контролируемых источников загрязнения, поступающих в Оку и Волгу, и выявления факторов, влияющих на формирование химического состава вод малых рек бассейна Волги.
Проведены комплексные гидролого-геохимические исследования Нижнего Новгорода, включающие натурные исследования ландшафтных условий территории водосбора, оценку гидрологических характеристик малых рек и изучение донных осадков 7 малых рек: Левинка, Параша, Ржавка, Борзовка, Рахма, Старка, Кова. Поскольку донные осадки, в отличие от поверхностных вод, являются средой, долговременно депонирующей загрязняющие вещества, основной задачей полевых экспедиционных исследований было опробование донных осадков рек, которое проводилось как на фоновых участках водосборов, так и в пределах влияния техногенных источников на урбанизированной территории.
Кроме того, было проведено измерение гидрологических характеристик малых рек, осуществлен отбор проб воды для определения гидрохимического состава вод и концентраций тяжелых металлов.
В лабораторных условиях в образцах донных осадков будет определен химический и гранулометрический состав, содержание нефтепродуктов и ПАУ, будут исследованы формы нахождения микроэлементов, обладающих разным уровнем токсичности для биоты. Для характеристики современного уровня антропогенной нагрузки на малые реки по полученным результатам будут выявлены геохимические ассоциации элементов-загрязнителей донных осадков для каждого водотока, рассчитаны суммарные показатели загрязнения донных осадков. Оценка форм нахождения микроэлементов в донных осадках позволит прогнозировать миграционную подвижность химических элементов-загрязнителей при смене физико-химических условий в водотоке и оценить потенциальную возможность вторичного загрязнения поверхностных вод и поступление загрязняющих веществ в Волгу.
Одна из проблем Нижнего Новгорода – неудовлетворительное состояние ливневой канализации при практически полном отсутствии очистки ливневых стоков, что способствует значительному диффузному загрязнению городских водных объектов. В один из дней отбора проб сотрудники попали под сильнейший продолжительный ливень. По данным сайта pogodaclimat.ru, за сутки 18 июля в Нижнем Новгороде выпало 51 мм осадков. Были затоплены пониженные места в рельефе, отмечались затруднения в движении транспорта. Городская инфраструктура значительно пострадала. Местами разрушено дорожное полотно, тротуары, размыты склоны, усилились эрозионные процессы. С потоками воды и эрозионными потоками в городские водные объекты без очистки попало значительное количество загрязняющих веществ.
В исследованиях принимали участие также аспиранты Нижегородского архитектурно-строительного университета М. Хехнев и А. Титаев. Экспедиция состоялась в рамках проекта РФФИ 19-05-50082 Микромир «Диффузный перенос микрочастицами загрязняющих веществ с территории крупного города в водные объекты бассейна Волги (на примере Нижнего Новгорода)», руководителем которого является С.В. Ясинский.
Фото: Примеры разрушений в следствие ливня в Нижнем Новгороде 18 июля
Фото: экспериментальные работы на малых реках Нижнего Новгорода
