Екологічна оцінка хімічного складу дощових стічних вод на дитячих ігрових майданчиках м. Харків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

ЕКОЛОГІЧНА ОЦІНКА ХІМІЧНОГО СКЛАДУ ДОЩОВИХ СТІЧНИХ ВОД НА ДИТЯЧИХ ІГРОВИХ МАЙДАНЧИКАХ М. ХАРКІВ

Шестопалов О.В.,

Тихомирова Т.С., Стаднік В.Ю.

Анотація

У роботі представлено результати дослідження впливу дощових стічних вод на забруднення території та ріст й розвиток рослинності на дитячих ігрових майданчиках на прикладі м. Харків. Встановлено, що через відсутність комунікацій для відведення зливових вод, відсутність бордюрів і нерівність поверхонь тротуарів та автомобільних доріг дощові стоки потрапляють і накопичуються на територіях дитячих ігрових майданчиків. За результатами обстеження дана проблема характерна для понад 26% усіх наявних у місті майданчиків. Ускладнює ситуацію те, що найбільш розповсюдженим типом покриття є ґрунтове покриття, яке в процесі експлуатації ущільняється, що впливає на водопроникнисть ґрунту, і як наслідок, вода застоюється на майданчику, навколо обладнання утворюються калюжі, забруднена вода потрапляє у пісочниці. В роботі використовувались наступні методи досліджень: колориметричний, гравіметричний, флуориметричний, титрометричний, потенціометричний, біоіндикації та натурний. Відбір проб проводився після інтенсивного короткочасного дощу на дитячих майданчиках, які розташовано в межах багатоповерхової забудови, у приватному секторі, на території парку, на території установи та на майданчику при облаштуванні якого дотримані всі вимоги згідно нормативних документів. Показники зразку дощового стоку з майданчика, що відповідає вимогам близькі за значеннями до зразку стоку з майданчика розташованого у міському парку. За концентрацією азоту амонійного та нітратного і фосфору переважає майданчик, який розташовано у приватному секторі, що може бути пов'язаним з використанням добрив. Найвищі показники концентрації нафтопродуктів характерні для майданчиків, які розташовано вздовж автодоріг з інтенсивним рухом транспорту - майданчик на території організації та багатоквартирної забудови. За показниками рН дощовий стік з майданчиків багатоквартирної забудови та установи характеризується як слаболужний. Методами біоіндикації та натурних спостережень доведено, що забруднені зливові води мають негативний влив на розвиток рослин, що, як наслідок, впливає на захисні функції зелених насаджень. Ключові слова: поверхневий стік, дощові стічні води, урбанізована територія, дитячий майданчик, хімічний аналіз, екологічна безпека, озеленення, біоіндикація.

Annotation

дощовий стічний вода забруднення

Ecological assessment of stormwater chemical composition runoff from playgrounds in Kharkiv. Shestopalov О., Tykhomyrova Т., Stadnik V.

The rainwater impact on territory pollution, growth and development of vegetation on children's playgrounds in Kharkiv are given in this paper. It has been established that due to the lack of stormwater drainage communications, the curbs absence and sidewalks and roads uneven surfaces, rainwater runoff enters and accumulates on children's playgrounds. According to the survey, this problem is typical for more than 26% of all playgrounds in the city. The situation is complicated by the fact that the most common surface type is soil, which is compacted during operation, affecting the permeability of the soil, and as a result, water stagnates on the playground, puddles form around the equipment, and contaminated water gets into the sandboxes. The following research methods were used in the study: colorimetric, gravimetric, fluorimetric, titrometric, potentiometric, bioindication, and field research. Sampling was carried out after intense short-term rain on playgrounds located within multi-storey buildings, in the private sector, in a park, on the territory of an institution, and on a playground that met all the requirements of regulatory documents. Contaminations in rainwater runoff from the playground that meets the requirements are similar to the contaminations in rainwater runoff from the playground located in a city park. The concentration of ammonium nitrogen, nitrate nitrogen, and phosphorus is dominated by the playground located in the private sector, which may be due to the use of fertilizers. The highest concentrations of petroleum products are typical for playground located along roads with heavy traffic - the playground on the territory of an institution and apartment buildings. pH level in the stormwater runoff from the sites of apartment buildings and the institution is characterized as slightly alkaline. The methods of bioindication and field observations have proven that polluted stormwater has a negative impact on plant development, which, as a result, affects the protective functions of green spaces. Key words: surface runoff, stormwater runoff, urbanized area, playground, chemical analysis, environmental safety, greening, bioindication.

Постановка проблеми

Процес розвитку сучасних міст збільшує рівень антропогенного навантаження на урбоекосистеми, в тому числі має вплив на стан поверхневих та підземних вод. Хімічний склад талої води та дощового стоку в умовах міського середовища в певній мірі характеризує екологічний стан міста в цілому, а також окремих його об'єктів. Значна кількість дитячих майданчиків (ДМ) великих міст України розташована поблизу автодоріг з інтенсивним рухом транспорту, поблизу автостоянок, підприємств та інших об'єктів, які є джерелом забруднення навколишнього середовища [1]. З обстежених 3095 дитячих ігрових майданчиків м. Харків понад чверть (26,07 %) розташовано та облаштовано так, що зливовий стік потрапляє на їх території. Серед основних причин можна виділити: відсутність комунікацій для відведення води, відсутність бордюрів на дорогах та тротуарах, наявність куту нахилу або перепадів між дорогою (або тротуаром) та ДМ. Мінеральні та органічні суміші природного та техногенного походжень разом із дощовим стоком, або в результаті танення снігу накопичуються на території ДМ, в тому числі у пісочниці.

Метою роботи є екологічна оцінка хімічного складу зливових вод на дитячих ігрових майданчиках м. Харків та дослідження реакції рослин на дощову воду з різним хімічним складом.

Актуальність дослідження

Дослідження екологічного стану дитячих майданчиків, як об'єктів урбоекосистем, включає комплекс показників: забруднення атмосферного повітря [2, 3], забруднення ґрунтового покриву [4], рівень шумового забруднення [5], стан зелених насаджень [6, 7], не виключенням є й показник забруднення дощового стоку та талої води. Дослідження хімічного складу дощового стоку на дитячих ігрових майданчиках дозволяють оцінити поточний стан екологічної безпеки дитячих майданчиків та виявити потенційну небезпеку та ризики для здоров'я дітей, проаналізувати вплив зливових вод на рослинність, яка виконує захисну функцію на майданчиках.

Зв'язок авторського доробку із важливими науковими та практичними завданнями. Робота пов'язана з вирішенням завдань, що наведені у Водній стратегії України на період до 2050 року, а саме у пункті 24, де одним із критеріїв є впровадження до 2027 року моніторингу зливових (дощових) вод у містах з населенням понад 200 тисяч осіб [8].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

До джерел дощового стоку відносяться всі атмосферні опади (дощ, сніг, град та ін.). За хімічним складом опади відповідають нормативам поверхневих вод, але в умовах міського середовища, хімічний склад дощового стоку змінюється [9-11]. Основними забруднюючими речовинами дощового стоку є продукти ерозії ґрунту, які змиваються з газонів та від критих ґрунтових поверхонь; пил; сміття; компоненти дорожніх покриттів; компоненти будівельних матеріалів, що зберігаються на відкритих складських майданчиках; нафтопродукти; синтетичні поверхнево-активні речовини; бактерійні забруднення, що поступають у поверхневий стік при поганому санітарно-технічному стані території і каналізаційних мереж та ін. [12].

Аналіз хімічного складу дощового стоку проводився для окремих міст України з метою визначення рівня навантаження на водні джерела [13-15], проте дослідження впливу зливових стоків на екологічну ситуацію окремих об'єктів раніше не проводилося.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми, котрим присвячується означена стаття

Стаття присвячується вирішенню питань забруднення дитячих ігрових майданчиків хімічними речовинами, що потрапляють на їх територію із дощовим стоком під час опадів.

Новизна

Вперше проведено оцінку хімічного складу дощового стоку на дитячих ігрових майданчиках урбанізованих територій з метою дослідження поточного екологічного стану об'єктів.

Методологічне або загальнонаукове значення

Дослідження дощового стоку на дитячих майданчиках урбанізованої території дозволяє оцінити вплив стоку води на навколишнє середовище, у тому числі на ґрунти та водні системи. Визначення рівня забруднення та кількості хімічних речовин у дощовій воді дозволить розробити заходи для запобігання забруднення та захисту навколишнього середовища.

Виклад основного матеріалу

Відбір проб дощового стоку проводився в квітні 2021 року після випадіння короткочасних, але дуже інтенсивних опадів на дитячих ігрових майданчиках м. Харків які розташовано:

1) в спальному районі міста (багатоквартирна забудова) поблизу автодороги з інтенсивним рухом транспортних засобів;

2) у межах приватного сектору;

3) на території міського парку;

4) на території установи з вільним доступом для мешканців;

5) в межах групи багатоквартирних будинків із дотриманням всіх вимог згідно [16, 17] (табл. 1).

Території обраних ДМ мають подібні характеристики складу і властивостей ґрунтів, природних вод і рослинного покриву. Проте якщо порівнювати особливості накопичення та відведення дощового стоку у районах багатоквартирної забудови та у приватному секторі можна виділити наступні відмінності:

1) у приватному секторі переважна більшість ділянок землі з природним ґрунтом, який має більш високу проникність, ніж штучні покриття в межах багатоповерхової забудови, що дозволяє дощовій воді проникати крізь ґрунт.

2) у приватному секторі менш розвинена система стічної інфраструктури порівняно з районами багатоквартирної забудови. Відсутність зливових стоків, каналізаційних систем та дренажних колекторів може призводити до того, що дощова вода збирається на ділянках або стікає у непідготовлені місця, в тому числі і на території ДМ, які у приватному секторі розташовано хаотично із порушенням вимог.

Ще однією причиною накопичення дощового стоку на території ДМ, яка властива для як приватної, так і багатоквартирної забудови - ґрунтове покриття з дикорослими травами, яке є найбільш розповсюдженим. В процесі гри та експлуатації обладнання ущільняється ґрунт та утворюються нерівності у яких накопичується вода як з самого майданчика, так і з тротуарів, доріг та автостоянок (за відсутності бордюрів) [18].

Хімічний аналіз пріоритетних забруднюючих речовин у пробах дощового стоку проводився із застосуванням наступних методів: колориметричного, гравіметричного, флуориметричного, титрометричного та потенціометричного.

Таблиця 1

Характеристика місць відбору проб дощового стоку