Временная динамика и анализ параметров загрязнения в воде, поступающей в плотину водохранилища

Почему история этого водохранилища важна

Чистая вода из плотин и водохранилищ обеспечивает питьевые запасы, сельское хозяйство и гидроэнергию для миллионов людей. Тем не менее ручьи, питающие эти сооружения, тихо несут смесь ила, питательных веществ и токсичных металлов, поступающих от человеческой деятельности в верховьях. В этом исследовании представлены десять лет анализов воды у плотины Сардашт на северо-западе Ирана, чтобы показать, как меняется загрязнение с течением времени, что является драйвером этих изменений и какие угрозы требуют наибольшего внимания уже сейчас.

Горная река под давлением

Плотина Сардашт расположена в суровом гористом районе и накапливает воду для домов, орошения, производства электроэнергии и защиты от наводнений. Всё это зависит от качества воды, поступающей в водохранилище. С 2014 по 2024 год местные власти регулярно отбирали пробы воды по широкому кругу показателей: базовые параметры, такие как температура и солёность, питательные вещества — например нитрат, органическое вещество, потребляющее кислород, и тяжёлые металлы, включая марганец и свинец. Исследователи использовали эти данные, чтобы выяснить, как в ходе лет меняется характер реки по мере роста деревень, расширения ферм и попадания сточных вод от городов и мелких производств в водоток.

Прослеживание показателей во времени

Чтобы отследить долгосрочные изменения, команда использовала статистические инструменты, позволяющие выявлять устойчивые восходящие или нисходящие тренды даже при нерегулярных датах отбора проб. Они применили тест Манна—Кендала вместе с оценкой наклона Сенна к каждому из 18 показателей качества воды. Эти записи визуализировали с помощью временных рядов, box-диаграмм и «скрипичных» (violin) графиков, а также кривых вероятностей, показывающих частоту появления разных значений. Эти графики помогли отличить обычные дневные колебания от более редких всплесков, указывающих на кратковременные, но интенсивные загрязнения.

Что ухудшается, а что остаётся стабильным

Самым явным предупреждающим знаком стало устойчивое увеличение химического потребления кислорода (COD), отражающего количество органических веществ в воде. COD вырос примерно на один миллиграмм на литр за десятилетие и продемонстрировал статистически значимый восходящий тренд. Температура воды и уровень марганца также показали склонность к росту, хотя с большей неопределённостью. Напротив, многие другие показатели, включая растворённый кислород, уровень кислотности и общее содержание растворённых веществ, оставались относительно стабильными. Однако несколько загрязнителей, особенно нитрат и свинец, проявляли резкие пики в отдельные моменты. Эти всплески, скорее всего, совпадают с весенними дождями, смывающими удобрения с полей, сточные воды из прибрежных деревень и отходы с разрозненных промышленных и свалочных площадок в реку.

От деревенских стоков к рискам водохранилища

Полевые визиты связали численные данные с реальными источниками. В нескольких населённых пунктах выше по течению почти все бытовые сточные воды, включая туалетные сбросы, попадают прямо в реку или просачиваются из неглубоких выгребных ям. Города, такие как Сардашт, Мирабад и Налас, не имеют полной очистки сточных вод и вносят вклад как органическими веществами, так и питательными элементами. Фермы вдоль реки добавляют удобрения и навоз, а плохо управляемые свалки и добыча песка и гравия вносят ил и металлы. Во время ливней загрязнённый сток устремляется к плотине, повышая уровни COD, нитрата, марганца и свинца на притоке. Сравнение с национальными и рекомендациями Всемирной организации здравоохранения показало, что средние и пиковые уровни марганца и свинца часто превышали рекомендуемые пределы, что сигнализирует о потенциальных рисках для здоровья и повышенных затратах на очистку воды из водохранилища.

Планы по улучшению качества воды

Авторы утверждают, что безопасное управление плотиной Сардашт невозможно, опираясь только на учёт количества воды. Их результаты указывают на необходимость строительства новых очистных сооружений для сточных вод в близлежащих городах и деревнях, жёсткого контроля за утилизацией отходов и деятельностью мелких предприятий, а также улучшения сельскохозяйственных практик для снижения стока. Они также подчёркивают важность постоянного круглогодичного мониторинга, чтобы яснее фиксировать сезонные всплески загрязнения и уточнять оценки трендов. Проще говоря, исследование показывает, что хотя некоторые аспекты качества реки остаются стабильными, рост органического загрязнения, потепление воды и повторяющиеся всплески металлов уже формируют будущее этого водохранилища и требуют немедленного вмешательства, чтобы сохранить воду безопасной и пригодной для использования.

Цитирование: Mostafazadeh, R., Irani, T., Mousavi Moghanjoghi, S. et al. Temporal dynamics and analysis of pollutant parameters in the water quality entering a reservoir dam. Sci Rep 16, 14990 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42878-1

Ключевые слова: качество воды, загрязнение водохранилища, плотина Сардашт, мониторинг реки, тяжёлые металлы