Результаты мониторинга качества воды поверхностных водных объектов. Качество поверхностных вод Нормативы качества воды водных объектов

Государственное санитарно-эпидемиологическое
нормирование Российской Федерации
Государственные санитарно-эпидемиологические правила
и гигиенические нормативы

2.1.5. ВОДООТВЕДЕНИЕ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ,
САНИТАРНАЯ ОХРАНА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

Гигиенические требования к охране
поверхностных вод

Санитарные правила и нормы
С анП иН 2.1.5.980-00

Минздрав России

Москва 2000

Гигиенические требования к охране поверхностных вод:

Санитарные правила и нормы. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000.

1. Разработаны НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды; им. А. Н. Сысина РАМН (чл.-корр. РАМН, профессор Красовский Г. Н.; профессор, д. м, н. Жолдакова З. И.), Московской медицинской академией им. И. М. Сеченова (профессор, д. м. н. Богданов М. В.), Российской медицинской академией последипломного образования (д. м. н. Плитман С. И.; к. м. н. Беспалько Л. Е.), Федеральным центром государственного санитарно-эпидемиологического надзора Минздрава России (Чибураев В. И., Кудрявцева Б. М., Недогибченко М. К.), Департаментом госсанэпиднадзора Минздрава России (Роговец А. И.).

При подготовке настоящего документа были использованы материалы следующих авторов: к. б. н. Артемовой Т. 3., к. м. н. Егоровой Н. А., к. м. н. Недачина А. Е., к. м. н. Синицыной О. О. (НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН), д. м. н. Горского А. А. (Федеральный центр ГСЭН Минздрава России), Трофимовича Е. М. (Новосибирский НИИ гигиены), Щербакова А. Б. (Центр ГСЭН в г. Москве) и Косятникова А. А. (Центр ГСЭН в Московской области).

2. Утверждены Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 22 июня 2000 г.

4.5. Проведение строительных, дноуглубительных и взрывных работ, добыча полезных ископаемых, прокладка коммуникаций, гидротехническое строительство и любые другие работы, включая реабилитационные, на водоемах и в зонах санитарной охраны допускаются только при положительном заключении органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы.

4.6. Предоставление отдельных водоемов, водотоков или их участков в обособленное водопользование для конкретных хозяйственных целей, в т. ч. для охлаждения подогретых вод (пруды-охладители), создание лесотоварных баз и др. производится только вне 1-2 поясов зоны санитарной охраны источников.

4.7. Отведение поверхностного стока с промплощадок и жилых зон через дождевую канализацию должно исключать поступление в нее хозяйственно-бытовых, производственных сточных вод и промышленных отходов. К отведению поверхностного стока в водные объекты предъявляются такие же требования, как к сточным водам.

5. Нормативы качества воды водных объектов

5.1. Настоящими санитарными правилами установлены гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий водопользования.

5.1.1. К первой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

5.1.2. Ко второй категории водопользования относится использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для второй категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

5.2. Качество воды водных объектов должно соответствовать требованиям, указанным в . Содержание химических веществ не должно превышать гигиенические предельно допустимые концентрации и ориентировочные допустимые уровни веществ в воде водных объектов, утвержденные в установленном порядке (ГН 2.1.5.689-98 , ГН 2.1.5.690-98 с дополнениями).

5.3. При отсутствии установленных гигиенических нормативов водопользователь обеспечивает разработку ОДУ или ПДК, а также метода определения вещества и/или продуктов его трансформации с нижним пределом измерения 0,5 ПДК.

5.4. В случае присутствия в воде водною объекта двух и более веществ 1 и 2 классов опасности, характеризующихся однонаправленным механизмом токсического действия, в т. ч. канцерогенных, сумма отношений концентраций каждого из них к соответствующим ПДК не должна превышать единицу:

, где

С 1 ,…,С n - концентрации n веществ, обнаруживаемые в воде водного объекта;

ПДК1,…, ПДК n - ПДК тех же веществ.

6. Гигиенические требования к размещению, проектированию,
строительству, реконструкции и эксплуатации хозяйственных
и других объектов

6.1. Соблюдение настоящих санитарных правил обязательно при размещении, проектировании, вводе в эксплуатацию и эксплуатации хозяйственных или других объектов и проведении любых работ, способных оказать влияние на качество воды водных объектов.

6.2. Предпроектные и проектные материалы, представляемые в органы и учреждения государственной санитарно-эпидемиологической службы для заключения о соответствии их настоящим санитарным нормам и правилам, должны содержать:

· обоснование выбора района, пункта, площадки (трассы) для строительства, включая природные особенности территории (гидрологические, гидрогеологические и др.);

· данные о фоновом загрязнении водных объектов;

· качественные и количественные характеристики сбросов вредных веществ в водные объекты с результатами опытно-промышленных испытаний новых технологий, данными эксплуатации действующего аналога, материалами зарубежного опыта по созданию подобного производства;

· перечень и сроки выполнения водоохранных мероприятий, разрабатываемые на основе значений ПДК и ПДС вредных веществ и продуктов их трансформации с подтверждением их эффективности данными, полученными при эксплуатации отечественных и зарубежных аналогов;

· данные о вероятности залповых и аварийных сбросов в водные объекты, меры по их предупреждению и планы действий при их возникновении;

· расчеты ожидаемого (прогнозируемого) загрязнения водных объектов с учетом действующих, строящихся и намечаемых к строительству хозяйственных и иных объектов, а также рассредоточенных источников загрязнения, включая выпадение загрязнений из атмосферы;

· предложения по организации производственного контроля за качеством воды водных объектов (включая перечень контролируемых показателей), подверженных влиянию строящегося (реконструируемого) объекта.

6.3. Строительство хозяйственных, промышленных и других объектов, в т. ч. очистных сооружений, допускается по проектам, имеющим заключение органов и учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы об их соответствии настоящим санитарным нормам и правилам.

6.4. Не допускается ввод в эксплуатацию новых и реконструируемых хозяйственных и других объектов, которые не обеспечены мероприятиями и сооружениями для предотвращения или устранения существующего загрязнения поверхностных вод, без опробования, испытания и проверки работы всего оборудования, включая лабораторный контроль за качеством водных объектов.

6.5. Любое изменение технологических процессов, связанных с увеличением объема, изменением состава сточных вод, а также концентраций содержащихся в них веществ без заключения органов государственной санитарно-эпидемиологической службы не допускается.

6.6. Место выпуска сточных вод населенного пункта должно быть расположено ниже по течению, за его пределами с учетом возможного обратного течения при нагонных явлениях. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водные объекты должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических условий.

6.7. Сброс сточных и дренажных вод в черте населенных мест через существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами государственной санитарно-эпидемиологической службы. В этом случае нормативные требования, предъявленные к составу и свойствам сточных вод должны соответствовать требованиям, предъявляемым к воде водных объектов питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования.

6.8. При проектировании сооружений обеззараживания сточных вод выбирается метод (хлорирование, ультрафиолетовая обработка, озонирование и др.) с учетом эффективности обеззараживания и сравнительной опасности продуктов трансформации в соответствии с МУ 2.1.5.800-99 . Расчет допустимых сбросов сточных вод, подвергшихся обеззараживанию, должен быть выполнен с учетом количественного и качественного состава продуктов трансформации.

6.9. В случае строительства очистных сооружений, в т. ч. сооружений биологической очистки сточных вод, водопользователи обязаны обеспечить проведение пуско-наладочных работ в сроки, установленные приемочной комиссией. После выхода объекта на полную проектную мощность водопользователи обязаны обеспечить проведение лабораторных исследований качества воды водных объектов в створах, расположенных до и после выпуска сточных вод и передать результаты исследований в органы государственной санитарно-эпидемиологической службы для подтверждения соответствия объекта настоящим санитарным правилам, согласования ПДС и перечня контролируемых показателей.

6.10. Ввод в эксплуатацию объектов и сооружений допускается при наличии системы противоаварийных мер. В целях обеспечения безопасных условий водопользования населения на объектах и сооружениях, подверженных авариям, в т. ч. нефте- и продуктопроводах, нефте- и продуктохранилищах, нефтяных скважинах, буровых платформах, судах и других плавающих средствах, накопителях сточных вод, канализационных коллекторах и очистных сооружениях предприятий и т. п., должны разрабатываться и осуществляться противоаварийные мероприятия в соответствии с водным законодательством Российской Федерации, МУ 1.1.724-98 и с учетом рекомендаций, изложенных в международных Картах химической безопасности. Меры предупреждения и ликвидации аварийного загрязнения водных объектов согласовываются органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы и утверждаются в установленном порядке.

6.11. Для объектов, сбрасывающих сточные воды, устанавливаются нормативы предельно допустимых сбросов веществ в водные объекты (ПДС), которые утверждаются специально уполномоченными органами по охране окружающей природной среды только после согласования с органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы.

6.11.1. ПДС устанавливаются для каждого выпуска сточных вод и каждого загрязняющего вещества, в т. ч. продуктового трансформации, исходя из условия, что их концентрации не будут превышать гигиенические нормативы химических веществ и микроорганизмов в воде водного объекта в створе не далее 500 м от места выпуска.

6.11.2. При расчете ПДС ассимилирующая способность водных объектов не должна учитываться.

6.11.3. При наличии в сточных водах химических веществ, содержащихся в воде фонового створа (принятого для расчета ПДС) на уровне ПДК, в расчетах ПДС не должны учитываться процессы разбавления.

6.11.4. Временные сбросы (ВДС) химических веществ, устанавливаемые для действующих предприятий на период осуществления мер по достижению ПДС (на срок не более 5 лет), не должны создавать в расчетном створе концентрации, превышающие их максимально недействующие концентрации (МНК) по санитарно-токсикологическому признаку вредности.

6.11.5. При сбросе сточных вод в систему водоотведения населенного пункта или предприятия, ответственность за соблюдение нормативных требований к сбросу в водные объекты несет предприятие, сбрасывающее сточные воды в водный объект.

6.12. Водопользователи обязаны:

· проводить согласованные с органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы или по предписаниям указанных органов и учреждений организационно-технические, санитарно-эпидемиологические или иные мероприятия, направленные на соблюдение гигиенических нормативов качества воды водных объектов;

· обеспечивать проведение работ по обоснованию безопасности и безвредности для здоровья человека материалов, реагентов, технологических процессов и устройств, используемых при очистке сточных вод, в канализационных, гидротехнических сооружениях и других технических объектах, которые могут привести к загрязнению поверхностных вод;

· обеспечивать контроль состава сбрасываемых сточных вод и качества воды водных объектов;

· своевременно, в установленном порядке, информировать органы и учреждения государственной санитарно-эпидемиологической службы об угрозе возникновения, а также при возникновении аварийных ситуаций, представляющих опасность для здоровья населения или условий водопользования.

7. Требования к организации надзора и контроля за качеством воды водных объектов

7.1. В соответствии с требованиями настоящих санитарных правил, должен осуществляться государственный санитарно-эпидемиологический надзор и производственный контроль за составом сточных вод и качеством воды водных объектов питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования.

7.2. Производственный контроль за составом сточных вод и качеством воды водных объектов обеспечивается организациями и предприятиями, иными хозяйствующими субъектами, являющимися водопользователями, независимо от подчиненности и форм собственности, в лабораториях, аккредитованных (аттестованных) в установленном порядке.

7.3. Размещение пунктов контроля, перечень загрязняющих веществ, подлежащих контролю, а также периодичность проведения исследований и предоставления данных согласовываются с органами и учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы.

7.3.1. Перечень критериев для выбора приоритетных контролируемых показателей представлен в .

7.3.2. При установлении периодичности наблюдения должны быть учтены наименее благоприятные периоды (межень, паводки, максимальные попуски в водохранилищах и т. п.).

7.4. Ближайший к месту выпуска сточных вод пункт производственного контроля за сосредоточенным сбросом устанавливается не далее 500 м по течению от места сброса сточных вод на водотоках и в радиусе 500 м от места сброса на акватории - на непроточных водоемах и водохранилищах. При сбросе сточных вод в черте населенных мест указанный пункт контроля должен быть расположен непосредственно у места сброса.

7.5. В водохранилищах и нижнем бьефе плотины гидроэлектростанции, работающей в резком переменном режиме, при установлении пунктов контроля учитывается возможность воздействия на пункты водопользования обратного течения при смене режима работы или прекращении работы электростанции.

7.6. Результаты производственного контроля качества воды водных объектов представляются в органы и учреждения государственной санитарно-эпидемиологической службы по согласованной форме. Обобщенные за год результаты исследований качества воды водных объектов представляются с анализом причин динамики изменений за последние два года и мероприятиями по снижению загрязнения с конкретными сроками их выполнения.

7.7. Государственный санитарно-эпидемиологический надзор за качеством воды водных объектов осуществляют органы и учреждения государственной санитарно-эпидемиологической службы в плановом порядке и по санитарно-эпидемиологическим показаниям.

7.9. Контроль качества воды в трансграничных водных объектах осуществляется на основе межтерриториальных и международных соглашений с использованием согласованных критериев и методов оценки качества поверхностных вод.

7.10. Водопользователи обязаны предоставлять информацию органам и учреждениям государственной санитарно-эпидемиологической службы и населению о загрязнении водных объектов и прогнозируемом ухудшении качества воды, а также о принятом решении о запрещении или ограничении водопользования, осуществляемых мероприятиях.

Приложение1
(обязательное)

Общие требования к составу и свойствам воды водных объектов
в контрольных створах и местах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования

Примечания.

* Содержание в воде взвешенных веществ неприродного происхождения (хлопья гидроксидов металлов, образующихся при обработке сточных вод, частички асбеста, стекловолокна, базальта, капрона, лавсана и т. д.) не допускается.

** Для централизованного водоснабжения; при нецентрализованном питьевом водоснабжении вода подлежит обеззараживанию.

*** В случае превышения указанных уровней радиоактивного загрязнения контролируемой воды проводится дополнительный контроль радионуклидного загрязнения в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности;

Ai - удельная активность 1-го радионуклида в воде;

YBi - соответствующий уровень вмешательства для 1-го радионуклида (приложение П-2 НРБ-99).

Приложение 2
(рекомендуемое)

Критерии выбора приоритетных региональных показателей
для контроля качества воды водных объектов

В основе выбора приоритетных региональных показателей лежит ориентация на вещества, в наибольшей степени опасные для здоровья населения и наиболее характерные для сбрасываемых в водные объекты региона сточных вод. Сущность их выбора сводится к последовательному исключению из общего перечня поступающих в водоем загрязнений тех веществ, которые не приоритетны для контроля. В итоге качество воды водного объекта на региональном уровне оценивается как по общим показателям (), единым для всех водоемов страны, так и по дополнительному перечню приоритетных загрязнений, специфичных только для данного региона. Выбор приоритетных показателей водного объекта осуществляется учреждениями государственной санитарно-эпидемиологической службы по критериям, информация о которых имеется в распоряжении санитарных врачей региона или может быть получена из материалов обследования источников загрязнения, а также результатов анализов стоков и воды водных объектов. К таким критериям относятся:

· специфичность вещества для сточных вод, поступающих в водные объекты региона;

· степень превышения ПДК вещества в воде водного объекта;

· класс опасности и лимитирующий признак вредности (характеризуют одновременно кумуляцию, токсичность и способность вещества вызывать отдаленные эффекты);

· канцерогенность;

· частота обнаружения вещества в воде;

· тенденция к росту концентраций вещества в воде при долговременном наблюдении;

· биоразлагаемость;

· степень контакта вещества с населением (по численности населения, использующего водоем как источник питьевого водоснабжения или для рекреационных целей).

Гигиеническая надежность перечня приоритетных показателей повышается, если при его составлении учитываются дополнительные критерии, применение которых требует проведения специальных исследований в научных учреждениях или областных, или республиканских центрах государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Исследования включают определение уровней и спектра загрязнения сточных вод с привлечением всех современных методов контроля: хромато-масс-спектрометрии, жидкостной и газовой хроматографии для более полного выявления органических соединений и продуктов их трансформации, атомно-адсорбционной спектрофотометрии для идентификации ионов тяжелых металлов, а также поиск информации о свойствах и биологическом действии веществ в справочных изданиях, в т. ч., выпускаемых ВОЗ, и компьютерных банках данных.

К дополнительным критериям относятся:

· биоаккумуляция;

· стабильность (резистентность);

· трансформация с образованием более токсичных соединений;

· способность к образованию галогенсодержащих соединений при хлорировании;

· способность к накоплению в донных отложениях;

· кожно-резорбтивное действие;

· сравнительная выраженность отдаленных эффектов - канцерогенного, мутагенного, тератогенного, эмбриотоксического, аллергенного и гонадотоксического;

· комплексность воздействия на население из-за способности вещества к межсредовым переходам.

Дополнительные критерии могут применяться выборочно в зависимости от физико-химических характеристик веществ, состава и свойств сточных вод и воды водных объектов, а также условий водопользования населения региона.

Ориентация на приоритетные для данного региона загрязнения позволяет оптимизировать контроль качества воды водных объектов, сократив число определяемых показателей и сосредоточив основное внимание на веществах, действительно представляющих опасность для здоровья населения.

Термины и определения

Водопользование - юридически обусловленная деятельность граждан и юридических лиц, связанная с использованием водных объектов.

Водопользователи - граждане, индивидуальные предприниматели, юридические лица, использующие водный объект для любых нужд (в т. ч. для сброса сточных вод).

Госсанэпиднадзор - деятельность санэпидслужбы по предупреждению, обнаружению и пресечению нарушений законодательства Российской Федерации в области обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения в целях охраны здоровья населения и среды обитания.

Допустимая суточная доза (ДСД) - это количество вещества в воде, воздухе, почве или продуктах питания, в пересчете на массу тела (мг/кг массы тела), которое может поступать в организм раздельно или комплексно ежедневно на протяжении всей жизни без заметного риска для здоровья.

Зона рекреации водного объекта - водный объект или его участок с прилегающим к нему берегом, используемый для отдыха.

Зона санитарной охраны - территория и акватория, на которых устанавливается особый санитарно-эпидемиологический режим для предотвращения ухудшения качества воды источников централизованного питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения и охраны водопроводных сооружений.

Источник загрязнения вод - источник, вносящий в поверхностные или подземные воды загрязняющие вещества, микроорганизмы или тепло.

Качество воды - характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования.

Контроль качества воды - проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям.

Критерий качества воды - признак, по которому производится оценка качества воды по видам водопользования.

Лимитирующий признак вредности в воде - признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией вещества в воде.

Нецентрализованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение - использование подземных или поверхностных водоисточников для питьевых и бытовых нужд при помощи водозаборных устройств без разводящей водопроводной сети.

Нормы качества воды - установленные значения показателей качества воды по видам водопользования.

Обеззараживание сточных вод - обработка сточных вод с целью удаленияиз них патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов.

Ориентировочный допустимый уровень (ОДУ) - временный гигиенический норматив, разрабатываемый на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности и применяемый только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями.

Охрана вод от загрязнения - система мер, направленных на предотвращение, ограничение и устранение последствий загрязнения.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - максимальная концентрация вещества в воде, в которой вещество при ежедневном поступлении в организм в течение всей жизни не оказывает прямого или опосредованного влияния на здоровье населения в настоящем и последующих поколениях, а также не ухудшает гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимый сброс в водный объект (ПДС) - масса веществ или микроорганизмов в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе.

Примечание. Количественным критерием ПДС служат ПДК веществ; ПДС устанавливается в расчетном створе без учета ассимилирующей способности водного объекта.

Региональное нормирование подразумевает под собой установление безопасных уровней содержания химических веществ в объектах окружающей среды на основе ДСД с учетом реальной химической обстановки в результате хозяйственной деятельности (отрасли промышленности, применяемые в сельском хозяйстве ядохимикаты и т. п.) и других особенностей данного региона (например, характер питания).

Рекреационное водопользование - использование водного объекта или его участка для купания, занятия спортом и отдыха.

Санитарно-эпидемиологический контроль - деятельность санэпидслужбы по проверке соответствия санитарно-эпидемиологическим правилам, нормам и нормативам, как неотъемлемая часть государственного санитарно-эпидемиологического надзора.

Фоновый створ - контрольный пункт, расположенный выше по течению от сброса загрязняющих веществ.

Централизованная система питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения - комплекс инженерных сооружений для забора, подготовки, транспортирования и подачи потребителю питьевой воды.

Библиографические данные

1. СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

2. «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов хозяйственно-питьевого назначения».

4. ГН 2.1.5.689-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

5. ГН 2.1.5.690-98 «Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования».

6. СП 2.1.5.761 -99 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования». (Дополнение № 1 к).

9. СН 2.6.1. 758-99 «Нормы радиационной безопасности» (НРБ-99).

10. ГОСТ 2761-84 «Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора».

11. ГОСТ 17.1.5.02-80 «Гигиенические требования к зонам рекреации водных объектов».

12. СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».

13. «Правила пользования системами коммунального водоснабжения и канализацией в Российской Федерации».-№ 167 от 12.02.99.

14. «Организация и проведение санитарно-гигиенических мероприятий в зонах химических аварий». МУ 1.1.724-98.

15. «Организация госсанэпиднадзора за обеззараживанием сточных вод». МУ 2.1.5.800-99 .

В работе отражены основные результаты оценки качества вод Верхневолжского водохранилища за период 2011–2014 гг. Проведен анализ гидрохимических данных вод водохранилища. Выявлены приоритетные загрязняющие вещества, к которым относится марганец, железо общее, цветность, аммоний-ион, нефтепродукты. Приведены результаты расчета интегральных показателей качества воды: индексы ИЗВ (Индекс загрязнения воды), ИКВ (Общесанитарный индекс качества воды) и УКИЗВ (Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды). Проведена оценка качества вод Верхневолжского водохранилища. В целом качество вод Верхневолжского водохранилища по значению интегральных гидрохимических индексов оценено как вода «грязная» (по значению индекса ИЗВ), умеренно-загрязненная (по значению индекса ИКВ), вода очень загрязненная (по значению индекса УКИЗВ).

качество вод

Верхневолжское водохранилище

интегральные индексы качества

1. Верхневолжское водохранилище // Большая советская энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1969–1978. URL: www./enc-dic.com/enc_sovet/Verhnevolzhskoe_ vodohranilische-3512.html (дата обращения: 17.07.15).

2. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / под ред. Т.В. Гусевой. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2007. – 192 с.

3. Лазарева Г.А., Кленова А.В. Оценка экологического состояния Верхневолжского водохранилища по гидрохимическим показателям // Сборник трудов VII международной научной конференции молодых ученых и талантливых студентов «Водные ресурсы, экология и гидрологическая безопасность» (г. Москва, ИВП РАН, Российская академия естествознания, 11–13 декабря 2013 г.). – М., 2014. – C.173-176.

4. РД 52.24.643-2002 Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям – Росгидромет, 2002. – 21 с.

5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.

Качество вод водных объектов формируется под воздействием как природных, так и антропогенных факторов. В результате человеческой деятельности в водоемы может поступать много загрязнителей разной степени токсичности. Загрязняют водоемы стоки сельскохозяйственных и промышленных предприятий, сточные воды населенных пунктов. В современных условиях проблема обеспечения населения чистой водой становится все более актуальной, а исследование состояния водных объектов является одной из важнейших задач.

Целью данной работы является оценка качества вод Верхневолжского водохранилища с использованием интегральных показателей качества.

Объекты и методы исследования

Верхневолжское водохранилище создано в 1843 году (реконструировано в 1944- 47 гг.) и состоит из сообщающихся между собой озер Стерж, Вселуг, Пено и Волго. Водохранилище располагается на северо-западе Тверской области на территории Осташковского, Селижаровского и Пеновского районов. Площадь зеркала водохранилища составляет 183 км2, объем - 0,52 км3, длина - 85 км, наибольшая ширина 6 км. Протяженность береговой линии - 225 км. При высоком уровне воды, близком к нормальному подпорному уровню (206,5 м), водохранилище представляет единый водоем, а в межень при сильной сработке расчленяется на озера, слабо сообщающиеся между собой. Водные ресурсы Верхневолжского водохранилища используются в летний меженный период для регулирования уровней в верховьях Волги, а также для промышленных целей, коммунальных нужд, в сельском хозяйстве и животноводстве. Большое значение водохранилище имеет для отдыха, туризма и рыболовства .

При выполнении исследований были изучены 3 створа Верхневолжского водохранилища (створ оз. Волго, поселок Пено; створ оз. Волго, д. Девичье; створ Верхневолжский бейшлот) (Рис.1) по гидрохимическим показателям за период с 2011 по 2014 г.

Рисунок 1. Карта-схема станций отбора проб Верхневолжского вдхр.: 1 - створ оз. Волго, поселок Пено, 2 - створ оз. Волго, д. Девичье, 3 - створ Верхневолжский бейшлот

В работе были использованы данные, предоставленные Дубнинской Экоаналитической Лабораторией (ДЭАЛ) ФГВУ «Центррегионводхоз», по таким гидрохимическим показателям как: водородный показатель, цветность, аммоний-ион, нитрат-ион, нитрит-ион, фосфат-ион, железо общее, хлорид ион, сульфат-ион, марганец, магний, биохимическая потребность в кислороде, медь, цинк, свинец, нефтепродукты, растворенный кислород, никель.

Результаты исследования

Анализ гидрохимических данных показал, что для всех исследуемых створов Верхневолжского водохранилища характерно высокое содержание в воде марганца, железа общего и аммоний-иона, концентрации которых всегда превышали ПДКв, в отдельные периоды отмечены превышения ПДКв по нефтепродуктам. Концентрации этих веществ за исследуемый период изменялись незначительно .

Для оценки качества вод Верхневолжского водохранилища за 2011-2014 гг. были рассчитаны интегральные показатели качества вод: индексы ИЗВ (Индекс загрязнения воды), ИКВ (Общесанитарный индекс качества воды) и УКИЗВ (Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды). Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1

Значение индексов ИЗВ, ИКВ, УКИВЗ, класс качества вод, качественное и экологическое состояние вод в створах Верхневолжского водохранилища

Продолжение Таблицы 1

Гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) использовался в качестве основного комплексного показателя качества воды до 2002 г. Классификация качества воды по значениям ИЗВ, позволяет разделять поверхностные воды на 7 классов в зависимости от степени их загрязненности. Расчет ИЗВ проводится по шести ингредиентам: обязательные - растворенный кислород и БПК5, и 4 вещества, которые имели наибольшие относительные концентрации (Ci/ПДКi) . Основной недостаток этого способа оценки качества вод состоит в том, что учитывается небольшой спектр загрязняющих веществ.

Максимальные значения индекса ИЗВ во всех створах наблюдаются в зимне-весенний период, а минимальные - в осенний период. По значению индекса ИЗВ в 2011-2013 годах во всех створах качество вод оценивается как «грязная» (класс качества воды - 5). В 2014 г. в створе Верхневолжский бейшлот (№ 3) наблюдается ухудшение качества воды до 6 класса качества - «очень грязная», при этом в створах оз. Волго п. Пено (№1) и оз. Волго д. Девичье (№ 2) качество воды не изменилось (рис. 2).

Рисунок 2. Изменение значений индекса ИЗВ в створах водохранилища за 2011-2014 гг.

Для определения общесанитарного индекса качества воды (ИКВ) проводится балльная оценка (от 1 до 5 баллов). Баллы присваиваются каждому показателю, используемые для расчета, также учитывается вес показателя, после чего определяется величина ИКВ .

В целом по значениям индекса ИКВ на протяжении рассматриваемого периода (2011-2014 гг.) во всех створах воды на протяжении практически всего периода исследования за отдельным исключением характеризуются как «умеренно-загрязненные» (3 класс качества воды) (рис. 3).

Рисунок 3. Изменение значений индекса ИКВ в створах водохранилища за 2011-2014 гг.

Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) на сегодняшний день становится приоритетным при оценке качества вод. Классификация качества воды по значениям УКИЗВ позволяет разделять поверхностные воды на 5 классов в зависимости от степени их загрязненности . В отличие от ИЗВ при данном подходе к расчету определяется не только кратность превышения ПДК, но и определяется повторяемость случаев превышений нормативных значений. Данные расчета индекса УКИЗВ позволяют точнее отражать качество поверхностных вод.

По значению индекса УКИЗВ воды Верхневолжского водохранилища в течение наблюдаемого периода (2011-2014 гг.) во всех створах оценивается как «очень загрязненная» (3 класс, разряд «Б»), за исключением створа в створе оз. Волго п. Пено в 2014 году, где степень загрязненности воды характеризуется как «загрязненная» (3 класс, разряд «А») (рис. 4).

Рисунок 4. Изменение значений индекса УКИЗВ в створах водохранилища за 2011-2014 гг.

Отмечено увеличение значений индекса УКИВЗ в створах, расположенных ниже по течению водохранилища, и хотя они не выходят за рамки значений одного класса качества и разряда, это свидетельствует о незначительном ухудшении качества вод. В створах в районе д. Девечье и Верхневолжского бейшлота значение индекса в 2013 г. несколько выше, чем в остальные годы исследованного периода.

Выводы

Таким образом, в результате проведенной работы были определены приоритетные загрязняющие вещества и показатели вод Верхневолжского водохранилища, к которым относятся марганец, железо общее, цветность, аммоний-ион и нефтепродукты. Качество вод Верхневолжского водохранилища по значению индекса ИЗВ оценено как «грязная» (5 класс), по значению индекса ИКВ - как «умеренно-загрязненная» (3 класс), по значению индекса УКИЗВ - как вода «очень загрязненная» (3 класс, разряд «Б»). Применение индекса УКИЗВ дает более точную информацию о классе состояния поверхностных вод, т.к. при его расчете используются все гидрохимические показатели, определяемые в пробе.

Рецензенты:

Жмылев П.Ю., д.б.н., профессор кафедры экологии и наук о Земле факультета естественных и инженерных наук, ГБОУ ВО МО «Государственный университет “Дубна”», г. Дубна.

Судницин И.И., д.б.н., профессор кафедры экологии и наук о Земле факультета естественных и инженерных наук, ГБОУ ВО МО «Государственный университет “Дубна”», г. Дубна.

Библиографическая ссылка

10. Новиков Ю.В., Плитман С.И., Ласточкина К.С. и др. Оценка качества воды по комплексным показателям // Гигиена и санит. 1987. № 10. С. 7-11.

11. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений / Под ред. В.А. Абакумова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.

12. Шлычков А.П., Жданова Г.Н., Яковлева О.Г. Использование коэффициента стока загрязняющих веществ для оценки состояния рек // Мониторинг. 1996. №2.

Поступила в редакцию 03.05.05.

The survey of methods of a complex estimation of quality of surface waters

The survey of methods of a complex estimation of quality of surface waters is resulted. The opportunity of use of some of them for an estimation of quality of water objects of Udmurtiya is considered.

Гагарина Ольга Вячеславовна Удмуртский государственный университет 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1 (корп. 4)

E-mail:ogagarina@udm. ru

источником питьевого водоснабжения, характеризующегося слабопроточным режимом и подверженного процессам эфтрофирования, необходима оценка качества воды, сочетающая гидрохимические, бактериологические и гидробиологические показатели. В данном случае отдаем предпочтение методам первой группы.

Кроме всего прочего, оценка качества поверхностных вод также зависит и от целей исследования. Если мы хотим получить приближенную картину химического загрязнения природных вод, то нам действительно достаточно оценки качества воды с помощью ИЗВ. Если же перед нами стоит цель охарактеризовать водный объект как экосистему, то одних гидрохимических характеристик недостаточно, необходимо вводить и гидробиологические показатели.

В завершение стоит заметить, что применение какой-либо выбранной комплексной оценки качества воды в каждом конкретном случае требует дополнительных исследований для более полной разработки практичной и универсальной системы оценки качества природных вод.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белогуров В.П., Лозанский В.Р., Песина С.А. Применение обобщенных показателей для оценки загрязненности водных объектов // Комплексные оценки качества поверхностных вод. Л., 1984. С. 33-43.

2. Былинкина А.А., Драчев С.М., Ицкова А.И. О приемах графического изображения аналитических данных о состоянии водоемов // Материалы 16-го гидрохим. совещ. Новочеркасск, 1962. С. 8 - 15.

3. Временные методические указания по комплексной оценке качества поверхностных и морских вод. Утв. Госкомгидрометом СССР 22.09.1986 г.

4. № 250-1163. М., 1986. 5 с.

5. Гурарий В.И., Шайн А.С. Комплексная оценка качества воды // Проблемы охраны вод. Харьков, 1975. Вып.6. С. 143-150.

6. Драчев С.М. Борьба с загрязнением рек, озер, водохранилищ промышленными и бытовыми стоками. М.; Л.: Наука, 1964. 274 с.

7. Емельянова В.П., Данилова Г.Н., Колесникова Т.Х. Оценка качества поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям //Гидрохимические материалы. Л.:Гидрометеоиздат, 1983. Т.88. С. 119-129.

8. Жукинский В.Н., Оксиюк О.П., Олейник Г.Н., Кошелева С.И. Критерии комплексной оценки качества поверхностных пресных вод // Самоочищение и биоиндикация загрязненных вод. М.: Наука, 1980. С. 57 - 63.

9. Методические основы оценки антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. А.В. Караушева. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 175 с.

В зависимости от значений комплексных оценок W авторы предлагают 4 уровня загрязнения водоемов (см. табл. 4).

Таблица 4

Степень загрязнения водоемов в зависимости от значений комплексных показателей W, рассчитанных по лимитирующим признакам вредности

Уровень загрязнения Критерий загрязнения по величинам комплексных оценок

Органо- лепти- ческий W) Санитар- ный режим ТО Санитарно-токсикологический ^ст) Эпидемо- логический ТО

Допустимый 1 1 1 1

Умеренный 1,0 - 1,5 1,0 - 3,0 1,0 - 3,0 1,0 - 10,0

Высокий,0 2, 1 ,5 3,0 - 6,0 3,0 - 10,0 10,0 - 100,0

Чрезвычайно высокий > 2,0 > 6,0 > 10,0 > 100,0

Достоинством данной методики является не только более полный учет гидрохимических показателей качества воды, но и то, что в отличие от вышеперечисленных показателей ИЗВ и КИЗ в данном случае учитываются еще и бактериологические показатели. Это особенно важно для водоемов хозяйственно-питьевого и рекреационного назначения. Однако при оценке качества воды по данной методике обращают на себя внимание два момента: во-первых, отсутствует четкое определение приоритетных показателей микробного загрязнения. Вероятнее всего, для водоемов, являющихся источниками питьевого водоснабжения, такого как Ижевский пруд, в качестве таковых можно предложить следующие: число термотолерантных колиформных бактерий, число колифагов, наличие возбудителей кишечных инфекций. Каждый из этих показателей уже в отдельности может выступать в качестве эпидемиологического критерия. Во-вторых, авторы предлагают всего 4 градации уровня загрязнения, что не всегда достаточно при работе с водными объектами (или их участками), отличающимися разным уровнем антропогенной нагрузки.

В заключение хочется подчеркнуть, что при разработке комплексных показателей качества воды надо исходить из особенностей гидрологического режима, климатических, почвенных условий водосбора, а также вида водопользования. Так, для Ижевского водохранилища, являющегося

класс качества воды. Таким образом, возникает непонятная ситуация - или мы вводим в расчет все гидрохимические показатели, по которым имеются анализы воды, или только 5-6 особенно «наболевших» для данного водоема.

Практический опыт показывает, что такой субъективный фактор, как количество ингредиентов, по которым производится оценка качества воды, может оказать влияние на результат. Для водных объектов, испытывающих значительное антропогенное влияние, с введением в расчет КИЗ большего количества ингредиентов класс качества воды ухудшается.

По нашему мнению, более верный подход к оценке качества воды, который бы позволил избежать субъективизма, сводится к методам, где в расчетах участвуют обязательные показатели, объединенные в группы по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ). Одним из таковых является метод оценки качества воды Ю.В.Новикова с соавторами , которые предлагают рассчитывать комплексную оценку уровня загрязнения по каждому лимитирующему признаку вредности. При этом используются четыре критерия вредности, по каждому из которых сформирована определенная группа веществ и специфических показателей качества воды:

Критерий санитарного режима (Wc), когда учитывают растворенный кислород, БПК5, ХПК и специфические загрязнения, нормируемые по влиянию на санитарный режим;

Критерий органолептических свойств (^ф), когда учитывают запах, взвешенные вещества, ХПК и специфические загрязнения, нормируемые по органолептическому признаку вредности;

Критерий опасности санитарно-токсикологического загрязнения (Wcm): учитывают ХПК и специфические загрязнения, нормируемые по санитарно-токсикологическому признаку;

Эпидемиологический критерий (W,), учитывающий опасность микробного загрязнения.

Одни и те же показатели могут входить одновременно в несколько групп. Комплексная оценка вычисляется отдельно для каждого лимитирующего признака вредности (ЛПВ) Wc, W,/,. Wcm и W, по формуле

W= 1 + ^---------------

где W - комплексная оценка уровня загрязнения воды по данному ЛПВ,я -число показателей, используемых в расчете; N - нормативное значение единичного показателя (чаще всего N = ПДКг). Если 6 i < 1, то есть концентрация менее нормативной, то принимается 6 i = 1.

Таблица 3

Классификация качества воды водотоков по величине комбинаторного индекса загрязненности

Класс каче- ства Разряд класса качеств а Характе ристика состоян ия загрязн енности Величина комбинаторного индекса загрязненности (КИЗ)

без учета числа лимитирующих показателей загрязненности (ЛПЗ) с учетом числа лимитирующих показателей загрязненности

1 ЛПЗ (k=0,9) 2 ЛПЗ (k=0,8) 3 ЛПЗ (k=0,7) 4 ЛПЗ (k=0,6) 5 ЛПЗ (k=0,5)

I слабо загрязн енная

II - загрязн енная (1п; 2п] (0,9n; 1,Bn] (0,Bn; 1,6n] (0,7n; 1,4n] (0,6n; 1,2n] (0,5n; 1,0n]

III грязная (2п; 4п] (1,Bn; 3,6n] (1,6n; 3,2n (1,4n; 2,Bn] (1,2n; 2,4n] (1,0n; 1,5n]

III а грязная (2п; 3п] (1,Bn; 2,7n] (1,6n; 2,4n] (1,4n; 2,1n] (1,2n; 1,Bn] (1,0n; 1,5n]

III б грязная (3п; 4п] (2,7n; 3,6n] (2,4n; 3,2n] (2,1n; 2,Bn] (1,Bn; 2,4n] (1,5n; 2,0n]

IV очень грязная (4п; 11п] (3,6n; 9,9n] (3,2n; B,Bn] (2,Bn; 7,7n] (2,4n; 6,6n] (2,0n; 5,5n]

IV а очень грязная (4п; 6п] (3,6n; 5,4n] (3,2n; 4,Bn] (2,Bn; 4,2n] (2,4n; 3,6n] (2,0n; 3,0n]

IV б очень грязная (6п; 8п] (5,4n; 7,2n] (4,Bn; 6,4n] (4,2n; 5,6n] (3,6n; 4,Bn] (3,0n; 4,0n]

IV в очень грязная (8п; 10п] (7,2n; 9,0n] (6,4n; B,0n] (5,6n; 7,0n] (4,8n; 6,0n] (4,0n; 5,0n]

IV г очень грязная (10п; 11п] (9,0n; 9,9n] (B,0n; B,Bn] (7,0n; 7,7n] (6,0n; 6,6n] (5,0n; 5,5n]

Далее производится суммирование обобщенных оценочных баллов всех определяемых в створе загрязняющих веществ. Так как при этом учитываются различные комбинации концентраций загрязняющих веществ в условиях их одновременного присутствия, В.П.Емельянова с соавторами и назвали этот комплексный показатель комбинаторным индексом загрязненности.

По величине комбинаторного индекса загрязненности и числу учтенных в оценке ингредиентов качества воды воду относят к тому или иному классу качества. Выделяют четыре класса качества воды: слабо загрязненная, загрязненная, грязная, очень грязная. Поскольку третий и четвертый классы качества воды характеризуются более широкими, чем первый и второй, диапазонами колебаний величины КИЗ и значительно различающаяся загрязненность воды оценивается одинаково, попадая в один и тот же класс, авторы вводят в эти классы разряды качества (табл.3).

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ).

В тех случаях, когда вода очень сильно загрязнена одним или несколькими веществами, но имеет удовлетворительные характеристики по остальным, при получении КИЗ происходит сглаживание высоких величин одних показателей за счет низких величин по другим показателям. Для устранения этого в градации качества вводится коэффициент запаса к, которым преднамеренно занижаются количественные выражения градаций качества в зависимости от числа лимитирующих показателей загрязненности и уменьшаются с возрастанием числа последних (от 1 при отсутствии ЛПЗ до 0,5 при 5 ЛПЗ). Таким образом, при наличии в воде водного объекта лимитирующих показателей загрязненности класс качества воды определяется с учетом коэффициента запаса. В случае присутствия в воде более пяти ЛПЗ, либо при величине КИЗ более 11 п вода характеризуется как «недопустимо грязная» и рассматривается вне предлагаемой классификации.

Итак, при расчете КИЗ по сравнению с ИЗВ, кроме кратности превышения ПДК, учитывается еще повторяемость превышения ПДК. Это весьма важное дополнение хотя и усложняет оценку качества воды (при простоте расчетов требуется значительная обработка материала), но делает логически завершенным представление о загрязненности водного объекта.

Однако, как было указано выше, авторы данного метода не ограничивают количество ингредиентов, участвующих в расчете КИЗ. Хотя, как показывает практический опыт, при оценке качества воды водных объектов, подверженных высокой антропогенной нагрузке (реки и водоемы в черте города), чем больше ингредиентов участвует в расчете КИЗ, тем хуже

следующий метод оценки качества воды при помощи комбинаторного индекса загрязненности (в дальнейшем - КИЗ), предложенного В.П.Емельяновой с соавторами .

Определение КИЗ осуществляется по следующей формуле:

где Ч, - обобщенный оценочный балл.

Расчет КИЗ проводится в несколько этапов. Вначале устанавливается мера устойчивости загрязненности (по повторяемости случаев превышения ПДК):

где Н - повторяемость случаев превышения ПДК по 1-му ингредиенту; NПдК -число результатов анализа, в которых содержание 1-го ингредиента превышает его предельную допустимую концентрацию; N - общее число результатов анализа по,-му ингредиенту.

По признаку повторяемости можно выделить качественные характеристики загрязненности, которым затем присуждаются количественные выражения в баллах.

Второй этап установления уровня загрязненности основан на определении показателя кратности превышения ПДК

где К - кратность превышения ПДК по і-му ингредиенту; С, - концентрация і-го ингредиента в воде водного объекта, мг/л; СПдК - предельная допустимая концентрация і-го ингредиента, мг/л.

При анализе загрязненности воды водных объектов по кратности превышения нормативов отдельным загрязняющим веществом выделяются качественные характеристики загрязненности, которым присваиваются количественные выражения градаций в баллах.

Сочетая первую и вторую ступени классификации воды по каждому из учитываемых ингредиентов, получаем обобщенные характеристики загрязненности, условно соответствующие мере их влияния на качество воды за определенный промежуток времени. Качественным обобщенным характеристикам присвоены обобщенные оценочные баллы Б, полученные как произведение оценок по отдельным характеристикам.

Таблица 2

Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения

Воды Значения ИЗВ Классы качества вод

Очень чистые до 0,2 I

Чистые 0,2-1,0 II

Умеренно загрязненные 1,0-2,0 III

Загрязненные 2,0-4,0 IV

Г рязные 4,0-6,0 V

Очень грязные 6,0-10,0 VI

Чрезвычайно грязные >10,0 VII

Относительно последнего условия хотелось бы отметить следующее. В середине 90-х гг. А.П. Шлычковым с соавторами был предложен ИЗВ с учетом водности (в дальнейшем - ИЗВ*). Расчет ИЗВ* производится по следующей формуле:

А Х"™4 * Х-"факт

ИЗВ * = ИЗВ К = - £

Числитель в данном выражении представляет собой наблюдаемый сток ингредиентов, вносящих основной вклад в загрязнение, а знаменатель -его предельно допустимый сток в средний по водности год. И если загрязненность зарегулированных речных систем (пример - р. Иж) может быть охарактеризована с помощью ИЗВ, то на реках, характеризующихся постоянным определением расходов, расчет степени загрязненности водного объекта за год должен идти с поправкой на водность в данном году. Наблюдения показывают, что на реках, попадающих под основное влияние неорганизованных источников загрязнения, находящихся на водосборе, в многоводные годы и сезоны года (весна) ИЗВ* превышает просто ИЗВ. Другая картина характерна для рек, принимающих организованные сбросы сточных вод или загрязненные притоки (для которых опять-таки основной источник загрязнения - организованное отведение стоков). В этом случае ИЗВ* в многоводные годы, наоборот, ниже, чем ИЗВ. Объясняется это лучшим разбавлением организованно поступающих в русла рек загрязнителей от постоянных источников загрязнения.

Явное преимущество ИЗВ - быстрота расчетов, сделавшая этот показатель одним из наиболее распространенных. Однако, основываясь только на гидрохимических показателях, он может использоваться для приближенной оценки современного состояния водного объекта, как и

Однако в действующем варианте СанПиН 2.1.5.980-00 такая гигиеническая классификация уже отсутствует.

Вторую группу методов по оценке качества воды составляют методы, основанные на использовании обобщенных числовых характеристик -комплексных индексов качества воды. Одним из наиболее часто применяемых в системе оценки качества поверхностных вод является гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ), установленный Госкомгидрометом СССР . Этот индекс представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов (как правило, их 6):

где С - концентрация компонента (в ряде случаев - значение физикохимического параметра); п - число показателей, используемых для расчета индекса, п = 6; ПДК - установленная величина норматива для

соответствующего типа водного объекта.

Таким образом, ИЗВ рассчитывается как среднее из 6 индексов: О2, БПК5 и четырем загрязнителям, чаще всего превышающим ПДК. Вызвано это тем, что загрязнение водного объекта может быть обусловлено превышением ПДК одним-двумя веществами, а содержание других по сравнению с ними незначительно, и в результате усреднения мы можем получить заниженные значения ИЗВ. Для устранения этого недостатка надо учитывать именно приоритетные загрязнители водных объектов. Для водных объектов Удмуртии они представлены содержанием органического вещества, железа общего, азота аммонийного, нефтепродуктов, меди, цинка. Одним из постоянных индексов при расчете ИЗВ является содержание растворенного кислорода. Оно нормируется с точностью до наоборот: вместо отношения С/ПДКг- подставляется обратная величина. В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (табл. 2).

При этом устанавливается требование, чтобы индексы загрязнения воды сравнивались для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени и т.д.), а также с учетом фактической водности текущего года.

Биомасса фитопланктона - структурный гидробиологический показатель; при величинах 5,0 г/м3 фитопланктон способствует самоочищению вод; более высокие значения характерны для массового развития фитопланктона («цветение» воды), последствиями которого является ухудшение санитарно-биологического состояния и качества вод.

Фитомасса нитчатых водорослей дает представление о реальной и потенциальной возможности ухудшения качества вод, так как разложение фитомассы нитчатых водорослей является причиной загрязнения вод органическими веществами, повышения численности бактерий . Оценивается по величинам для всей площади, на которой развиваются эти водоросли.

Индекс самоочищения / самозагрязнения (Л/Я). Отношение валовой продукции к суммарной деструкции планктона за сутки является функциональным гидробиологическим показателем. Низкие значения индекса (менее 1) свидетельствуют о превышении потребления кислорода над его продуцированием, в результате чего создается неблагоприятный для переработки загрязнений кислородный режим. Значения выше единицы характеризуют интенсивно идущие процессы окисления органического вещества. Вместе с тем при регулярном превышении продукции над деструкцией (Л/Я>1) происходит биологическое загрязнение за счет первично продуцированного остаточного органического вещества.

Для выявления влияния на качество воды водоемов производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод в комплексную оценку В.Н. Жукинским с соавторами была включена схема биотического индекса оценки качества воды, принятая в Англии. «Большими

достоинствами последней являются: комбинированный учет видового

разнообразия организмов, преобразование качественных характеристик в количественные (баллы или индексы), чувствительность к загрязнениям невыясненного происхождения и простота использования; недостатком -ограничение таксонов-индикаторов... В связи с этим в предлагаемой системе не заполнена графа ’’Таксоны-индикаторы’’» . При использовании этой оценки качества воды применительно к Ижевскому пруду требуется подбор специфичных для данного водоема таксонов-индикаторов, что, впрочем, является сферой деятельности гидробиологов и требует специального рассмотрения.

Довольно удачная попытка дать классификацию воды по степени загрязненности для водоемов хозяйственно-питьевого и рекреационного назначения предпринималась и на уровне нормативных документов. Так, в СанПиН 4630-88 приводится гигиеническая классификация водных объектов.

комплексной оценки качества воды водоемов, и дополнив их, тем самым расширить рамки оценки качества воды. Одной из наиболее успешных в этой области является разработка комплексной оценки качества поверхностных пресных вод (ранний вариант), предложенная В.Н. Жукинским с соавторами . Оценивается в ней степень загрязненности водоема с учетом эфтрофирования водоемов, что актуально для Ижевского водохранилища. В данной классификации наряду с гидрохимическими показателями качества воды (рН, азот аммонийный, нитратный, фосфаты, процент насыщения воды растворенным кислородом, окисляемость перманганатная и бихроматная, БПК5) используются и бактериологические показатели: биомасса

фитопланктона и нитчатых водорослей, индекс самоочищения. Остановимся на характеристике этих важных показателей.

Таблица 1

Система коэффициентов для выведения общего значения показателя

Наименование показателя Степень загрязнения

Очень чистые Чистые Уме- ренно загряз- ненные Загряз- ненные Гряз- ные Очень грязные

Азот аммонийный 0 і 3 6 12 15

БПК5 и токсические вещества 0 і 5 8 12 15

Радиоактивность общая 0 і 3 5 15 25

Титр кишечной палочки 0 2 4 10 15 30

Запах 0 і 2 8 10 20

Внешний вид 0 і 2 6 8 10

Средне- суммарный коэффициент загрязнения 0-1 2 3-4 5-7 8-10 >10

некоторых тяжелых металлов (марганец, хром), нефтепродукты, азот аммонийный, фосфаты, БПК5, коли-индекс, запах воды.

Таким образом, авторы вышеприведенной классификации качества воды выявили те показатели, которые, по их мнению, чаще всего должны использоваться при изучении водоемов. Весьма необходимыми (можно даже сказать насущными) являются эти показатели и для характеристики санитарного состояния водных объектов Удмуртии, особенно тех, что находятся в сельской местности, где основными источниками загрязнения являются либо неорганизованные источники - поверхностный сток с объектов животноводства и от села, либо организованные - отведение в водные объекты неочищенных хозяйственно-бытовых сточных вод.

Весьма важным показателем санитарного состояния водоемов является содержание токсических веществ. «В качестве показателя степени загрязнения водоемов по содержанию токсических веществ можно принять отношение количества токсических веществ, найденных аналитически, к допустимым концентрациям, согласно существующим нормативам» .

К сожалению, С.М.Драчев не уточняет, какие именно токсические вещества могут выступать в качестве показательных, вероятнее всего, те, по которым отмечаются более частые превышения санитарно-гигиенических нормативов. Относительно водных объектов нашей республики таковым может являться содержание железа общего, меди, цинка, хрома.

Каждому из показателей авторами данного метода придается приоритет - цифровое значение, соответствующее важности и значимости данного фактора. Если по различным показателям классификация водоема неоднозначна (одно и то же состояние воды по разным показателям может быть отнесено к различным классам качества, что является недостатком данных методов), то необходимо рассчитать общий показатель загрязнения путем усреднения числовых значений условных приоритетов. Коэффициенты для подсчета общего показателя и группировка водоемов по сумме признаков приведены в табл. 1.

Несмотря на то что с помощью данной классификации попытались дать оценку санитарного состояния воды водоемов (пока речь еще не идет о комплексной оценке качества воды), нельзя не признать удачным выбор приоритетных показателей: титр кишечной палочки, запах, БПК5, азот аммонийный и внешний вид водоема у места взятия проб (по степени загрязнения нефтью). Естественно, что почти за полвека, прошедших после появления данной классификации, расширились и знания в этой области и технические средства проведения мониторинга качества воды. Поэтому все перечисленные показатели можно взять лишь за основу при разработке

принятый в международном стандарте качества питьевой воды (1958 г.). Последний показатель представляет собой отношение количества одноклеточных организмов, не содержащих хлорофилла (В), к общему количеству организмов, включая содержащие хлорофилл (А), выраженное в процентах : БПЗ = 100* В / (А + В); органолептических показателей (прозрачность, содержание взвешенных веществ, запах воды, внешний вид поверхности воды).

показателем может быть взята суммарная ^-активность, поскольку в отношении данного определения имеется наибольшее количество аналитических материалов” .

В качестве главных показателей А.А. Былинкиной с соавторами были рекомендованы пять следующих показателей: титр кишечной палочки, запах, БПК5, азот аммонийный и внешний вид водоема у места взятия проб (по степени загрязнения нефтью).

Впоследствии в литературе появилось много предложений по выбору основных показателей для оценки качества воды. Одни авторы предлагали использовать все показатели, для которых установлены ПДК. Другие использовали в расчетах ограниченное число показателей (в среднем 9 - 16) .

Идеальным вариантом было бы использование всех показателей, но это невыполнимо в реальных условиях. Необходимо выбрать показатели для обязательного наблюдения. Почти все авторы с небольшими вариациями сходятся на следующей группе: взвешенные вещества, растворенный

кислород, биохимическое потребление кислорода (БПК), рН, коли-индекс, №+, N0^, хлориды, сульфаты.

Предложения комплексной оценки качества воды на основе такого сокращения списка (или какого-либо из его расширенных вариантов) базируются на использовании принципа репрезентативности , согласно которому загрязняющие вещества делят на две группы: репрезентативные и фоновые. Первую группу определяют систематически, а вторую - относительно редко. В число репрезентативных специально отбираются загрязнения, концентрации по которым, исходя из местных условий, могут значительно превышать ПДК. В качестве фона рассматриваются вещества обязательной группы (их может быть 15-20). Например, для Ижевского водохранилища, расположенного в черте города и принимающего производственные и бытовые сточные воды, а также поверхностный сток с городской черты, в число репрезентативных следует включать соединения

УДК 504.4.054 О.В. Гагарина

ОБЗОР МЕТОДОВ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Приводится обзор методов комплексной оценки качества поверхностных вод. Рассматривается возможность использования некоторых из них для оценки качества водных объектов Удмуртии.

Ключевые слова: качество воды, оценка качества воды, показатели качества воды, классы качества воды.

Существующие на сегодняшний день методы комплексной оценки загрязненности поверхностных вод принципиально разделяют на две группы: к первой относят методы, позволяющие оценивать качество воды по совокупности гидрохимических, гидрофизических, гидробиологических, микробиологических показателей; ко второй группе - методы, связанные с расчетом комплексных индексов загрязненности воды.

В первом случае вода по качеству разделяется на классы с различной степенью загрязнения. Этот метод в оценке состояния водоемов имеет давнюю историю. Еще в 1912 г. в Англии подобная классификация была предложена Королевской комиссией по сточным водам. Правда, тогда были использованы в основном химические показатели. Согласно внешним признакам загрязнения водоемы были разделены на шесть групп: очень чистые, чистые, довольно чистые, сравнительно чистые, сомнительные и плохие. В качестве показателей тогда были взяты БПК5, окисляемость, аммонийный, альбуминоидный и нитратный азот, взвешенные вещества, хлор-ион и растворенный кислород. Кроме того, учитывались запах, мутность воды, наличие или отсутствие рыб, характер водной растительности. Наибольшее значение придавалось величине БПК.

В 1962 г. в СССР А. А. Былинкиной с соавторами была предложена классификация водоемов по химическим, бактериологическим и гидробиологическим признакам и физическим свойствам. Она явилась первой наиболее совершенной разработкой в этом направлении, заложившей основы широко распространившейся шестибалльной шкалы классификации водоемов. Оценка качества воды осуществляется с использованием химических показателей (содержание растворенного кислорода, рН, БПК5, окисляемость, аммонийный азот, содержание токсичных веществ); бактериологических и гидробиологических показателей (коли-титр, коли-индекс, количество сапрофитных организмов, количество яиц гельминтов, сапробность и биологический показатель загрязнения, или индекс Хорасавы,

Поверхностные воды суши - воды, которые текут (водотоки) или собираются на поверхности земли (водоёмы). Различаются морские, озерные, речные, болотные и другие воды. Поверхностные воды постоянно или временно находятся в поверхностных водных объектах. Объектами поверхностных вод являются: моря, озёра, реки, болота и другие водотоки и водоёмы. Различают солёные и пресные воды суш.

Образование поверхностных вод - сложный процесс. Потоки, низвергающиеся с неба в виде дождя или снега - это испарившаяся из морей и океанов вода. От характера местности, по которой она течет под действием силы тяжести (одновременно вода является сильнейшим разрушителем той части земной коры, находящейся выше уровня моря), зависит маршрут, по которому она, собираясь в ручьи и реки, устремляется снова к морю. Таким образом, завершается одна крупная фаза гидрологического цикла.

Стекая по поверхности, вода захватывает и переносит нерастворимые минеральные частицы песка и почвы, часть из них она оставляет по дороге, часть переносит к морю, а какие-то вещества растворяются в ней.

Поверхностные воды, проходя по неровной местности и падая со скал, насыщаются кислородом воздуха, его соединения с органическими и неорганическими веществами, вымытыми из суши конкретной местности и солнечный свет поддерживают большое разнообразие форм жизни в виде водорослей, грибов, бактерий, мелких ракообразных и рыб.

Кроме того, русла многих рек бывают покрыты деревьями, тех районов, по которым они протекают, если берега рек покрыты лесами. Опавшие листья и хвоя деревьев попадают в реки, они играют большую роль в наполнении воды биологическим содержанием. После попадания в воду они растворяются в ней. Именно этот материал в дальнейшем становится основной причиной загрязнения ионообменных смол, которые используют для очистки воды.

Физические и химические свойства загрязнений поверхностных вод постепенно меняются с течением времени. Внезапные природные катаклизмы могут привести к резкому изменению в короткий срок состава поверхностных источников воды. Химия поверхностных вод меняется также в зависимости от сезона, например, в периоды сильных дождей и таяния снега (период большого паводка, когда уровень в реках резко поднимается). Это может оказать благоприятное или неблагоприятное влияние на характеристики воды, в зависимости от геохимии и биологии местности.

Химия поверхностных вод также меняется в течение года в несколько циклов засухи и дождей. Длительные периоды засухи серьезно влияют на нехватку воды для промышленного использования. В местах, где реки впадают в моря, возможно попадание соленой воды в реку в период засухи, что создает дополнительные проблемы. Промышленные пользователи должны ориентироваться на изменчивость поверхностных вод, обязательно учитывать при проектировании очистных сооружений и разработке других программ.

Качество поверхностных вод зависит от сочетания климатических и геологических факторов. Основным климатическим фактором является количество и частота осадков, а также экологическая ситуация в регионе. Выпадающие осадки несут с собой определенное количество нерастворенных частиц, таких как пыль, вулканический пепел, пыльца растений, бактерии, грибковые споры, а иногда и более крупные микроорганизмы. Океан является источником разных солей, растворенных в дождевой воде. В ней можно обнаружить ионы хлорида, сульфата, натрия, магния, кальция и калия. Промышленные выбросы в атмосферу также "обогащают" химическую палитру, в основном за счет органических растворителей и оксидов азота и серы, являющихся причиной выпадения "кислотных дождей". Вносят свою лепту и химикаты, применяемые в сельском хозяйстве. К числу геологических факторов относится структура русла рек. Если русло образовано известняковыми породами, то вода в реке, как правило, прозрачная и жесткая. Если же русло из непроницаемых пород, например гранита, то вода будет мягкой, но мутной за счет большого количества взвешенных частиц органического и неорганического происхождения. В целом поверхностные воды характеризуются относительной мягкостью, высоким содержанием органики и наличием микроорганизмов.

К поверхностным водам относят водотоки, водоемы, болота и ледники. В водотоках естественных (реки, ручьи) и искусственных (каналы), происходит движение воды по руслу в направлении общего уклона поверхности. Водотоки могут быть постоянными или временными (пересыхающими или перемерзающими).

Водоем - это скопление вод в естественной (озеро) или искусственной (водохранилище, пруд) впадине, сток из которой отсутствует или замедлен. Лишь малая часть гидросферы содержится в реках, примерно в четыре раза меньше, чем в болотах, и в шестьдесят раз менее, чем в озерах.

Значение рек в водном круговороте неизмеримо больше, чем воды в них содержится, поскольку вода в реках обновляется в среднем каждые 19 дней.

Для сравнения - в болотах полное обновление воды происходит за 5 лет, в озерах – за 17 лет.

Благодаря проточности воды реки лучше насыщаются кислородом и качество воды здесь лучше. Именно по берегам рек возникали и первые поселения людей.

Реки длительное время служили и основными транспортными артериями и оборонительными рубежами, были источниками воды и рыбы. Рекой обычно называют естественный постоянный водный поток, протекающий в разработанном им углублении (русле). Речные долины - вытянутые углубления на земной поверхности, выработанные постоянными водными потоками. Все речные долины имеют склоны и ровное дно. Водный поток постоянно несет множество продуктов размыва, которые откладывает в днище долины или выносит в море. Речные наносы называют аллювием. Особенно много аллювия накапливается в днищах долин в нижних течениях рек, где меньше всего уклоны поверхности. Во время таяния снега часть днища (пойма) заливается полыми водами. Речной поток всегда стремится углубить свое русло до определенного уровня. Этот уровень называется базисом эрозии. Для реки базисом эрозии служит уровень моря, озера или другой реки, куда эта река впадает. Река постоянно углубляет свое русло и наступает такое время, когда в половодье река уже не может больше затапливать свою пойму. Река начинает разрабатывать новую пойму на более низком уровне, а старая пойма превращается в террасу - высокую ступень в днище речной долины. Чем древнее и крупнее река, тем больше террас можно насчитать в ее долине.

В действительности река - это сложное природное образование (система), состоящее из множества элементов. Территория, с которой речная система собирает свои воды, называется речным бассейном. Между соседними речными бассейнами проходит граница - водораздел.

Самый большой бассейн имеет река Амазонка, она является и самой многоводной рекой (среднегодовой сток равен 220 000 куб. м/сек).

Густота речной сети зависит от многих факторов: в первую очередь, от общего увлажнения территории - чем оно больше, тем больше густота рек, как например, в тундре и лесных зонах; от рельефа и геологического строения территории - в районах распространения растворимых и трещиноватых (карстующихся) известняков речная сеть редкая, а реки, как правило, мелкие и пересыхающие.

Все реки имеют начало и конец. Начало реки, место, где появляется постоянное русло водотока, называется истоком. Истоком может быть озеро, болото, родник или ледник.

Устье - место впадения реки в море, озеро или одной реки в другую. У ряда крупных северных рек устья имеют вид узких воронкообразных заливов - они называются эстуариями. В эстуариях речные наносы под действием волн и течений выносятся в море. Крупные эстуарии имеют такие реки, как Конго в Африке, Темза и Сена в Европе, а также российские реки Енисей и Обь. В отличие от них, в дельтах, наоборот, реки буквально блуждают, впадая в море, среди собственных наносов, разбиваясь на многочисленные рукава и протоки. Крупнейшие дельты имеют реки - Амазонка, Хуанхэ, Лена, Миссисипи и др.

Рельеф местности впрямую влияет на уклон русла реки и, соответственно, на скорость течения воды. Разность отметок высот поверхности воды в реке в двух точках, расположенных на некотором расстоянии вдоль ее течения, называется падением реки. Уклон реки - отношение падения реки к ее длине. Падение воды с отвесного уступа называется водопадом.

Самый высокий водопад на Земле - Анхель (1054 м) в бассейне реки Ориноко. Самый широкий (1800 м) - Виктория на р. Замбези (его высота 120 м.). Равнинные реки обычно текут спокойно и плавно, с небольшим падением и малыми уклонами. У больших рек развиты широкие долины и они удобны для судоходства. Горные реки имеют большие уклоны и, поэтому, бурное течение, узкие порожистые глубокие долины. Вода в русле несется с бешеной скоростью, пенится, образует водовороты и водопады.

Горные реки обычно непригодны для судоходства, зато обладают большими запасами гидроэнергии и удобны для строительства ГЭС.

Для народного хозяйства (судоходства, строительства гидроэлектростанций, водоснабжения населенных пунктов, орошения полей) очень важными характеристиками рек являются расход воды (количество воды, проходящее по руслу за единицу времени) и годовой сток (расход воды в реке за год).

Величина годового стока характеризует водоносность реки и зависит, от климата (соотношения атмосферных осадков и испарения на площади речного бассейна) и рельефа (равнинный рельеф уменьшает сток, горный, наоборот, его увеличивает).

От скорости и устойчивости к размыву горных пород зависит величина переносимого водой материала, состоящего из растворенных в воде химических и биологических веществ и твердых мелких частиц - величина твердого стока. Климатические условия влияют на питание и режим рек (ледниковое, снеговое, дождевое и грунтовое). От преобладающего типа питания зависит внутригодовое распределение стока - режим рек. Режим рек - это жизнь речного потока в течение какого-то времени (суток, сезонов и года). По режиму реки подразделяются на несколько основных групп. На реках с весенним половодьем и преимущественно снеговым питанием. Относительно быстрое стаивание снежного покрова приводит к подъему и разливу воды (весеннее половодье). Летом реки переходят на дождевое питание и, хотя, осадков выпадает большое количество, из-за усиленного испарения эти реки мелеют. На реках отмечается межень - время устойчивого низкого уровня воды в русле. Зимой во время ледостава (замерзания и образования неподвижного льда) реки питаются исключительно грунтовыми водами и наблюдается зимняя межень. Поводковые режим характерен для рек с дождевым и смешанным питанием. Паводки - кратковременные (иногда очень значительные) подъемы воды в реке - в отличие от половодий могут возникать в любое время года и связаны чаще всего о обильными дождями. В теплые зимы паводки могут проявляться и в это время года.

Позднее таяние снега и ледников в горах вызывает летнее половодье. Таким режимом характеризуются, например, реки берущие начало в Альпийских горах. Реки муссонного климата, характеризуются паводковым режимом во второй половине лета и зимней меженью. Из-за маломощного снежного покрова весеннее половодье у них выражено слабо или совсем отсутствует. Муссоны нередко приносят обильные осадки, имеющие ливневой характер, что приводит к катастрофическим наводнениям. В это время под водой оказываются обширные территории с многочисленными селениями. Разрушаются здания, гибнут посевы, животные и, даже, люди. Особенно буйным нравом отличаются реки Восточной и Южной Азии: Амур, Хуанхэ, Янцзы, Ганг.

Озера различаются не только размерами и глубиной, но также цветом и свойствами воды, составом и численностью населяющих их организмов. На количество озер (озерность территории) влияет повышенная влажность климата и рельеф с многочисленными замкнутыми котловинами. Размеры, глубина, форма озер во многом зависят от происхождения их котловин. Различают котловины тектонического, ледникового, карстового, термокарстового, станичного и вулканического происхождения. Бывают еще запрудные (завальные или плотинные) озера, образующиеся в результате преграждения русла реки глыбами пород при обвалах в горах.

Тектонические озерные котловины имеют большие размеры и глубину, так как они образовались на месте опусканий, трещин и разломов земной коры. Классическими тектоническим озерами являются крупнейшие озера мира: Каспийское и Байкал в Евразии, Великие Африканские и Североамериканские озера.

Ледниковые озерные котловины формируются при выпахивающей деятельности ледников или в результате размыва или скопления ледниковых вод в районах аккумуляции ледникового материала и образования ледниковых форм рельефа. Таких озер много в Финляндии, на севере Польши, в Карелии и д.р.

Карстовые озерные котловины образуются в результате провалов, просадок и размыва, в первую очередь, легко растворимых горных пород: известняков, доломитов гипсов, солей. Термокарстовых озер много в зоне вечной мерзлоты в тундре и лесотундре. Здесь вода растворяет подземные льды.

Старинные озера – это остатки брошенных речных русел.

Вулканические озерные котловины возникли в кратерах вулканов или в понижениях лавовых полей. Это - Кроноцкое и Курильское озера, озера в Новой Зеландии. По солености воды озера делят пресные и соленые. В отличие от рек, режим озер зависит от того, вытекают из него реки - проточное озеро (Байкал) или же это бессточный водоем (Каспийское).

Болота - это участки суши с обильным, застойным или слабопроточным увлажнением грунта в течение большей части года, с характерной (болотной) растительностью, недостатком кислорода и постоянным образованием торфа (слой торфа должен достигать не менее 0,3 м, если торфа меньше - это будут заболоченные земли. Торфом называют полуразложившиеся растительные остатки. Назвать болота водоемами нельзя, так как вода в них содержится в связанном состоянии. Но болота содержат лишь 5-10 % сухого вещества (торфа), остальное - вода. Поэтому болота являются важными аккумуляторами пресной воды. Заболачиванию способствует наличие близкого водоупора и наиболее распространены они в районах с вечной мерзлотой. Наиболее распространены болота в лесах Северного полушария, а также в Бразилии и Индии. Из-за обилия болот и заболоченных лесов лесную зону в Западной Сибири называют лесоболотной. Там же находится и крупнейшее болото в мире - Васюганское. Процессы заболачивания в этом регионе продолжаются и в настоящее время. Средняя горизонтальная скорость распространения кромок болот и наступления их на окружающие леса составляет 10-15 см в год.

Способы образования болот различны. Это и зарастание, заторфовывание водоемов (озер) и застой воды в местах выхода родников и при близком залегании грунтовых вод; а также накопление влаги в понижениях и плоских участках под лесами и лугами (особенно часто заболачиваются лесные вырубки.) По источникам питания выделяют верховые (питаются атмосферными водами), низинные (грунтовое увлажнение) и переходные болота. При классификации по степени богатства субстрата они соответствуют олиготрофным (бедным), евтрофным (богатым) и мезотрофным. Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа (в поймах, древнеозерных котловинах).

Грунтовые воды сильно минерализованы и, поступая в болото, они обогащают его. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, мхи, часто встречаются заросли черной ольхи. Здесь обычно находит пристанище множество птиц, и их помет, содержащий азотистые вещества, также обогащает болото.

Торф низинных болот – прекрасное удобрение.

Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах, увлажняются атмосферными водами, очень бедными питательными веществами, и растительность здесь совершенно иная. В основном это мхи и чахлые деревца. Торф верховых болот с бедной растительностью содержит мало золы, поэтому является горючим полезным ископаемым и используется в качестве топлива.

Болота имеют большое водоохранное значение. Накапливая огромные запасы воды, они регулируют водный режим рек и поддерживают стабильность водного баланса территории; очищают проходящие через них воды. Болота являются истоками многих рек. Растительность болот не представляет особой кормовой ценности. Но после осушения они используются под сельскохозяйственные или лесные культуры. Однако при этом часто мелеют и исчезают малые реки.

Загрязнение поверхностных вод

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности и числа случаев экстремально высокого содержания загрязняющих веществ в водных объектах. Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Новосибирске. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания.

Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества.

Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК -0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах.

Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др. Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической.

Нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения. Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями.

Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.

Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает».

Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов.

Эвтрофизация - обогащение водоема биогенами, стимулирующее рост фитопланктона. От этого вода мутнеет, гибнут бентосные растения, сокращается концентрация растворенного кислорода, задыхаются обитающие на глубине рыбы и моллюски.

Дезинфекция и обеззараживание поверхностных вод

Еще одним немаловажным блоком любой установки является блок обеззараживания и дезинфекции воды. Под дезинфекцией обычно подразумевается очистки поверхностных вод от всех типов живых микроорганизмов, в числе которых не только потенциально опасные для человеческого здоровья организмы вроде бактерий и вирусов, но и микроводоросли, способные навредить технике, трубопроводу и другим вступающим в контакт с загрязненной водой предметами. А чтобы, например, избежать попадания аналогичных вредных веществ в почву используют системы автономной загородной канализации, информацию о которой можно учесть, наверняка, весьма полезной. Сегодня существует несколько методов очистки стоков, каждый из которых обладает как своими преимуществами, так и своими недостатками, на некоторых из них мы остановимся подробнее.

Одним из наиболее распространенных методов очистки поверхностных вод от потенциально опасных микроорганизмов является их окисление при помощи тех или иных реагентов. Самым дешевым методом является хлорирование воды, так как этот реагент считается самым дешевым. Более дорогим, но более надежным и безопасным реагентом является озон, который после очистки попросту разлагается на безвредные соединения вроде воздуха, воды или углекислого газа в отличии от хлора, который остается в воде и способен нанести вред, как человеческому организму, так и бытовой или промышленной технике.

Еще одним методом очистки поверхностных вод от микроорганизмов является облучение воды ультрафиолетом, которое считается одним из наиболее эффективных и безопасных методов дезинфекции воды. При облучении воды ультрафиолет проникает в ядро живых клеток, нанося ДНК последних необратимые повреждения, которые становятся причиной потери микроорганизмом способности к репродукции. Очистка методом ультрафиолетового облучения сегодня считается одним из наиболее экологических технологий обеззараживания воды, который гарантирует высокое качество и хороший результат.

Понятие качества воды включает в себя совокупность показателей состава и свойств воды, определяющих пригодность ее для конкретных видов водопользования и водопотребления. Требования к качеству воды регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» (1974), «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения«» (1988), а также существующими стандартами.[ ...]

По характеру водопользования и нормированию качества воды водоемы подразделяются на две категории: 1 - питьевого и культурно-бытового назначения; 2 - рыбохозяйственного назначения. В водных объектах первого типа состав и свойства воды должны соответствовать нормам в створах, расположенных на расстоянии 1 км выше по течению водотоков и в радиусе 1 км от ближайшего пункта водопользования. В хозяйственных водоемах показатели качества воды не должны превышать установленных нормативов в месте выпуска сточных вод при наличии течения, при его отсутствии - не далее чем 500 м от места выпуска.[ ...]

Оценка качества воды производится по следующим параметрам: содержанию взвешенных и плавающих веществ, запаху, привкусу, окраске, температуре воды, значению pH, наличию кислорода и органического вещества, концентрации вредных и токсичных примесей (табл. 2.2 -2.4).[ ...]

Вредные и ядовитые вещества, в зависимости от их состава и характера действия, нормируются по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данными веществами. При оценке качества воды в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический; в рыбохозяйственных водоемах к указанным трем добавляются еще токсикологический и рыбохозяйственный ЛПВ.[ ...]

Представленные выше оценки качества воды основаны на сопоставлении фактических значений отдельных показателей с нормативными и относятся к единичным. В связи со сложностью и разнообразием химического состава природных вод, а также возрастающим личеством загрязняющих веществ такие оценки не дают четкого представления о суммарном загрязнении водных объектов и не позволяют однозначно рыражать степень качества воды с различным характером загрязнения. Для устранения этого недостатка разработаны методы комплексной оценки загрязненности поверхностных вод, которые принципиально разделяются на две группы.[ ...]

К первой относятся методы, позволяющие оценивать качество воды по совокупности гидрохимических, гидрофизических, гидробиологических, микробиологических показателей (табл. 2.4). Вода по качеству разделяется на классы с различной степенью загрязнения. Однако одно и то же состояние воды по разным показателям может быть отнесено к различным классам качества, что является недостатком данных методов.[ ...]

Вторую группу составляют методы, основанные на использовании обобщенных числовых характеристик качества воды, определяемых по ряду основных показателей и видам водоиспользования. Такими характеристиками являются индексы качества воды, коэффициенты ее загрязненности.[ ...]

В гидрохимической практике используется метод оценки качества воды, разработанный в Гидрохимическом институте. Метод позволяет производить однозначную оценку качества воды, основанную на сочетании уровня загрязнения воды по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.[ ...]

По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды (табл. 2.5).[ ...]

При комплексной оценке водных объектов, учитывающей загрязнение как воды, так и донных отложений, используют методику, разработанную в ИМГРЭ (Табл. 2.6).