Качество воды определяется ее физическими, химическими и биологическими характеристиками, от которых зависит пригодность воды для того или иного вида ее использования. Химическое загрязнение природных вод, в первую очередь, зависит от количества и состава сточных вод промышленных предприятий и коммунального хозяйства, сбрасываемых в водные объекты. Значительная часть загрязняющих веществ поступает в водные объекты также в результате их смыва талыми и дождевыми водами с территорий населенных пунктов, промплощадок, сельскохозяйственных полей, животноводческих ферм. Низкое качество воды может быть вызвано и естественными факторами (геологические условия, питание рек водами с большим содержанием органики и т.п.).
Из всех видов поступления загрязняющих веществ в водные объекты, количественной оценке поддаются лишь регистрируемые сбросы сточных вод. На карте фоном показан годовой сброс растворенных загрязняющих веществ в составе сточных вод (в условных тоннах), приходящийся на 1 кв. км территории соответствующего водохозяйственного участка, каковым чаще всего являются водосбор средней по размеру реки или отдельные части бассейна крупной реки, иногда – водосбор озера. Условные тонны определяются с учетом вредности (опасности) отдельных загрязняющих веществ путем введения весового коэффициента для каждого вещества, который численно равен обратной величине предельно допустимой концентрации этого вещества. Наиболее распространенные загрязняющие вещества с большими весовыми коэффициентами (100–1000) – , фенолы, нитриты и др. Хлориды и сульфаты, образующие наряду с органикой основную массу веществ, содержащихся в сточных водах, отличаются наиболее низкими весовыми коэффициентами (0,3–0,5).
Наибольшим поступлением массы растворенных веществ в составе сточных вод характеризуются водохозяйственные участки, в пределах которых расположено несколько городов со значительным объемом сточных вод. Аналогичный результат получается при сравнительно небольшом объеме сточных вод, но с загрязняющими веществами, отличающимися большими весовыми коэффициентами. Малой интенсивностью поступления в водные объекты загрязняющих веществ в составе сточных вод отличается, в основном, север Сибири и Дальнего Востока, за исключением участка, в пределах которого расположен г. Норильск.
Основным критерием качеством воды в реках и водоемах является осредненная кратность превышения предельно допустимой концентрации основных загрязняющих веществ их фактическим содержанием в воде, определяемым на Государственной сети наблюдения управлениями по гидрометеорологии и мониторигу окружающей среды Росгидромета.
На водных объектах, не имеющих пунктов стационарного наблюдения за качеством воды, оно определено по аналогии с водными объектами, на которых ведутся такие наблюдения, или на основании экспертной оценки влияния на качество воды комплекса факторов, прежде всего, наличия источников загрязнения природных вод, а также разбавляющей способности водных объектов.
«Чрезвычайно грязные» воды отмечаются в основном в малых реках с низкой разбавляющей способностью. При сбросе в них даже сравнительно небольшого объема сточных вод среднегодовая концентрация отдельных загрязняющих веществ может превышать предельно допустимую концентрацию в 30–50, а иногда более, чем в 100 раз. Данный класс присущ некоторым рекам среднего размера (например, Чусовая), в которую сбрасываются сточные воды с большим содержанием наиболее опасных загрязняющих веществ.
К классу «грязных» относятся водные объекты со среднегодовыми концентрациями отдельных загрязняющих веществ до 10–25 предельно допустимой концентрации. Такая ситуация может наблюдаться как на малых, так и на крупных реках или отдельных их участках. Загрязнение некоторых крупных рек (например, Иртыш) связано с судоходством.
«Значительно загрязненные» водные объекты характеризуются среднегодовыми концентрациями загрязняющих веществ до 7–10 предельно допустимой концентрации. Они типичны для многих водных объектов, расположенных в наиболее экономически развитых районах Европейской части России и Урала. Загрязнение рек связано, в основном, с добычей , реки – с золотодобывающей промышленностью, рек и Нижняя Тунгуска - со смывом загрязняющих веществ с территорий береговых хозяйственных объектов. Источником загрязнения рек, протекающих в залесенной местности, может служить сплав леса, особенно молевой.
В «слабо загрязненных» водных объектах среднегодовые концентрации отдельных загрязняющих веществ в 2–6 раз превышают предельно допустимую концентрацию, а в «условно чистых» – это может наблюдаться лишь в короткие периоды времени.
Водные объекты “слабо загрязненных” и “условно чистых” рек преобладают на севере Европейской части России, и Дальнего Востока.
Несмотря на то, что объемы сброса загрязненных сточных вод в целом по России в 2000-е гг., по сравнению с началом 1990-х гг., уменьшились на 20–25%, улучшения качества воды не наблюдается, а нередко отмечается даже его ухудшение. Это объясняется рядом причин, в том числе значительным накоплением загрязняющих веществ в донных отложениях рек и , а также, в почвах и грунтах их бассейнов, снижением эффективности работы очистных сооружений, участившимися случаями аварийного загрязнения природных вод. Отчасти ухудшение показателей качества воды связано с ужесточением предельно допустимой концентрации для некоторых веществ (например, железа).
Среди загрязняющих веществ, содержащихся в поверхностных водах, наиболее часто (в 50-80% проб) значения предельно допустимой концентрации превышает содержание меди (Сu) и железа (Fe), а также значение биологического потребления кислорода, характеризующее содержание легкорастворимых органических веществ. 10-кратное превышение предельно допустимой концентрации более, чем в 10% проб отмечено для тех же веществ. Для отдельных регионов России характерно наличие в водных объектах специфических загрязняющих веществ: лигнина, лигносульфанатов, сульфидов, сероводорода, хлорорганических , метанола, соединений ртути. Некоторые загрязняющие вещества переходят из водной среды в донные отложения и могут служить источником вторичного загрязнения вод.
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,
Общая характеристика качества поверхностных вод
Характеристика качества рек Вологодской области выполнена на основании материалов, полученных в результате проведения гидрохимического мониторинга в 50 пунктах, контроль на которых осуществляет Вологодский ЦГМС, и 1 пункте производственного контроля (ОАО "Северсталь") на водных объектах Вологодской области:
29 реках, Кубенском озере, Рыбинском и Шекснинском (включая оз. Белое) водохранилищах.
Оценка качества вод производилась в соответствии с разработанными Гидрохимическим институтом и введённоми в действие в 2002 г. РД 52.24.643-2002 "Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям, с применением программного комплекса "УКИЗВ – сеть".
По анализу проб, отобранных в 2010 г., можно сделать вывод о том, что поверхностные воды области в основном относятся к 3 классу (категория "загрязненная") – 60 % пунктов наблюдений, к 4 классу (категория "грязная") – 36%, к 5 классу (категория "экстремально грязная") – 2 % пунктов, что объясняется природным происхождением и фоновым характером повышенного содержания в поверхностных водах области железа, меди и цинка, а также химического потребления кислорода (ХПК), которые в основном и определяют величину УКИЗВ. При этом антропогенная составляющая загрязнения четко прослеживается лишь на водотоках, естественный сток которых значительно меньше объемов поступающих в них сточных вод (рр. Пельшма, Кошта, Вологда, Содема, Шограш). Ко 2 классу (категория «слабо загрязненная» относится 2% пунктов (рисунок 1.2. и таблица 1.2.).
По сравнению с 2009 годом произошло уменьшение числа водных объектов, отнесенных к 3 классу качества (категория «загрязненная») с одновременным увеличением числа объектов, отнесенных к 4 классу (категория «грязная»).
Анализ возможных причин показал:
В 2010 году по сравнению с 2009 годом снизился объем загрязненных сточных вод на 2,3 млн. м3, масса загрязняющих веществ уменьшилась на 0,6 тыс. тонн;
Ухудшение качества воды коснулось в большинстве случаев водных объектов, антропогенное влияние на которые незначительно, либо вовсе отсутствует.
Таким образом, можно сделать вывод, что ухудшение качества воды в водных объектах области связано с аномально высокой температурой и дефицитом осадков в период летней межени 2010 г, что привело к усилению окислительных процессов и увеличению доли подземных вод в формировании стока. Вследствие этого произошло увеличение содержания в воде веществ азотной группы, а также веществ, характерных для водовмещающих грунтов (медь, цинк, алюминий, марганец).
Таблица 1.2.
Сравнение качества поверхностных вод области на основе Комплексного показателя УКИЗВ за 2009 и 2010 годы.
| 2009 год | 2010 год | ||||
| УКИЗВ | УКИЗВ | класс, разряд (категория) качества воды | |||
| Беломорский бассейн | |||||
| оз. Кубенское – д. Коробово | 2,32 | 3А (загрязненная) | 3,17 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (3,6 ПДК), ХПК (2,6 ПДК), Fe (1,3 ПДК), БПК5 (1,7 ПДК) |
| р. Уфтюга – д. Богородское | 4,68 | 4А (грязная) | 3,68 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (1,9 ПДК), Cu (2,0 ПДК), ХПК (1,3 ПДК), БПК5 (2,5 ПДК), SO4 (1,2 ПДК) |
| р. Большая Ельма – д. Филютино | 2,72 | 3А (загрязненная) | 3,60 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (5,1 ПДК), Fe (1,4 ПДК), ХПК (2,1 ПДК), БПК5 (1,5 ПДК), SO4 (1,2 ПДК) |
| р. Сямжена – с. Сямжа | 3,50 | 3Б (очень загрязненная) | 4,66 | 4А (грязная) | Fe (4,9 ПДК), Cu (11,0 ПДК), ХПК (3,6 ПДК), Zn (2,2 ПДК), нефтепродукты (1,9 ПДК), NO2 (1,1 ПДК) |
| р. Кубена – д. Савинская | 3,13 | 3Б (очень загрязненная) | 4,86 | 4Б (грязная) | Cu (28,3 ПДК), Fe (2,9 ПДК), ХПК (2,2 ПДК), Zn (6,9 ПДК), NH4 (1,0 ПДК), нефтепродукты (1,0 ПДК) |
| р. Кубена – д. ТроицеЕнальское | 3,34 | 3Б (очень загрязненная) | 2,26 | 3А (загрязненная) | Fe (2,7 ПДК), Cu (3,0 ПДК), ХПК (1,5 ПДК) |
| р. Сухона – 1 км выше г. Сокола | 3,62 | 3Б (очень загрязненная) | 3,57 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (4,9 ПДК), ХПК (2,5 ПДК), Fe (1,1 ПДК), БПК5 (1,3 ПДК), фенолы (1,8 ПДК), Ni (1,4 ПДК), Mn (1,0 ПДК) |
| р. Сухона – 2 км ниже г. Сокола | 4,00 | 3Б (очень загрязненная) | 4,34 | 4А (грязная) | Cu (5,3 ПДК), ХПК (2,5 ПДК), Fe (1,7 ПДК), БПК5 (1,3 ПДК), фенолы (1,8 ПДК), Ni (1,4 ПДК), Mn (1,0 ПДК) |
| р. Тошня – д. Светилки | 3,36 | 3Б (очень загрязненная) | ХПК (2,4 ПДК), БПК5 (1,6 ПДК) | ||
| р. Тошня – г. Вологда, водозабор ПЗ | 4,39 | 4А (грязная) | 4,48 | 4А (грязная) | Cu (4.8 ПДК), ХПК (1,8 ПДК), БПК5 (1,7 ПДК), NH4 (1,1 ПДК), NO2 (1,3 ПДК) |
| р. Вологда – 1 км выше г. Вологды | 4,54 | 4А (грязная) | 4,32 | 4А (грязная) | Cu (8,0 ПДК), ХПК (2,3 ПДК), Fe (1,9 ПДК), БПК5 (1,4 ПДК), Ni (1,3 ПДК), Mn (1,5 ПДК), фенолы (1,2 ПДК) |
| р. Содема – г. Вологда | 7,43 | 4В (очень грязная) | 7,64 | 4В (очень грязная) | БПК5 (2,8 ПДК), NO2 (3,8 ПДК), ХПК (2,7 ПДК), NH4 (2,2 ПДК), нефтепродукты (4,3 ПДК), фенолы (2,5 ПДК) |
| р. Шограш – г. Вологда | 8,40 | 4В (очень грязная) | 7,45 | 4Г (очень грязная) | NН4 (4,5 ПДК), БПК5 (2,5 ПДК), ХПК (2,2 ПДК), NO2 (3,6 ПДК), нефтепродукты (1,2 ПДК), фенолы (2,5 ПДК) |
| р. Вологда – 2 км ниже г. Вологды | 5,54 | 4Б (грязная) | 6,02 | 4В (очень грязная) | NO2 (4.2 ПДК), NH4 (4.1 ПДК), Cu (4,4 ПДК), БПК5 (3,3 ПДК), ХПК (2,7 ПДК), Fe (2.3 ПДК), фенолы (1,4 ПДК), Ni (1,5 ПДК), Mn (1,5 ПДК) |
| р. Лежа – д. Зимняк | 3,26 | 3Б (очень загрязненная) | 2,92 | 3А (загрязненная) | Cu (5,4 ПДК), Fe (2.6 ПДК), БПК5 (1,5 ПДК), ХПК (2.4 ПДК) |
| р. Сухона – 1 км выше устья р. Пельшмы | 2,70 | 3А (загрязненная) | 2,68 | 3А (загрязненная) | ХПК (2,2 ПДК), Fe (1,2 ПДК), Ni (1,5 ПДК), NO2 (1,7 ПДК) |
| Водный объект – населенный пункт | 2009 год | 2010 год | |||
| УКИЗВ | класс, разряд (категория) качества воды | УКИЗВ | класс, разряд (категория) качества воды | показатели, превышающие ПДК (Сср / ПДК) | |
| р. Пельшма | 7,29 | 5 (экстремально грязная) | 7,89 | 5 (экстремально грязная) | Fe (4,3 ПДК), БПК5 (20,5 ПДК), лигносульфонаты (14,6 ПДК), фенолы (15,3 ПДК), ХПК (11,9 ПДК), NH4 (2,4 ПДК), NO2 (1,2 ПДК), кислород (1,0 ПДК) |
| р. Сухона – 1 км ниже устья р. Пельшмы | 2,70 | 3А (загрязненная) | 2,81 | 3А (загрязненная) | ХПК (2,2 ПДК), Fe (1,2 ПДК), фенолы (1,1 ПДК), Ni (1,4 ПДК) |
| р. Сухона – с. Наремы | 3,06 | 3Б (очень загрязненная) | 3,76 | 3Б (очень загрязненная) | ХПК (3,0 ПДК), Cu (6,1 ПДК), Fe (2,5 ПДК), БПК5 (1,9 ПДК), Mn (1,0 ПДК), Ni (1,2 ПДК) |
| р. Двиница – д. Котлакса | 3,17 | 3Б (очень загрязненная) | 3,68 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (3,5 ПДК), Cu (6,4 ПДК), нефтепродукты (1,1 ПДК), ХПК (2.9 ПДК), БПК5 (1,0 ПДК), NH4 (1,0 ПДК) |
| р. Сухона – выше г. Тотьмы | 2,74 | 3А (загрязненная) | 3,06 | 3Б очень (загрязненная) | Fe (3,4 ПДК), ХПК (2,9 ПДК), Cu (3,8 ПДК) |
| р. Сухона – ниже г. Тотьмы | 3,98 | 3Б (очень загрязненная) | 3,33 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (2,9 ПДК), ХПК (2.9 ПДК), Cu (3.6 ПДК), NO2 (1,5 ПДК) |
| р. Леденьга – д. Юрманга | 4,01 | 4А (грязная) | 5,06 | 4А (грязная) | Cl (1,1 ПДК), Fe (2,2 ПДК), ХПК (2,7 ПДК), SO4 (3,4 ПДК), Cu (3,5 ПДК), БПК5 (1,4 ПДК) |
| р. Старая Тотьма – д. Демьяновский Погост | 3,71 | 3Б (очень загрязненная) | 3,05 | 3Б (очень загрязненная) | ХПК (1,6 ПДК), Fe (1,5 ПДК), Cu (2,1 ПДК), БПК5 (1,2 ПДК), SO4 (1,5 ПДК) |
| р. Верхняя Ерга – д. Пихтово | 3,67 | 3Б (очень загрязненная) | 3,29 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (2,6 ПДК), Cu (4,2 ПДК), ХПК (1,8 ПДК) |
| р. Сухона – 3 км выше г. Великого Устюга | 3,01 | 3Б (очень загрязненная) | 3,51 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (5.4 ПДК), ХПК (2,2 ПДК), Fe (2.6 ПДК), Ni (1,4 ПДК), Mn (1,2 ПДК) |
| р. Кичменьга – д. Захарово | 2,74 | 3А (загрязненная) | 3,61 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (2,0 ПДК), ХПК (1,8 ПДК), Cu (3,6 ПДК) |
| р. Юг – д. Пермас | 3,03 | 3Б (очень загрязненная) | 1,98 | 2 (слабо загрязненная) | ХПК (1,8 ПДК), Fe (3,6 ПДК), Cu (2,9 ПДК) |
| р. Юг – д. Стрелка | 3,36 | 3Б (очень загрязненная) | 3,24 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (4.7 ПДК), ХПК (1,7 ПДК), Cu (5.4 ПДК), Zn (1,0 ПДК) |
| р. М. Северная Двина – ниже г. Великого Устюга (Кузино) | 3,39 | 3Б (очень загрязненная) | 3,78 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (4,3 ПДК), Cu (7,1 ПДК), ХПК (2,0 ПДК), Ni (1,4 ПДК), Zn (1,1 ПДК), Mn (1,2 ПДК) |
| р. М. Северная Двина – 1 км выше г. Красавино (Медведки) | 3,75 | 3Б (очень загрязненная) | 3,43 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (3,3 ПДК), Cu (5.8 ПДК), ХПК (2,1 ПДК), Zn (1,2 ПДК), БПК5 (1,0 ПДК) |
| р. М. Северная Двина – 3,5 км ниже г. Красавино | 3,41 | 3Б (очень загрязненная) | 4,02 | 4А (грязная) | Fe (3,2 ПДК), ХПК (2,4 ПДК), Cu (6,3 ПДК), Zn (1,1 ПДК), Ni (1,7 ПДК), БПК5 (1,0 ПДК), Mn (1,5 ПДК) |
| р. Вага – д. Глуборецкая | 3,53 | 3Б (очень загрязненная) | 4,36 | 4А (грязная) | Cu (3,5 ПДК), Fe (3,3 ПДК), ХПК (2,6 ПДК), БПК5 (1,1 ПДК), нефтепродукты (1,6 ПДК) |
| р. Вага – ниже с. Верховажье | 4,72 | 4А (грязная) | 3,66 | 3Б (очень загрязненная) | ХПК (1,6 ПДК), Fe (1,8 ПДК), Cu (3,2 ПДК), SO4 (1,3 ПДК), NO2 (1,5 ПДК), БПК5 (1,4 ПДК) |
| Каспийский бассейн | |||||
| р. Кема – д. Поповка | 2,49 | 3А (загрязненная) | 3,08 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (3,9 ПДК), ХПК (1.6 ПДК), Cu (2,0 ПДК), NH4 (1,0 ПДК) |
| р. Куность – д. Ростани | 2,77 | 3А (загрязненная) | 2,97 | 3А (загрязненная) | Fe (2,2 ПДК), Cu (4,1 ПДК), ХПК (2,1 ПДК) |
| оз. Белое – д. Киснема | 2,77 | 3А (загрязненная) | 3,04 | 3Б (загрязненная) | Fe (5,8 ПДК), Cu (2,9 ПДК), ХПК (2,9 ПДК), NH4 (1,1 ПДК) |
| оз. Белое – г. Белозерск | 3,35 | 3Б (очень загрязненная) | 3,07 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (4,5 ПДК), ХПК (2,8 ПДК), Cu (2,7 ПДК) |
| Шекснинское вдхр. – д. Крохино | 2,58 | 3А (загрязненная) | 2,11 | 3А (загрязненная) | Fe (5,7 ПДК), Cu (5,0 ПДК), ХПК (2,6 ПДК) |
| Шекснинское вдхр. – с. Иванов Бор | 3,23 | 3Б (загрязненная) | 4,28 | 4А (грязная) | Fe (6,2 ПДК), Cu (3,7 ПДК), ХПК (2,5 ПДК), нефтепродукты (1,0 ПДК), NO2 (1,7 ПДК) |
| р. Ягорба – д. Мостовая | 4,93 | 4А (грязная) | 5,00 | 4А (грязная) | Fe (1,1 ПДК), ХПК (1,8 ПДК), БПК5 (2,0 ПДК), SO4 (4.3 ПДК), Cu (2,3 ПДК), Ni (1,4 ПДК), нефтепродукты (1,6 ПДК), NH4 (1,1 ПДК), NO2 (1.5 ПДК), Mn (1,0 ПДК) |
| р. Ягорба – г. Череповец, 0,5 км выше устья | 3,75 | 3Б (очень загрязненная) | 4,41 | 4А (грязная) | Cu (3,6 ПДК), Fe (2,2 ПДК), ХПК (2,7 ПДК), Ni (1,7 ПДК), БПК5 (1,4 ПДК), Mn (1,3 ПДК) |
| р. Кошта – г. Череповец | 6,29 | 4Б (грязная) | 6,11 | 4Б (грязная) | NO2 (5,7 ПДК), Cu (6.6 ПДК), Zn (2,8 ПДК), SO4 (1,9 ПДК), Ni (1.7 ПДК), ХПК (2,7 ПДК), БПК5 (2.0 ПДК), Fe (2.0 ПДК), Mn (1,8 ПДК), NH4 (3,6 ПДК) |
| р. Андога – д. Никольское | 3,67 | 3Б (очень загрязненная) | 3,33 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (4,2 ПДК), Cu (3,7 ПДК), ХПК (3,1 ПДК), нефтепродукты (1,9 ПДК) |
| р. Суда – д. БорисовоСудское | 4,29 | 4А (грязная) | 4,54 | 4А (грязная) | Fe (3,8 ПДК), Cu (9,0 ПДК), ХПК (1,3 ПДК), Zn (1,5 ПДК), БПК5 (1,6 ПДК), NH4 (1,1 ПДК) , NO2 (1,3 ПДК) |
| р. Чагодоща – д. Мегрино | 2,72 | 3А (загрязненная) | 2,69 | 3А (загрязненная) | Fe (4.6 ПДК), Cu (2,8 ПДК), ХПК (1.8 ПДК) |
| р. Молога – выше г. Устюжны | 2,89 | 3А (загрязненная) | 3,15 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (3,2 ПДК), ХПК (1,8 ПДК), Cu (3,1 ПДК), БПК5 (1,1 ПДК) |
| р. Молога – ниже г. Устюжны | 2,71 | 3А (загрязненная) | 3,53 | 3Б (загрязненная) | Fe (3,0 ПДК), ХПК (1,8 ПДК), Cu (4,3 ПДК), Zn (1,0 ПДК), БПК5 (1,2 ПДК) |
| Рыбинское вдхр. – 2 км выше г. Череповца | 3,16 | 3Б (очень загрязненная) | 3,85 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (4,1 ПДК), ХПК (2,2 ПДК), Fe (1,9 ПДК), Ni (1,0 ПДК), БПК5 (1,0 ПДК) |
| Рыбинское вдхр. – 0,2 км ниже г. Череповца | 3,31 | 3Б (очень загрязненная) | 4,26 | 4А (грязная) | Cu (3,5 ПДК), ХПК (2,6 ПДК), Fe (2,3 ПДК), Ni (1,6 ПДК), NO2 (1,0 ПДК), БПК5 (1,3 ПДК), Mn (1,3 ПДК) |
| Рыбинское вдхр. – с. Мякса | 3,74 | 3Б (очень загрязненная) | 3,24 | 3Б (очень загрязненная) | Cu (3,8 ПДК), ХПК (2,4 ПДК), Fe (2,6 ПДК), NH4 (1,1 ПДК) |
| Балтийский бассейн | |||||
| р. Андома – д. Рубцово | 3,67 | 3Б (очень загрязненная) | 3,27 | 3Б (очень загрязненная) | Fe (7,5 ПДК), ХПК (2,3 ПДК), Cu (2,9 ПДК), NH4 (1,0 ПДК) |
Рисунок 1.2
Рисунок 1.3.
Изменение качества воды по длине оз.Кубенское - р.Сухона -
р.Малая Северная Двина в 2009- 2010 гг.
Рисунок 1.4
Изменение качества воды по длине оз.Белое - Шекснинское вдхр. -
Рыбинское вдхр. в 2009-2010 гг.
Р. Пельшма
Качество воды р. Пельшмы за 2010 год (рисунок 1.5.) ухудшилось в пределах категории 5 "экстремально грязная" - УКИЗВ = 7,89 (в 2009 г. УКИЗВ = 7,29).
Основными ингредиентами-загрязнителями являются лигносульфонаты и фенолы, среднее содержание которых составило соответственно 14,6 ПДК и 15,3 ПДК. Максимальные значения биохимического потребления кислорода (БПК5) отмечались летом и составили 83,0 ПДК. Максимальное содержание фенолов и лигносульфонатов также отмечалось зимой и составило 22,3 и 21,06 ПДК соответственно.
Рисунок 1.5.
Качество воды р. Пельшмы в 2003 - 2010 гг.
Р. Сухона в районе г. Сокола и устья р. Пельшмы
Качество воды р. Сухоны выше г. Сокол по сравнению с 2009 г. улучшилось в пределах категории 3Б "очень загрязненная" (УКИЗВ равно 3,57), ниже г. Сокол – ухудшилось с переходом из категории 3Б "очень загрязненная" в категорию 4А «грязная» (УКИЗВ равно 4,34) (рисунок 1.6.).
Рисунок 1.6.
Качество воды р. Сухоны в районе г. Сокола в 2003 - 2010 гг.
Выше устья р. Пельшмы качество воды р. Сухоны осталось в пределах категории 3А "загрязненная": УКИЗВ2010 = 2,68, УКИЗВ2009 = 2,70.
Ниже устья р. Пельшмы качество воды р. Сухоны также осталось в пределах категории 3А «загрязненная» (УКИЗВ2010 = 2,70, УКИЗВ2009 = 2,81) (рисунок 1.7.).
Рисунок 1.7.
Качество воды р. Сухоны в районе устья р. Пельшмы и с. Наремы в 2003 - 2010 гг.
Р. Вологда. Вода в реке выше города (рисунок 1.8.) по сравнению с предыдущим годом в 2010 г.осталась в категории 4А "грязная" (УКИЗВ2010 = 4,32, УКИЗВ2009 = 4,54).
Ниже г. Вологды в 2010 г. качество воды по сравнению с 2009 годом ухудшилось с переходом из категории 4Б «грязная» в 4В «очень грязная» (УКИЗВ2010 = 6,02, УКИЗВ2009 = 5,54).
Рисунок 1.8.
Изменение качества р. Вологды в районе г. Вологды в 2003 - 2010 гг.
К лимитируемому числу показателей, определяющих загрязнение воды р. Вологды ниже города и обусловливающих УКИЗВ относятся азот аммонийный (4,1 ПДК) и азот нитритный (4,2 ПДК), БПК5 (3,3 ПДК), фенолы (1,4 ПДК), ионы меди (4,4 ПДК), никеля (1,5 ПДК), железа (2,3 ПДК), марганца (1,5 ПДК).
Рыбинское водохранилище
Качество воды Рыбинского вдхр. по показателю УКИЗВ выше г. Череповца ухудшилось в пределах категории 3Б «очень загрязненная» (УКИЗВ = 3,85) (рисунок 1.9.).
Качество воды ниже г. Череповца (д. Якунино) ухудшилось с переходом из категории 3Б «очень загрязненная» в категорию 4А «грязная»: УКИЗВ2009 = 3,31, УКИЗВ2010 = 4,26.
В районе с. Мякса качество воды улучшилось в пределах категории 3Б «очень загрязненная»: УКИЗВ2009 = 3,74, УКИЗВ2010 = 3,24.
Основными веществами, определяющими величину УКИЗВ Рыбинского водохранилища являются ионы меди, железа, а также ХПК, имеющие природное происхождение и фоновый характер. В районе с. Мякса отмечен азот аммонийный (1,1 ПДК), д. Якунино БПК5 (1,3 ПДК), июны марганца (1,3 ПДК).
Рисунок 1.9.
Изменение качества Рыбинс кого вдхр. в районе г. Череповца в 2003 - 2010 гг.
Р. Кошта
В 2010 году качество воды в р. Коште (рисунок 1.10.) по сравнению с 2009 годом осталось в пределах категории 4Б «вода грязная» при УКИЗВ 6,11 (в 2009 г. УКИЗВ = 6,29).
Основными веществами, загрязняющими воду р. Кошты, явились ХПК (2,7 ПДК), азот нитритный (5,7 ПДК) и аммонийный (3,6 ПДК), сульфаты (1,9 ПДК), БПК5 (2,0 ПДК), ионы никеля (1,7 ПДК), цинка (2,8 ПДК), меди (6,6 ПДК), железа (2,0ПДК) и марганца (1,8 ПДК).
Рисунок 1.10.
Качество воды р. Кошты в районе г. Череповца в 200 3 - 2010 гг.
Р. Ягорба
Вода р. Ягорбы (рисунок 1.11.) в 2009 г. выше г. Череповца (д. Мостовая) относилась к категории 4А "грязная" (УКИЗВ = 5,00), что незначительно выше уровня 2009 г. (УКИЗВ = 4,93). В черте г. Череповца качество воды ухудшилось с переходом из категории 3Б "очень загрязненная" в категорию 4А «грязная»: УКИЗВ2009 = 3,75, УКИЗВ2010 = 4,41.
К числу основных ингредиентов-загрязнителей воды р. Ягорбы относятся: ионы никеля (1,4 - 1,7 ПДК), меди (2,3 – 3,6 ПДК), железа (1,1 – 2,2 ПДК), марганца (1,0 – 1,3 ПДК), БПК5 (1,4 - 2,0 ПДК), ХПК (1,8 – 2,7), азот аммонийный ((1,1 ПДК) и нитритный (1,5 ПДК), сульфаты (4,3 ПДК) и нефтепродукты (1,6 ПДК).
Рисунок 1.11
Качество воды р. Ягорбы в 2003 - 2010 гг.
С целью оценки и выявления влияния хозяйственной деятельности на качество поверхностных вод проводился также расчет индекса загрязненности вод (ИЗВ), при котором концентрации веществ с повышенными природными значениями не учитывались.
Оценка качества поверхностных вод по комплексному показателю "Индекс загрязнения воды (ИЗВ)" показала, что в 60 % пунктов наблюдений в 2010 году вода относилась к категории "чистая", в 34 % - "умеренно загрязненная", в 4 % (р. Кошта – 3 км выше устья, р. Вологда – ниже г. Вологды) - загрязненная, в 2 % (р. Пельшма) – "чрезвычайно грязная" (таблица 1.3.).
Наибольшую антропогенную нагрузку в области испытывают реки Пельшма, Кошта, Вологда ниже г. Вологды, Содема, Шограш.
Наиболее чистыми водными объектами области являются реки Юг, Кубена, Чагода, Лежа, Куность, Молога, Кема, Старая Тотьма, Б. Ельма, Сямжена, Леденьга, В. Ерга, Андога, Андома, оз. Белое, оз. Кубенское, Шекснинское вдхр.
Таблица 1.3. Сравнение качества поверхностных вод области за 2009 и 2010 годы.
| Водоем | Населенный пункт | 2009 год | 2010 год | ||
| ИЗВ | качество воды | ИЗВ | качество воды | ||
| Беломорский бассейн | |||||
| оз. Кубенское | д. Коробово | 0,51 | чистая | 0,75 | чистая |
| р. Уфтюга | д. Богородское | 1,11 | умеренно загрязненная | 1,04 | умеренно загрязненная |
| р. Б. Ельма | д. Филютино | 0,64 | чистая | 0,76 | чистая |
| р. Сямжена | в черте с. Сямжа | 0,57 | чистая | 0,86 | чистая |
| р. Кубена | д. Савинская | 0,54 | чистая | 0,69 | чистая |
| р. Кубена | д. Троице-Енальское | 0,56 | чистая | 0,46 | чистая |
| р. Сухона | 1 км выше г. Сокола | 1,28 | умеренно загрязненная | 1,01 | умеренно загрязненная |
| р. Сухона | 2 км ниже г. Сокола | 1,21 | умеренно загрязненная | 1,07 | умеренно загрязненная |
| р. Тошня | 1 км выше устья | 1,02 | умеренно загрязненная | 0,90 | чистая |
| р. Вологда | 1 км выше г. Вологды, 1 км выше впадения р. Тошни | 1,23 | умеренно загрязненная | 1,19 | умеренно загрязненная |
| р. Вологда | 2 км ниже г. Вологды, 2 км ниже сброса сточных вод МУП ЖКХ "Вологдагорводоканал" | 4,15 | грязная | 3,5 | загрязненная |
| р. Лежа | д. Зимняк | 0,68 | чистая | 0,74 | чистая |
| р. Сухона | выше впадения Пельшмы | 0,88 | чистая | 1,21 | умеренно загрязненная |
| р. Пельшма | 5 км к востоку от г. Сокола, у а/д моста на п. Кадников, 37 км выше устья, 1 км ниже сброса сточных вод Сокольских ООСК | 15,98 | чрезвычайно грязная | 12,26 | чрезвычайно грязная |
| р. Сухона | 1 км ниже впадения р. Пельшмы | 1,34 | умеренно загрязненная | 1,12 | умеренно загрязненная |
| р. Сухона | с. Наремы | 0,94 | чистая | 1,14 | умеренно загрязненная |
| р. Двиница | д. Котлакса | 0,59 | чистая | 0,72 | чистая |
| р. Сухона | 1 км выше г. Тотьмы | 0,57 | чистая | 0,60 | чистая |
| р. Сухона | 1 км ниже г. Тотьмы | 0,78 | чистая | 0,78 | чистая |
| р. Леденьга | д. Юрманга | 0,99 | чистая | 1,49 | умеренно загрязненная |
| р. Старая Тотьма | д. Демьяновский Погост | 0,92 | чистая | 0,74 | чистая |
| р. Верхняя Ерга | д. Пихтово | 0,68 | чистая | 0,56 | чистая |
| р. Кичменьга | д. Захарово | 0,85 | чистая | 1,08 | умеренно загрязненная |
| р. Сухона | 3 км выше г. Великого Устюга, 0,5 км ниже впадения р. Воздвиженки | 0,88 | чистая | 1,06 | умеренно загрязненная |
| р. Юг | д. Пермас | 0,55 | чистая | 0,39 | чистая |
| р. Юг | д. Стрелка | 0,57 | чистая | 0,49 | чистая |
| р. М. Сев. Двина | 0,1 км ниже г. Великого Устюга, 1,5 км ниже слияния рек Сухоны и Юг, 0,5 км ниже сброса сточных вод судоремонтного завода | 0,83 | чистая | 1,05 | умеренно загрязненная |
| р. М. Сев. Двина | 1 км выше г. Красавино, в черте д. Медведки; 1 км выше впадения р. Лапинка | 0,62 | чистая | 1,03 | умеренно загрязненная |
| р. М. Сев. Двина | 3,5 км ниже г. Красавино, 9 км ниже впадения реки Лапинка, 1 км ниже сброса сточных вод льнокомбината | 0,79 | чистая | 1,16 | умеренно загрязненная |
| р. Вага | выше с. Верховажье | 0,93 | чистая | ||
| Водоем | Населенный пункт | 2009 год | 2010 год | ||
| ИЗВ | качество воды | ИЗВ | качество воды | ||
| р. Вага | д. Глуборецкая | 0,76 | чистая | 0,88 | чистая |
| р. Вага | ниже с. Верховажье | 1,05 | умеренно загрязненная | 1,04 | умеренно загрязненная |
| Каспийский бассейн | |||||
| р. Кема | д. Поповка | 0,49 | чистая | 0,58 | чистая |
| р. Куность | д. Ростани | 0,61 | чистая | 0,57 | чистая |
| оз. Белое | д. Киснема | 0,53 | чистая | 0,54 | чистая |
| оз. Белое | г. Белозерск | 0,64 | чистая | 0,53 | чистая |
| Шекснинское вдхр. | д. Крохино | 0,50 | чистая | 0,40 | чистая |
| Шекснинское вдхр. | д. Иванов Бор | 0,66 | чистая | 0,89 | чистая |
| р. Ягорба | д. Мостовая | 1,65 | умеренно загрязненная | 2,13 | умеренно загрязненная |
| р. Ягорба | в черте г. Череповца | 0,93 | чистая | 1,18 | умеренно загрязненная |
| р. Кошта | в черте г. Череповца, 3 км выше устья | 3,02 | загрязненная | 2,58 | загрязненная |
| р. Андога | д. Никольское | 0,66 | чистая | 0,73 | чистая |
| р. Суда | д. Борисово-Судское | 0,69 | чистая | 0,97 | чистая |
| р. Молога | 1 км выше г. Устюжны | 0,53 | чистая | 0,57 | чистая |
| р. Молога | 1 км ниже г. Устюжны | 0,56 | чистая | 0,59 | чистая |
| Рыбинское вдхр. | 2 км выше г. Череповца, в черте д. Якунино | 0,70 | чистая | 0,85 | чистая |
| Рыбинское вдхр. | 0,5 км ниже сброса сточных вод очистных сооружений г. Череповца | 0,85 | чистая | - | - |
| Рыбинское вдхр. | 0,2 км ниже г. Череповца, 1 км ниже впадения р.Кошты | 0,89 | чистая | 0,96 | чистая |
| Рыбинское вдхр. | б/о Торово | 0,84 | чистая | 1,21 | умеренно загрязненная |
| Рыбинское вдхр. | с.Мякса | 0,96 | чистая | 0,64 | чистая |
| Балтийский бассейн | |||||
| р. Андома | д. Рубцово | 0,68 | чистая | 0,67 | чистая |
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
|
Значение индексов по створам |
||||
|
Створ оз. Волго, п. Пено |
||||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
очень грязные |
|||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
|
|
Класс и разряд Качественное состояние |
очень загрязненная |
очень загрязненная |
загрязненная |
|
|
Створ оз. Волго, д. Девичье |
||||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
||||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
|
|
Створ Верхневолжский бейшлот |
||||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
очень грязные |
|||
Продолжение Таблицы 1
|
Значение индексов по створам |
||||
|
Класс качества воды Качественное состояние |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
умеренно-загрязненные |
|
Класс и разряд Качественное состояние |
очень загрязненная |
очень загрязненная |
очень загрязненная |
очень загрязненная |
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
Лазарева Г.А., Кленова А.В. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД ПО ИНТЕГРАЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЯМ (НА ПРИМЕРЕ ВЕРХНЕВОЛЖСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА) // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 6.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=23406 (дата обращения: 20.03.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Качество поверхностных вод
Гидрографическая сеть автономного округа включает около 290 тысяч озер и тридцати тысяч водотоков, из них большую часть составляют малые реки. Основной водной артерией является река Обь, которая принимает крупные притоки: Иртыш, Вах, Аган, Тромъеган, Большой Юган, Лямин, Ляпин, Пим, Северная Сосьва, Казым. Общая протяженность гидросети около 172 тысяч км.
Большая часть рек относится к равнинному типу, имеет медленное течение, широкие поймы и большое количество русловых озер. Ледостав начинается в октябре, за зиму мелкие реки и озера промерзают до дна. Ледоход проходит с начала мая по начало июня.
Для рек характерно сильно растянутое половодье, пониженная дренирующая роль, что является одним из важных факторов переувлажнения и заболачивания территории. Заболоченность водосборов рек достигает 50-70% и более. Влияние вод болот в значительной мере определяет региональные гидрохимические особенности как речных вод, так и грунтовых вод поверхностных водоносных горизонтов.
Поверхностные воды автономного округа испытывают мощную антропогенную нагрузку, связанную с активным развитием в последние десятилетия инфраструктуры городов и крупнейшего в России нефтегазодобывающего комплекса.
При ландшафтно-геохимических исследованиях гидрографическая сеть рассматривается как основной блок, через который проходят потоки природных и техногенных веществ. Динамика химического состава поверхностных вод является индикатором региональной экологической обстановки. Это определяет значимость гидрохимических исследований, которые составляют важнейший раздел территориальной системы экологического мониторинга Югры.
Характеристика качества поверхностных вод представлена по результатам мониторинга в 34 створах Росгидромета и 1 692 локальных пунктах территориальной сети наблюдений (рисунок 1).
Наблюдения на постах государственной наблюдательной сети (федеральные створы) обеспечиваются Росгидрометом (исполнитель – Ханты-Мансийский ЦГМС) на 16 крупных водотоках (Обь с протоками, Иртыш, Вах, Аган, Тром-Юган, Большой Юган, Конда, Казым, Назым, Пим, Амня, Ляпин, Северная Сосьва) вблизи населенных пунктов. Ежегодный объем измерений – около 8000 шт.
Рисунок 1. Пункты мониторинга поверхностных вод на территории
Функционирование локальных пунктов наблюдений территориальной системы обеспечивается предприятиями-недропользователями и Правительством автономного округа (координатор – Природнадзор Югры). Локальные пункты мониторинга охватывают 700 крупных и мелких водотоков в границах лицензионных участков недр, испытывающих основную нагрузку со стороны нефтегазового комплекса. В 2018 году в границах 308 лицензионных участков недр произведено 91080 измерений качества вод.
Речные воды Югры имеют ряд гидрохимических особенностей. Для них характерна низкая минерализация, повышенные значения ионов аммония и металлов, вызванные присутствием в речных и озерных водах большого количества органических соединений, интенсивное окрашивание и малая прозрачность вод (таблица 1).
Природными ландшафтно-геохимическими условиями вызвано практически повсеместное превышение предельно допустимых концентраций (далее – ПДК) по железу (в 94-98% проб), марганцу (в 75-91% проб), цинку (в 29-53% проб) и меди (в 60-73% проб) (рисунок 2).
Причинами этого являются геохимические особенности таёжных заболоченных ландшафтов со свойственной им кислой реакцией почв и широким распространением восстановительной обстановки. Железо, марганец, цинк и медь обладают высокой миграционной способностью в ландшафтах кислого глеевого класса, поэтому интенсивно поступают из почв в грунтовые воды и затем – в реки.
Таблица 1
Среднее содержание загрязняющих веществ и параметров
|
Показатель |
Отношение среднего в 2018 г. к ПДК |
|||||||
|
подкисление |
||||||||
|
мгО 2 /дм 3 |
||||||||
|
Углеводороды |
||||||||
|
Сульфаты |
||||||||
|
Марганец |
||||||||
Многолетние наблюдения показывают, что средние концентрации указанных веществ находятся в диапазоне:
железа – 1,35-1,86 мг/дм 3 , или 13-18 ПДК;
марганца – 0,09-0,18мг/дм 3 , или 9-18 ПДК;
цинка – 0,01-0,02 мг/дм 3 , или 1-2 ПДК;
меди – 0,003 – 0,007 мг/дм 3 , или 3-7 ПДК.
Рисунок 2. Распределение измерений соединений железа и марганца
относительно экологического норматива
Характерной природной особенностью поверхностных вод автономного округа также являются значительные сезонные колебания гидрохимического состава. Максимальные значения показателей загрязнения достигаются в период зимней межени, когда низкие расходы и температура воды способствуют увеличению концентраций веществ.
За период 2010-2018 годы на 15 крупных водотоках зафиксировано 159 случая высокого (ВЗ) и экстремально высокого (ВЗ) загрязнения поверхностных вод (таблица 2), из них 137 случаев наблюдались в период закрытого русла, когда питание рек осуществляется только грунтовыми водами, что приводит к нарушению кислородного режима и замедлению скорости химических реакций. Оставшиеся 22 случая были зафиксированы в период начала половодья (смыв загрязняющих веществ с прилегающей территории) и перед ледоставом (понижение температуры воды). Около 61% общего числа случаев ВЗ + ЭВЗ приходится на тяжелые металлы, 37% на растворенный кислород (рисунок 3).
Таблица 2
Перечень водотоков со случаями ВЗ и ЭВЗ в 2010-2017 годы
|
Кол-во случаев |
Гидрохимический пост |
|
|
Октябрьское (33), Сургут (7), Сытомино (5), Нижневартовск (6), Полноват (1), Нефтеюганск (7), Белогорье (2) |
||
|
р. Сев. Сосьва |
Березово (11),Сосьва (4) |
|
|
Белоярский (7), Юильск (2) |
||
|
Ханты-Мансийск (11), Горноправдинск (2) |
||
|
Выкатное (3), Урай (12), Болчары (2) |
||
|
Новоаганск (3) |
||
|
р. Тром-Юган, |
Русскинская (3) |
|
|
р.Большой Юган |
||
|
Ларьяк (4), Большетархово (3) |
||
|
Лянтор (2) |
||
|
Выкатной (1), Болчары (3), Урай (10) |
||
|
Белоярский (7) |
||
|
Ломбовож |
||
|
|
Недостаток растворенного кислорода объясняется низким уровнем воды в период закрытого русла и частичным промерзанием створов при отсутствии возможности насыщения кислородом речных вод.
Высокие концентрации растворенных форм тяжелых металлов, в свою очередь, связаны с пониженным содержанием кислорода – в анаэробных условиях замедляется скорость окисления соединений металлов.
Особую актуальность для оценки экологической ситуации в регионе представляют концентрации нефтепродуктов и хлоридов в поверхностных водах, которые характеризуют техногенные потоки загрязняющих веществ в районах нефтепромыслов.
В соответствии с требованиями, утвержденными постановлением Правительства автономного округа от 23.12.2011 №485-п, отбор проб поверхностных вод для определения нефтепродуктов и хлоридов, как приоритетных загрязняющих веществ, проводится в пунктах локального мониторинга ежемесячно с учётом гидрологических особенностей водных объектов. Ежегодный объем измерений нефтепродуктов в поверхностных водах на территории лицензионных участков – около 9 000 шт.
По результатам локального мониторинга доля проб, загрязненных нефтепродуктами, имеет тенденцию к снижению с 11 % в 2008 году до 4,8 % 2018 году от общей выборки (рисунок 4).
Рисунок 4. Распределение измерений нефтепродуктов относительно ПДК
В целом за 5 лет годы на нефтяных месторождениях округа, среднее содержание нефтепродуктов в поверхностных водах варьировало на уровне 0,026-0,049 мг/дм3, не превышая установленного норматива (таблица 1).
Содержание хлоридов в поверхностных водах, как и нефтепродуктов, отражает степень техногенной нагрузки и соблюдение норм рационального природопользования. Ежегодно в поверхностных водах на лицензионных участках недр выполняется около 9 000 измерений хлоридов. При этом превышения ПДК хлоридов фиксируются редко, а доля проб, загрязненных хлоридами, с 2008 года не превышает 0,1-0,8% от выборки (рисунок 5).
Рисунок 5. Распределение измерений хлоридов относительно ПДК
Систематически повышенные концентрации нефтепродуктов и хлоридов в пунктах мониторинга поверхностных водах отмечаются локально, преимущественно в границах давно разрабатываемых лицензионных участков с повышенным уровнем аварийности: Самотлорском (север) (18 пунктов) и Самотлорском (12 пунктов), Мамонтовском (16 пунктов), Южно-Сургутском (3 пункта), Правдинском (7 пунктов), Южно-Балыкском (4 пункта), Мало-Балыкском (4 пункта), Усть-Балыкском (2 пункта), Вахском (9 пунктов) и Советском (8 пунктов).
Для улучшения экологической ситуации под контролем Природнадзора Югры осуществлена корректировка природоохранных мероприятий недропользователей на территории указанных лицензионных участков, в части принятия оперативных мер по снижению аварийности на трубопроводных системах; проведения первоочередных мероприятий по восстановлению загрязненных земельных участков и представлению рекультивированных участков к освидетельствованию в текущем году.
Таким образом, качество воды в поверхностных водных объектах автономного округа во многом объясняется природным происхождением и сезонной динамикой соединений железа, марганца, цинка, меди, а также растворенного кислорода. Мониторинговыми исследованиями последних лет показано, что нефтяное и солевое загрязнение в целом для региона стабилизировалось на относительно низком уровне.
Снижение нефтяного и солевого загрязнения поверхностных вод на территории автономного округа подтверждается также результатами наблюдений в створах Росгидромета. В основных реках (Обь и Иртыш) с 2008 года отмечается устойчивая тенденция снижения среднегодовых концентраций нефтепродуктов до уровня, не превышающего ПДК; содержание хлоридов стабильно составляет десятые доли ПДК.
Указана дата переноса документа на новую платформу 1C-bitrix.
