Экологический мониторинг поверхностных водных объектов в Российской Федерации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологический мониторинг поверхностных водных объектов в Российской Федерации



1. Структура государственного экологического мониторинга

В настоящее время в рамках проекта ООН создана глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС), частью которой является программа, посвященная водным проблемам - ГСМОС (Вода) - с центром в Канаде. В программе ГСМОС (Вода) активное участие принимают 4 специализированных учреждения ООН: Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ), Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО).

Задачами программы ГСМОС (Вода) является следующее:

мониторинг распространения и трансформации загрязняющих веществ в водной среде;

оповещение о серьезном нарушении состояния водных объектов;

напоминание правительствам о необходимости принятия мероприятий по охране, восстановлению и улучшению окружающей среды.

Программа ГСМОС (Вода) включает 7 основных пунктов:

создание всемирной сети станций мониторинга;

разработка единой методики отбора и анализа проб воды;

осуществление контроля за точностью данных;

использование современных систем хранения и распространения информации;

организация повышения квалификации для специалистов;

подготовка методических справочников;

обеспечение необходимым оборудованием (в отдельных случаях).

В 1972 г. на базе станций гидрометеослужбы организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК), построенная по иерархическому принципу:

ОГСНК состоит из нескольких уровней:

станций наблюдения (первичных пунктов), осуществляющих наблюдения, определенную обработку и обобщение данных;

территориальных и региональных центров, осуществляющих обобщения, анализ материалов, составление местных прогнозов и оценку состояния окружающей среды по своей территории;

высшего Гидрометцентра и других головных центров (НИИ).

В обработанном и систематизированном виде полученная информация представлена в кадастровых изданиях, таких как “Ежегодные данные о составе и качестве поверхностных вод суши” (по гидрохимическим и гидробиологическим показателям).

Помимо ОГСНК Росгидромета (Комитета России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды) экологический мониторинг осуществляется целым рядом служб, министерств и ведомств, таких как Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды (Госкомэкология России), Министерство природных ресурсов РФ, Министерство сельского хозяйства и продовольствия РФ, Департамент государственного санитарно-эпидемиологического надзора (Госсанэпиднадзор) при Министерстве здравоохранения РФ, Государственный комитет РФ по стандартизации и метрологии (Госстандарт РФ), Федеральная служба лесного хозяйства.

Распределение функций мониторинга по различным ведомствам, не связанным между собой, приводит к дублированию усилий, снижает эффективность всей системы мониторинга и затрудняет доступ к необходимой информации как для граждан, так и для государственных организаций. Поэтому в 1993 году было принято решение о создании Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), которая должна объединить возможности и усилия многочисленных служб для решения задач комплексного наблюдения, оценки и прогноза состояния среды в РФ.

ЕГСЭМ как центр единой научно-технической политики в области экологического мониторинга должна обеспечивать:

координацию разработки и выполнения программ наблюдений за состоянием окружающей среды;

регламентацию и контроль сбора и обработки достоверных и сопоставимых данных;

хранение информации, ведение специальных банков данных и их гармонизацию (согласование, телекоммуникационную связь) с международными эколого-информационными системами;

деятельность по оценке и прогнозу состояния объектов окружающей природной среды, природных ресурсов, откликов экосистем и здоровья населения на антропогенное воздействие;

доступность интегрированной экологической информации широкому кругу потребителей.

ЕГСЭМ должна сохранить структуру ОГСНК.



2. Государственный водный кадастр (ГВК)

Государственный водный кадастр представляет собой систематизированный свод сведений о водных ресурсах страны, включающий количественные и качественные показатели, данные регистрации водопользователей и учета использования вод. Ведение ГВК предусмотрено “Водным законодательством РФ”. Основная задача ГВК - обеспечение народного хозяйства необходимыми данными о водных ресурсах, водных объектах, режиме, качестве и использовании природных вод, а также водопользователях.

Государственному учету и включению в государственный водный кадастр подлежат все воды единого государственного фонда. К ним относятся:

воды рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водоемов и водных источников, включая воды каналов и прудов;

ледники и подземные воды;

внутренние моря и другие внутренние морские воды;

территориальные воды (территориальное море).

Учет поверхностных вод суши по качественным показателям осуществляется в рамках ОГСНК. Основными требованиями к гидрохимической сети применительно к государственному учету вод являются следующие:

строгая увязка сети пунктов (створов) гидрохимических наблюдений с размещением на них водопользователей, особенно водопользователей с водоемкими производствами;

достаточная полнота пространственного охвата водных объектов сетью наблюдений, обеспечивающих получение соответствующей информации о качестве забираемых водопользователями поверхностных вод, а также данных об изменении качества воды в результате водопользования;

достаточная частота наблюдений во времени;

строгая увязка перечня определяемых загрязняющих веществ и показателей загрязнения в воде водоема или водотока со спецификой состава сточных вод, сбрасываемых в водный объект основными водопользователями.

Публикуемая часть ГВК имеет следующую структуру:

поверхностные воды (реки и каналы; озера и водохранилища; качество вод суши; селевые потоки; ледники, моря и устья рек);

подземные воды;

использование вод.

Каждый из трех перечисленных разделов подразделяется на три серии:

каталожные данные (разовое издание);

ежегодные данные (ежегодное издание);

многолетние данные (издаются один раз в 5 лет).



3. Виды и основные задачи наблюдений за качеством поверхностных вод ОГСНК

В рамках ОГСНК проводят:

наблюдения за уровнем загрязненности поверхностных вод по физическим, химическим, гидрологическим и гидробиологическим показателям в режимных пунктах;

наблюдения, предназначенные для решения специальных задач.

Каждый из этих видов наблюдений осуществляется в результате:

предварительных (рекогносцировочных) наблюдений и исследований на водных объектах или их участках;

систематических наблюдений на водных объектах в выбранных пунктах.

Основные задачи систематических наблюдений за качеством поверхностных вод в системе ОГСНК можно сформулировать следующим образом:

систематическое получение как отдельных, так и осредненных во времени и пространстве данных о качестве воды;

обеспечение хозяйственных органов, а также заинтересованных организаций систематической информацией и прогнозами изменения гидрохимического режима и качества воды водоемов и водотоков и экстренной информацией о резких изменениях загрязненности воды.

Порядок организации и проведения наблюдений в пунктах режимных работ определены ГОСТ 17.1.07-82 и Методическими указаниями.

К задачам специальных наблюдений и исследований, определяемым в каждом конкретном случае, относятся:

установление основных закономерностей процессов самоочищения;

определение влияния накопленных в донных отложениях загрязняющих веществ на качество воды;

составление балансов химических веществ водоемов или участков водотоков;

оценка выноса химических веществ через замыкающий створ рек;

оценка выноса химических веществ с коллекторно-дренажными водами и др.

Для проведения мониторинга вод суши организуются:

стационарная сеть пунктов наблюдений за естественным составом и загрязнением поверхностных вод;

специализированная сеть пунктов для решения научно-исследовательских задач;

временная экспедиционная сеть пунктов.

В основе организации и проведения наблюдений за качеством поверхностных вод лежат следующие принципы: комплексность и систематичность наблюдений, согласованность сроков их проведения с характерными гидрологическими ситуациями, определение показателей качества воды едиными методами. Соблюдение этих принципов достигается установлением программ контроля (по физическим, химическим, гидробиологическим и гидрологическим показателям) и периодичности проведения контроля, выполнением анализа проб воды по единым или обеспечивающим требуемую точность методикам.

Сеть гидрохимических наблюдений должна охватывать в пространстве:

по возможности все водные объекты, расположенные на территории изучаемого бассейна;

всю длину водотока с определением влияния наиболее крупных его притоков и сброса сточных вод в него;

всю акваторию водоема с определением влияния на него наиболее крупных притоков и сброса в него сточных вод;

во времени:

все фазы гидрологического режима (весеннее половодье, летнюю межень, летние и осенние дождевые паводки, ледостав, зимнюю межень);

различные по водности годы (многоводные, средние по водности и маловодные);

суточные изменения химического состава воды;

катастрофические сбросы сточных вод в водные объекты.



4. Установление местоположения створов в пунктах наблюдений

Под пунктом наблюдения следует понимать место на водоеме или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды.

Пункты наблюдений организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое народнохозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами. На не загрязненных сточными водами водоемах и водотоках или их участках создаются пункты для фоновых наблюдений.

Пункты наблюдений организуют на водоемах и водотоках в районах:

расположения городов и крупных поселков, сточные воды которых сбрасываются в водоемы и водотоки;

сброса сточных вод отдельно стоящими крупными промышленными предприятиями, территориально производственными комплексами, организованного сброса сельскохозяйственных сточных вод;

мест нереста и зимовья ценных и особо ценных видов промысловых организмов;

предплотинных участков рек, являющихся важными для рыбного хозяйства;

пересечения реками государственных границ;

замыкающих створов больших и средних рек;

устьев загрязненных притоков больших водоемов и водотоков.

Для изучения природных процессов и определения фонового состояния воды водоемов и водотоков пункты наблюдений создают также на не подверженных прямому антропогенному воздействию участках, в том числе на водоемах и водотоках, расположенных на территориях заповедников и национальных парков и являющихся уникальными природными образованиями.

В пунктах наблюдений организуют один или несколько створов. Под створом понимают условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Местоположение створов устанавливают с учетом гидрометеорологических и морфологических особенностей водного объекта, расположения источников загрязнения, количества, состава и свойств сбрасываемых сточных вод, интересов водопользователей и водопотребителей.

Один створ устанавливают на водотоках при отсутствии организованного сброса сточных вод в устьях загрязненных притоков, на незагрязненных участках водотоков, на предплотинных участках рек, на замыкающих участках рек, в местах пересечения государственной границы.

При наличии организованного сброса сточных вод устанавливают на водотоках два створа и более. Один из них располагают выше источника загрязнения (вне влияния рассматриваемых сточных вод), другие - ниже источника (или группы источников) загрязнения в месте полного смешения. Химический состав воды в пробе, отобранной в створе выше источника загрязнения, характеризует фоновые показатели качества воды водотока в данном пункте. Сравнение фоновых показателей с показателями качества воды в пробе, отобранной ниже источника загрязнения, позволяет судить о характере и степени загрязненности воды под влиянием источников загрязнения данного пункта. Изменение химического состава воды в пробах, отобранных в первом после сброса сточных вод створе и в расположенных ниже створах, дает возможность оценить самоочищающую способность водотока.

Верхний (первый) фоновый створ устанавливают в 1 км выше первого источника загрязнения. Выбор створов ниже источника (или группы источников) загрязнения осуществляют с учетом комплекса условий, влияющих на характер распространения загрязняющих веществ в водотоке. Необходимо, чтобы нижний створ характеризовал состав воды в целом по сечению, т.е. был расположен в месте достаточно полного (не менее 80%) смешения сточных вод с водой водотока.

На реках, где створ полного смешения находится далеко от источников загрязнения, процесс трансформации части загрязняющих веществ может завершиться до створа полного смешения и их влияние на физические свойства и химический состав воды в этом створе может быть не обнаружено. В этом случае створ устанавливают, исходя из интересов народного хозяйства, на ближайшем участке водопользования. На реках, используемых для нужд рыбного хозяйства, такой створ устанавливают не далее 0,5 км от места сброса сточных вод.

При наличии группы источников загрязнения верхний (фоновый) створ располагают выше первого источника, нижний - ниже последнего. Исходя из интересов народного хозяйства, между створами выше и ниже источников загрязнения могут быть установлены дополнительные створы, которые должны характеризовать влияние отдельных источников загрязнения.

Для наблюдений по водоему в целом с учетом геоморфологии береговой линии и других факторов устанавливают не менее трех створов, по возможности равномерно распределенных по акватории. При контроле на отдельных загрязненных участках водоемов створы устанавливают с учетом условий водообмена водоемов.

На водоемах с интенсивным водообменом (коэффициент водообмена более 5 раз в год) расположение створов аналогично расположению их на водотоках: один створ устанавливают в 1 км выше источника загрязнения, вне зоны его влияния, остальные створы (не менее двух) располагают ниже источника загрязнения на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязнения.

На водоемах с умеренным (от 0,1 до 5 раз в год) и замедленным (до 0,1 раз в год) водообменом один створ устанавливают вне зоны влияния источника или группы источников загрязнения, второй створ совмещают с местом сброса сточных вод, остальные створы (не менее двух) располагают параллельно второму по обе его стороны на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей загрязненной зоны).

Количество вертикалей в створе на водоеме определяется шириной зоны загрязненности: первую вертикаль располагают на расстоянии не далее 0,5 км от места сброса сточных вод или от берега, последнюю - непосредственно за границей зоны загрязнения.

Количество вертикалей в створе на водотоке определяется условиями смешения речных вод со сточными водами или водами притоков: при неоднородности химического состава в створе устанавливают не менее трех вертикалей (на стержне и на расстоянии 3-5 м от берегов), при однородности химического состава - одну вертикаль (на стержне реки).

Количество горизонтов на вертикали определяется глубиной водоема или водотока в месте измерения: при глубине до 5 м устанавливается один горизонт (у поверхности - в 0,2-0,3 м от поверхности воды летом и у нижней поверхности льда зимой), при глубине от 5 до 10 м - два (у поверхности и в 0,5 м от дна), а при глубине более 10 м - три (дополнительно промежуточный, расположенный на половине глубины).



5. Программы наблюдений за качеством воды

Все пункты наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков, согласно ГОСТ 17.1.07-82), делят на 4 категории, определяемые частотой и детальностью программ наблюдений. Назначение и расположение пунктов контроля определяются правилами наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков.

Пункты первой категории располагают на средних и больших водоемах и водотоках, имеющих важное народнохозяйственное значение:

в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;

в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых рыб;

в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ;

в районах организованного сброса сточных вод, в результате которых наблюдается высокая загрязненность воды.

Пункты второй категории устраивают на водоемах и водотоках в пределах следующих участков:

в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей;

в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб (организмов);

на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;

в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;

при пересечении реками Государственной границы;

в районах со средней загрязненностью воды.

Пункты третьей категории располагают на водоемах и водотоках:

в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей;

на замыкающих участках больших и средних рек;

в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов;

в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается низкая загрязненность воды.

Пункты четвертой категории устанавливают:

на незагрязненных участках водоемов и водотоков,

на водоемах и водотоках, расположенных на территориях государственных заповедников и национальных парков.

Наблюдения за качеством воды ведут по определенным видам программ, которые выбирают в зависимости от категории пункта контроля. Периодичность проведения контроля по гидробиологическим и гидрохимическим показателям устанавливают в соответствии с категорией пункта наблюдений. При выборе программы контроля учитывают целевое использование водоема или водотока, состав сбрасываемых сточных вод, требования потребителей информации.

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям, приведены в табл. 1.

Таблица 1 Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений

Параметры	Единицы измерения
Расход воды (на водотоках)	м3/с
Скорость течения воды (на водотоках)	м/с
Уровень воды (на водоемах)	м
Визуальные наблюдения	-
Температура	0С
Цветность	градусы
Прозрачность	см
Запах	баллы
Кислород	мг/дм3
Диоксид углерода	мг/дм3
Взвешенные вещества	мг/дм3
Водородный показатель (рH)	-
Окислительно-восстановительный потенциал (Еh)	мВ
Хлориды (Cl-)	мг/дм3
Сульфаты (SO42-)	мг/дм3
Гидрокарбонаты (HCO3-)	мг/дм3
Кальций (Ca2+)	мг/дм3
Магний (Mg2+)	мг/дм3
Натрий (Na+)	мг/дм3
Калий (К+)	мг/дм3
Сумма ионов (?и)	мг/дм3
Аммонийный азот (NH4+)	мг/дм3
Нитритный азот (NO2-)	мг/дм3
Нитратный азот (NO3-)	мг/дм3
Минеральный фосфор (PO43-)	мг/дм3
Железо общее	мг/дм3
Кремний	мг/дм3
БПК5	мг О2/дм3
ХПК	мг О/дм3
Нефтепродукты	мг/дм3
СПАВ	мг/дм3
Фенолы (летучие)	мг/дм3
Пестициды	мг/дм3
Тяжелые металлы	мг/дм3

Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья - на подъеме, пике и спаде; во время летней межени - при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью - перед ледоставом; во время зимней межени.

В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в летне-осенний период при наиболее низком уровне воды.

Сокращенную программу наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяют на три вида:

Первая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, концентрации растворенного кислорода, удельной электропроводности, визуальные наблюдения.

Вторая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК₅, концентрации 2-3 загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, визуальные наблюдения.

Третья программа предусматривает определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, концентрации взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, БПК₅, концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Гидрохимические показатели качества природных вод в пунктах контроля сопоставляют с установленными нормами качества воды.

Программы и периодичность наблюдений по гидрохимическим показателям для пунктов различных категорий приведены в табл. 2.

Таблица 2. Программы и периодичность наблюдений для пунктов различных категорий

Периодичность проведения контроля	Категория пунктов наблюдений
	I	II	III	IV
Ежедневно	Сокращенная программа 1	Визуальные наблюдения	-	-
Ежедекадно	Сокращенная программа 2	Сокращенная программа 1	-	-
Ежемесячно	Сокращенная программа 3	-
В основные фазы водного режима	Обязательная программа

Внедрение в систему наблюдений за качеством воды гидробиологических методов позволяет непосредственно выяснить состав и структуру сообществ гидробионтов.

Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

исследование фитопланктона - общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

исследование зоопланктона - общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

исследование зообентоса - общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

исследование перифитона - общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;

определение микробиологических показателей - общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;

изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;

исследование макрофитов - проективного покрытия опытной площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Сокращенная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

фитопланктона - общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

зоопланктона - общей численности организмов, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

зообентоса - общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

перифитона - общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Программы и периодичность наблюдений по гидробиологическим показателям для станций различных категорий приведены в табл.

Таблица 3 Периодичность проведения наблюдений по гидробиологическим показателям и виды программ

Периодичность проведения наблюдений	Категория пункта наблюдений
	I	II	III	IV
Ежемесячно	Сокращенная программа	Сокращенная программа	Сокращенная программа (контроль в вегетационный период)	-
Ежеквартально	Полная программа



6. Предельно-допустимая нагрузка на водные объекты

6.1 Общие понятия и определения

В первую очередь необходимо обеспечить поддержание поверхностных и подземных вод в гигиенически приемлемом состоянии и разработать научно обоснованные нормативы предельно допустимых антропогенных нагрузок (ПДН) на водные объекты, соответствующие методы установления ПДН, отнесенных к различным видам хозяйственной деятельности на водосборах и разным фазам водного режима. ПДН - это пороговое значение суммарного антропогенного воздействия на водный объект, которое не приводит к негативным экологическим последствиям.

Правильность расчетов ПДН определяется сравнением с естественной фоновой концентрацией примесей, содержащейся в воде. При этом естественные фоновые концентрации всегда должны быть меньше расчетных значений ПДН. К разработке ПДН привлекаются специализированные организации, имеющие соответствующие лицензии.

В общем ПДН представляет собой количество загрязняющего вещества, поступающее в водные объекты в единицу времени, которое может быть ассимилировано этим водным объектом без ущерба для его экосистемы при условии его равномерного поступления по акваторию. Таким образом, понятие предельно допустимой нагрузки соответствует понятию минимальной ассимилирующей способности водного объекта.

6.2 Алгоритм разработки ПДН

На первом этапе необходимо дать оценку санитарного состояния водного объекта. Особое внимание при этом следует уделить сбору данных, позволяющих оценить естественный гидрохимический фон - т.е. то качество воды, которым бы обладал водный объект при отсутствии негативного антропогенного воздействия.

Разработка нормативов для водного объекта в целом может иметь место для сравнительно небольших водосборов. Для больших бассейнов величина ПДН теряет сколько-нибудь значимое практическое значение и носит чисто иллюстративный характер.

6.3 Критерии оценки состояния водного объекта

Состояние водного объекта оценивается на основании анализа материалов гидрохимических наблюдений.

Для характеристики состояния водного объекта необходимо использовать как минимум два параметра: средне взвешенную по акватории концентрацию загрязняющего вещества и долю акватории водного объекта, загрязненную выше допустимого уровня. Период осреднения этих параметров - гидрологический сезон.

Рис.1. Алгоритм разработки нормативов по временно-согласованной нагрузке

Неравномерность в степени загрязненности акватории водного объекта объясняется прежде всего неравномерным распределением источников ВВ. для многих ВВ основными источниками являются города и крупные населенные пункты с развитыми промышленным производством и транспортной системой, около которых и образуются зоны повышенного загрязнения. Такие зоны могут существовать и при общем уровне загрязненности ниже нормативного. экологический водный мониторинг

При разработке ПДН предлагается считать, что качество воды в водном объекте соответствует нормативному, если средневзвешенная концентрация загрязняющего вещества не превышает норматива и доля акватории, загрязненная выше нормативного уровня, не превышает 5 %.

6.4 Определение естественного фонового качества воды водного объекта

Природный фон может превышать установленные нормативные требования к качеству воды водоемов рыбохозяйственного назначения. Величина естественного (природного) фона должна носить региональный характер и определяться согласно принципам гидрохимического районирования с учетом физико-географических особенностей региона.

Для выделения естественного фона используются гидрохимические данные по тем водным объектам (или их участкам), которые не подвержены антропогенному загрязнению вредными веществами и относятся к однородно-региональному характеру формирования качества воды.

Нормативной оценкой естественного фона местного стока может считаться осредненные за многолетний период концентрации (значения), относящиеся к отдельным гидрологическим сезонам при условии соответствия выборки приведенным выше условия.

Установленные таким образом характеристики естественного фона в последующем могут применяться ко всем водным объектам, относящимся к данной физико-географической зоне. Для тех химических соединений, которые являются нехарактерными для природной среды и являются продуктом техногенного происхождения естественный фон не определяется (принимается равным нулю).

6.5 Диагностика источников загрязнения

По характеру поступления загрязняющих веществ (ЗВ) в водный объект можно выделить:

- организованные (сосредоточенные) источники ЗВ, представляющие собой различного рода выпуски сточных вод, находящиеся на учете и контролируемые соответствующими службами.

- неорганизованные (рассредоточенные) источники ЗВ - загрязненный поверхностный сток с городских и с/х территорий.

Методы диагностики источников ЗВ позволяют оценить вклад каждого источника в процесс загрязнения водного объекта и выделить приоритетные направления водоохранной деятельности.

Существуют три группы методов:

- прямые, основаны на непосредственном измерении количества загрязняющего вещества, поступающего в водный объект. Эти методы относятся преимущественно к организованным источникам загрязнения.

- расчетные методы, позволяющие оценить характеристики многих источников загрязнения на основании имперических, полуимперических или стохастических зависимостей.

- балансовые методы, основанные на изучении изменения баланса ВВ в водном объекте, комплексо-оценивающие точность определения параметров основных источников загрязнения.



6.6 Определение ассимилирующей способности водного объекта

При решении задач определения ПДН на водный объект необходимо руководствоваться условием, согласно которому заданные нормативы качества воды не могут ниже установленного для данного региона естественного фона.

Поскольку естественный фон множества показателей качества воды в различных физико-географических зонах существенно отличается, то нормативы по качеству воды должны носить явно выраженный региональный характер. Это может быть достигнуто путем нормирования не абсолютной величины содержания того или иного вещества в воде, а его допустимого превышения над естественным фоном.

Для решения поставленной задачи необходимо наличие информации, включающей в себя данные, характеризующие форму и состояние речного русла и долины реки, гидрологические характеристики основной реки и ее притоков (расходы воды различной обеспеченности, параметры половодья и паводков) и данные по качеству воды поверхностного водного объекта и по источникам загрязнения.

Данные по гидрологии речного бассейна должны включать в себя информацию по расчетным гидрологическим створам:

· расположение створа;

· характерные расходы воды для различных гидрологических сезонов;

· данные о величине боковой приточности на вышележащем участке (между двумя последовательно расположенными гидрологическими створами).

Данные по гидрохимии должны содержать:

· естественные фоновые концентрации ВВ для различных фаз водного режима;

· коэффициенты неконсервативности ВВ;

· современные концентрации ВВ в различных створах и в различные фазы водного режима; данные по сосредоточенным источникам ВВ (расположение и мощность источников);

· данные о поступлении ВВ от рассредоточенных источников, в том числе и неконтролируемых.

6.7 Штрафы

Плата за сброс взимается к концу текущего этапа и вычисляется как разница между стоимостью суммарного сброса ЗВ за этот этап и средствами, вложенными в мероприятия по сокращению сброса, при условии сокращения сброса до планируемой величины к концу текущего этапа; за превышения ПДС взимаются штрафы.

В настоящее время насчитывается более 1000 нормируемых показателей качества воды для водных объектов рыбохозяйственного водопользования и около 1400 - для хозяйственно-питьевого водопользования. При этом согласно существующим нормативным документам токсичные вещества первого и второго класса опасности для водных объектов хозяйственно-питьевого водопользования и все вещества, поступающие в водоемы рыбохозяйственного водопользования должны объединяться в группы с одинаковым лимитирующим признаком вредности. Сумма отношений концентраций каждого из веществ одной группы к соответствующим ПДК не должна превышать единицы. Строго соблюдение этого принципа приводит к ситуации, когда концентрация каждого из ЗВ должна составлять несколько процентов от величин их ПДК.

Система контроля, основанная на оценке степени токсичности воды для гидробионтов по рыбохозяйственным ПДК имеет ограниченные возможности. Одной из причин этой ограниченности является то, что степень токсичности ядовитых химических веществ зависит от основных факторов водной среды (температуры, содержание кислорода, концентрации водородных ионов), которые определяют нормальную жизнедеятельность рыб и других гидробионтов. При отклонении значений этих факторов от оптимума, различного у разных гидробионтов и разных возрастных групп, нарушается нормальное протекание физиологических и биохимических процессов в организме, вследствие чего снижается их токсикорезистентность. Во многих случаях при установлении ПДК учитывается только прямое токсическое воздействие, но не учитываются все реально существующие косвенные эффекты.



7. Общие и суммарные показатели качества вод

7.1 Минерализация

Суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ; обычно выражается в мг/дм³ (до 1000 мг/дм³) и ‰ (промилле).

Минерализация природных вод, определяющая их удельную электропроводность, изменяется в широких пределах. Большинство рек имеет минерализацию от нескольких десятков миллиграммов в литре до нескольких сотен. Их удельная электропроводность варьирует от 30 мкСм/см до 1500 мкСм/см. Минерализация подземных вод и соленых озер изменяется в интервале от 40-50 мг/дм³ до 650 г/кг (плотность в этом случае уже значительно отличается от единицы). Удельная электропроводность атмосферных осадков (с минерализацией от 3 до 60 мг/дм³) составляет величины 20-120 мкСм/см.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм По согласованию с органами департамента санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм³)

Таблица 4 Классификация природных вод по минерализации

Категория вод	Минерализация, г/дм3
Ультрапресные	<0,2
Пресные	0,2-0,5
Воды с относительно повышенной минерализацией	0,5-1,0
Солоноватые	1,0-3,0
Соленые	3-10
Воды повышенной солености	10-35
Рассолы	>35

7.2 Электропроводность

Электропроводность - это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от концентрации растворенных минеральных солей и температуры. Природные воды представляют в основном смешанные растворы сильных электролитов. Минеральную часть воды составляют ионы Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-, SO4^2-, HCO3^-. Этими ионами и обуславливается электропроводность природных вод. Присутствие других ионов, например Fe³⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Al³⁺, NO3^-, HPO4^2-, H2PO4^-, не сильно влияет на электропроводность, если эти ионы не содержатся в воде в значительных количествах (например, ниже выпусков производственных или хозяйственно-бытовых сточных вод). По значениям электропроводности природной воды можно приближенно судить о минерализации воды с помощью предварительно установленных зависимостей.

Затруднения, возникающие при оценке суммарного содержания минеральных веществ (минерализации) по удельной электропроводности, связаны с неодинаковой удельной электропроводностью растворов различных солей, а также с повышением электропроводности при увеличении температуры.

Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм³) и 3 мСм/см (1500 мг/дм³) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO₃) минерализации.

Величина удельной электропроводности служит приблизительным показателем суммарной концентрации электролитов, главным образом неорганических, и используется в программах наблюдений за состоянием водной среды для оценки минерализации вод. Удельная электропроводность - удобный суммарный индикаторный показатель антропогенного воздействия.

7.3 Температура

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др.

В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не более, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой.

Температура воды - важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.

7.4 Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и режимом стока, зависит от пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, состав растворенных компонентов поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения содержание взвешенных веществ в результате спуска сточных вод не должно увеличиваться соответственно более, чем на 0,25 мг/дм³ и 0,75 мг/дм. Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/дм³ природных минеральных веществ, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в пределах 5%.

Определение количества взвешенных частиц важно проводить при контроле процессов биологической и физико-химической обработки сточных вод и при оценке состояния природных водоемов.

Грубодисперсные примеси определяют гравиметрическим методом после их отделения путем фильтрования через фильтр "синяя лента" (преимущественно для проб с прозрачностью менее 10 см).

7.5 Органолептические наблюдения

Метод определения состояния водного объекта путем непосредственного осмотра его. При органолептических наблюдениях особое внимание обращают на явления, необычные для данного водоема или водотока и часто свидетельствующие о его загрязнении: гибель рыбы и других водных организмов, растений, выделение пузырьков газа из донных отложений, появление повышенной мутности, посторонних окрасок, запаха, цветения воды, нефтяной пленки и пр.

7.6 Запах

Свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

На запах воды оказывают влияние состав содержащихся в ней веществ, температура, значения рН, степень загрязненности водного объекта, биологическая обстановка, гидрологические условия и т.д.

Таблица 5. Определение интенсивности запаха воды

Оценка интенсивности запаха, баллы	Интенсивность запаха	Характер проявления запаха
0	никакого запаха	отсутствие ощутимого запаха
I	очень слабый	запах, не замечаемый потребителем, но обнаруживаемый специалистом
II	слабый	запах, обнаруживаемый потребителем, если обратить на это внимание
III	заметный	запах, легко обнаруживаемый, может быть причиной того, что вода неприятна для питья
IV	отчетливый	запах, обращающий на себя внимание, может заставить воздержаться от питья
V	очень сильный	запах, настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

7.7 Мутность

Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды мутность не должна превышать 1,5 мг/дм³ по каолину.

7.8 Цветность

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Сточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Цветность природных вод колеблется от единиц до тысяч градусов. Различают "истинный цвет", обусловленный только растворенными веществами, и "кажущийся" цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц, соотношения между которыми в значительной мере определяются величиной pH.

Предельно допустимая величина цветности в водах, используемых для питьевых целей, составляет 35 градусов по платиново-кобальтовой шкале. В соответствии с требованиями к качеству воды в зонах рекреации окраска воды не должна обнаруживаться визуально в столбике высотой 10 см.

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ.



7.9 Прозрачность

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

Определение прозрачности воды - обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

7.10 Водородный показатель (рН)

Содержание ионов водорода (гидроксония - H3O⁺) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:

CO2 + H20 > H⁺ + HCO3^- > 2 H⁺ + CO3^2- .

Для удобства выражения содержания водородных ионов была введена величина, представляющая собой логарифм их концентрации, взятый с обратным знаком:

pH = -lg[H⁺].

Для поверхностных вод, содержащих небольшие количества диоксида углерода, характерна щелочная реакция. Изменения pH тесно связаны с процессами фотосинтеза (при потреблении CO₂ водной растительностью высвобождаются ионы ОН^-). Источником ионов водорода являются также гумусовые кислоты, присутствующие в почвах. Гидролиз солей тяжелых металлов играет роль в тех случаях, когда в воду попадают значительные количества сульфатов железа, алюминия, меди и других металлов:

Fe²⁺ + 2H₂O> Fe(OH)₂ + 2H⁺.

Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5-8,5, в атмосферных осадках 4,6-6,1, в болотах 5,5-6,0, в морских водах 7,9-8, Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8-7,4, летом 7,4-8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5-8,5.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н⁺). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм

На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

На третьем этапе закисления водоема рН стабилизируется на значениях рН<5 (обычно рН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп (табл. 6).

Таблица 6 Группы природных вод в зависимости от рН

Группа	рН	Примечание
Сильнокислые воды	<3	результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и Рудничные воды)
Кислые воды	3-5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
Слабокислые воды	5-6,5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
Нейтральные воды	6,5-7,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Слабощелочные воды	7,5-8,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Щелочные воды	8,5-9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3
Сильнощелочные воды	9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3

7.11 Окислительно-восстановительный потенциал (Eh)

Окислительно-восстановительный (редокс) потенциал является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах.

В природной воде значение Eh колеблется от - 400 до + 700 мВ и определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов, и в условиях равновесия характеризует среду сразу относительно всех элементов, имеющих переменную валентность.

Различают несколько основных типов геохимических обстановок в природных водах:

окислительный - характеризуемый значениями Еh + (100-150) мВ, присутствием свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe³⁺, Mo⁶⁺, As^5-, V⁵⁺, U⁶⁺, Sr²⁺, Cu²⁺, Pb⁴⁺);

переходный окислительно-восстановительный - определяемый величинами Еh + (100-0) мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;

восстановительный - характеризуемый отрицательными значениями Еh. В подземных водах присутствуют металлы низких степеней валентности (Fe²⁺, Mn²⁺, Mo⁴⁺, V⁴⁺, U⁴⁺), а также сероводород.