3.1 Оцінка качества води по фізичним, хімічним, бактеріологічним і гідробіологічних показниках в Чорному морі

При управлении природоохранной деятельностью важной задачей является комплексная оценка качества окружающей среды либо интегральная оценка основных ее компонентов (атмосферного воздуха, водных объектов, почвенного покрова, растительного и животного мира) с возможностью ранжирования природных объектов по степени экологической опасности. Инструментарием измерения зон экологической опасности служат комплексные и интегральные показатели качества окружающей среды.

Интегральные оценки состояния водной среды могут базироваться на абсолютных измерениях системы мониторинга, показателях степени изменения в пространстве и времени качественного состояния водных объектов, определении степени влияния на реципиентов, воздействии антропогенной нагрузки на водную среду, критериальных показателях состояния водной экосистемы.

Водным объектам может присваиваться класс или категория качества в соответствии с величинами кратности превышения фактического уровня концентраций веществ их предельно-допустимых концентраций (ПДК) или экологических нормативов, отношением фактического уровня к фоновому, среднему либо абсолютной разностью между этими уровнями.

Известны два основных подхода к оценке качества окружающей среды, в том числе водных объектов: гигиенический и экологический. Их принципиальное отличие состоит в том, что целью гигиенической регламентации является защита здоровья населения, а целью экологического нормирования – сохранение среды обитания с условием соблюдения устойчивости природных экосистем. Это принципиальное отличие делает невозможным применение методологии гигиенической регламентации в экологическом нормировании. Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование основаны на знании эффектов, которые оказывают разнообразные факторы воздействия на живые организмы. Однако научно-обоснованный гигиенический норматив может применяться повсеместно, так как адаптационные возможности отдельных индивидуумов могут быть различны в зависимости от социально-экономических и других факторов, но в целом защитные свойства организма человека практически одинаковы. Экосистемы обладают уникальными свойствами, абиотическими и биотическими характеристиками, различной устойчивостью к антропогенной нагрузке, поэтому экологические нормативы должны разрабатываться территориально дифференцировано с учетом адаптационных резервов на основе связи между состоянием биоты в экосистемах и состоянием окружающей среды.

2.1 Гигиенический подход к оценке состояния водных объектов

"Правилами охраны поверхностных вод", "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения" и другими нормативными документами законодательно закреплено гигиеническое нормирование. В соответствии с существующими “Правилам охраны поверхностных вод” общее влияние загрязняющих веществ (принадлежащих к одной и той же группе по лимитирующему показателю вредности), оценивается отношением фактической концентрации (С) i-ых вредных веществ к их ПДК и при поступлении в водный объект загрязняющих веществ должно соблюдаться условие:

i = . (1.1)

Сброс сточных вод допускается только в тех случаях, если он не приведет к увеличению содержания в водном объекте загрязняющих веществ свыше установленных норм и при условии очистки водопользователем сточных вод до безопасных пределов, определенных величинами предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ (ПДС). Величина ПДС должна гарантировать достижение норм качества воды.

Гигиенические нормативы качества поверхностных вод регламентируются рядом документов и включают общие требования к составу и свойствам поверхностных вод для различных видов водопользования (перечень предельно-допустимых концентраций вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового водопользования и в рыбохозяйственных целях).

В нашей стране комплексная оценка качества воды по физическим, химическим, бактериологическим и гидробиологическим признакам загрязненности была впервые предложена в 1964 году А.А. Былинкиной и С.М. Драчевым. Для характеристики воды были выбраны запах, титр кишечной палочки, азот аммонийный, БПК₅, внешний вид водоема у места забора проб, токсические вещества. Показатель качества представляет среднее арифметическое значений подиндексов перечисленных параметров воды:

I =;i= (1.2)

где I_i — целочисленная величина, соответствующая важности и значению конкретного параметра.

Драчевым С.М. была предложена классификация с выделением 6 категорий качества воды от “очень чистых” до “очень грязных” и определением значений отдельных ингредиентов для каждой категории.

В семидесятые годы национальная организация по санитарии США предложила индекс качества воды, который состоит из девяти параметров. Его отличительной особенностью является использование для определения значений подиндексов беспрерывных кривых вредности (построенных экспертным путем), которые задают соответствие между значением конкретного параметра состояния водной среды и безразмерной величиной вредного эффекта, вызываемого ее уровнем. Индекс вычисляется по формуле:

IWQ = ΣW_iI_i; i=, (1.3)

где

I_i — подиндекс i-го параметра,

W_і — весовой коэффициент (определяемый экспертным путем).

Гигиенический принцип нормирования нашел применение во многих исследованиях. Например, для оценки качественного состояния водных объектов во ВНИИВО был разработан коэффициент загрязненности, который представляет собой среднее арифметическое кратности превышения ПДК в исследуемом водном объекте для всех рассматриваемых веществ по всему количеству измерений каждого параметра во всех пунктах контроля и во всех створах:

I=(ΣΣIijv), (1.4)

Iijv=1 если ПДКі≥Сijv,

Cijv/ПДКijv если ПДКі<Сijv,

где

К — количество параметров (i = ),

P — количество пунктов контроля (j = ),

N — количество измерений i-го параметра в j-м пункте (v=).

Аналогично построены некоторые другие комплексные показатели, например условный коэффициент комплексности, предложенный В.П. Емельяновой и Г.Н. Даниловой, равный отношению количества показателей с нарушением ПДК к общему числу измеряемых показателей качества воды.

В качестве интегральной характеристики загрязнения воды "Временными методическими указаниями по комплексной оценке качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям", введенными указанием Госкомгидромета №250-1163 от 22.09.86 используются классы качества воды, оцениваемые по величинам “индекса загрязненности вод” (ИЗВ). Первому классу качества воды “очень чистая” соответствует величина ИЗВ - 0,2, а седьмому “чрезвычайно грязная” – величина ИЗВ больше 10.

Для поверхностных вод расчет ИЗВ проводится для каждого пункта (створа) по формуле:

ИЗВ = (C_i/ПДК_i)/N, (1.5)

где

C_i - среднее за год значение i-го показателя,

ПДК_i - предельно допустимая концентрация i – го загрязняющего вещества,

N - число показателей, взятых для расчета, включая в обязательном порядке растворенный кислород и БПК₅. Помимо них, в шесть участвующих в расчете ингредиентов входят те, которые имеют наибольшие относительные концентрации (отношение C_i/ПДК_i ). Для представления качества вод в виде единой оценки показатели выбираются независимо от лимитирующего признака вредности; при равенстве концентраций предпочтение отдается веществам, имеющим токсикологический признак вредности.

Интегральная оценка качества воды I, предложенная в работе, объединяет индекс токсичных веществ I_т, индекс металлов I_м, индекс специфических загрязняющих веществ I_з, общесанитарный индекс I_ос и индекс примесей I_пр и вычисляется по формуле:

I_р = 1/LI_kl_{k, k+1}, (1.6)

где

I_k – интегральная оценка в k- ом створе,

l_{k, k+1} – длина участка реки между k и k+1 створом,

L – длина реки,

N – число створов.

Учитывая эффекты по отдельным направлениям, был предложен показатель загрязнения воды, который построен путем объединения в отдельности вычисленных показателей химического и бактериального загрязнения речной воды как средняя геометрическая величина:

I = . (1.7)

При этом все химические загрязняющие вещества были разделены на группы с одинаковым лимитирующим показателем вредности. В качестве подиндекса химического загрязнения выступает максимальная величина из сумм отношений фактических концентраций к их ПДК по всем группам. Подиндекс бактериального загрязнения определяется как отношение фактической величины коли-индекса к его нормативному значению. Недостатком этого показателя является то, что на его величину имеет влияние практически только одна группа химических загрязнителей, хотя и другие примеси имеют отрицательное действие и, безусловно, влияют на общее загрязнение воды.

Показатель оценки качества воды в виде средней арифметической величины кратностей превышения фактических концентраций веществ над их ПДК был использован для гигиеничной классификации водоемов по степени их загрязнения:

. (1.8)

В МНИИГ им. Ф. Ф. Эрисмана был разработан гигиеничный комплексный показатель степени загрязнения водоемов (выраженный в условных единицах). При определении этого показателя было обусловлено, что если значение фактического уровня отдельной примеси не превышает его гигиенического норматива, то значение единичного показателя равно 1. В других случаях он равняется кратности превышения ПДК. Для группы параметров величина комплексного показателя определяется суммой кратностей превышения ПДК соответственно четырех лимитирующих показателей вредности. На основе указанного показателя была предложенная гигиеничная классификация степени загрязнения водоемов.

Существенным недостатком рассмотренных выше интегральных оценок качества вод является их линейность относительно концентрации веществ, а также предположение о допустимости простого суммирования вредных эффектов веществ. Существующие ПДК основываются на оценке воздействия отдельного загрязняющего вещества на тест-объект, при этом не учитываются аддитивность, синергизм и антагонизм при комплексном воздействии веществ. Однако на основе этих оценок построено несколько различных классификаций, которые отличаются принципами построения, количеством выделяемых классов или категорий, комплексом используемых показателей и их нормативными значениями, способами интеграции данных.

Классификации качественного состояния поверхностных вод

Необходимо отметить, что общепризнанная классификация поверхностных вод на основе их качественного состояния на сегодняшний момент отсутствует, не смотря на то, что и в нашей стране и за рубежом разработано множество классификаций. В некоторых странах классификации поверхностных вод признаны на уровне стандартов или нормативных документов. Основными принципами их построения является либо оценка степени загрязненности вод, либо оценка пригодности воды для различных видов водопользования.

ГОСТ 17.1.1.02-77. “Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов” устанавливает классификацию водных объектов по категориям и классам, отражающим их физико-географические, режимные и морфометрические особенности, но не включает гидрохимические, гидробиологические и бактериологические показатели качества вод.

Следует отметить, что проведенный анализ показал, что предельные значения отдельных показателей существенно отличаются в классификациях поверхностных вод, используемых в различных странах мира.

Главным недостатком многих классификаций является тот факт, что количественные значения критериев, приведенные для одних и тех же классов загрязненности, не согласованы между собой. Классификации поверхностных вод, построенные на балльных оценках, полученные экспертным путем, составляются чаще всего интуитивным или компиляторным путем, что, безусловно, снижает их ценность

ВИСНОВКИ

Основними забруднювачами водних об'єктів, як і раніше, залишаються підприємства металургійної промисловості (56%) - Маріупольськi металургiйнi комбiнати ім. Ілліча та "Азовсталь", Єнакiєвськi металургійний і коксохімічний заводи, Макіївський і Авдiївський коксохімічнi заводи, підприємства вугільної промисловості, біологічні очисні споруди (майже по 20%) та ін.

До основних забруднюючих речовин належать нафтопродукти, еноли, азот амонійний та нітритний, важкі метали тощо.

Для переважної більшості підприємств промисловості та омунального господарства скид забруднюючих речовин істотно еревищує встановлений рівень гранично допустимого скиду (далі - ГДС). Це призводить до забруднення водних об'єктів, порушення норм якості води.

Основними причинами забруднення поверхневих вод України є: скид неочищених та не досить очищених комунально-побутових і промислових стічних вод безпосередньо у водні об'єкти та через систему міської каналізації; надходження до водних об'єктів забруднюючих речовин у процесі поверхневого стоку води з забудованих територій та сільгоспугідь; ерозія грунтів на водозабірній площі.

За забруднення, засмічення вод та інші порушення водного законодавства може наступати адміністративна, кримінальна або цивільна відповідальність. За самовільне поступання правом на водокористування, а також укладання інших угод, які в прямій або прихованій формі порушують право державної власності на води; самовільне захоплення водних об'єктів або самовільне водокористування; забруднення і засмічення вод; пошкодження водогосподарських споруд громадяни і службові особи караються штрафом.

Перші очисні споруди були побудовані в Англії: біофільтр у 1893 р. і аеротенк - у 1914 р. Усю сукупність споруд біологічного очищення доцільно ділити на три групи по ознаці розташування в них активної біомаси.

Першу групу споруд складають біофільтри; другу - аеротенки, циркуляційні окисні канали, оксітенки; третю - заглибні біофільтри, біотенки, аеротенки з заповнювачами.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Закон України “Про охорону навколишнього природного середовища”. – К.: Україна. – 1991. – 59с.

2. Водний Кодекс України Видання газети “Голос України”, 1995 .- 15 с.

3. Гриценко А.В. Поверхностные воды Украины и научно-практические основы повышения эффективности их охраны. - Харьков: Оригинал, 1994. – 142 с.

4. Рыбалова О.В., Анисимова С.В. Новый подход к определению комплекса природоохранных мероприятий на основе исследования особенностей экосистем малых рек // Вісн. Міжнар. слов’янського ун.-ту. - Харків, 2003. - Т. VІ. №2. - С.15-18.

5. Бышовец Л.Б., Молодых В.П. и др. Антропогенные изменения стока малых рек Украины и их учет при водоохозяйственном планировании // Труды V Всесоюз. гидролог. съезда “Гидрологическое обоснование водохозяйственный мероприятий”. - Л.: Гидрометиздат, 1990. - Т.4. - С.613 – 619.

6. Максимчук В.М., Перехрест В.С. Задачи научных исследований по совершенствованию методов рационального использования и охраны водных ресурсов малых рек // Комплексное использование и охрана водных ресурсов малых рек. - М., 1979. - С.37-53.

7. Анісімова С.В., Рибалова О.В. Методичні вказівки до самостійної роботи “Теоретичні та практичні основи управління природоохоронною діяльністю на прикладі річкових басейнів” з дисциплін “Природоохоронний менеджмент”– Харків.: ХНАДУ, 2004. – 20 с.

8. Рыбалова О.В., Мостепан Е.В., Савченко Н.В. Проблема защиты малых рек от загрязнения поверхностным стоком с урбанизированных территорий // Зб. наук. праць 4 Міжнар. міждисциплінарної наук.-практ. конф. “Сучасні проблеми науки та освіти”. - 2003. – С.73.

9. Белогуров В.П., Поддашкин А.В., Рыбалова О.В. Определение риска нарушения устойчивости экосистем малых рек с помощью автоматизированного поста контроля качества воды // Коммунальное хозяйство городов: Науч.-техн. сб. - К.: Техніка, - 2001. Вып. 27. – С.28-31.

10. O.V. Rybalova A Method for identification of small river basins with low stability to anthropogenic load.Рыбалова О.В. Определение комплекса природоохранных мероприятий на основе оценки направленности процессов в экосистемах малых рек // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2003. - № 6 (6). - С. 88 – 92.

11. А.К. Запольський, Н.А. Мішкова-Клименко, І.М. Астрелін, М.Т. Брик, П.І.Гвоздик, Т.В. Князькові. Фізико-хімічні основи технології очищення стічних вод: Підручник. - К.: Лібра, 2000. – 552с/

12. Очистка производственных сточных вод: Учеб. Пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. "Водоснабжение и канализация" и "Очистка природных и сточных вод"/С.В.Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В.Воронов. – М.: Стройиздат, 1979. – 320с., ил.

13. Жуков А.И., Мончайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. (справ. пособие). Под ред.. А.И. Жукова. – М., Стройиздат, 1977. - 204с

14. Методические указания по составлению схем охраны вод малых рек. РД 33-5.3.02-84.М.: Минводхоз СССР, 1984. – 45 с.

15. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территории промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. - М.: ВНИИВОДГЕО, ВНИИВО, 1983. - 45с.

16. Временная инструкция по проектированию сооружений для очистки поверхностных сточных вод. СН 496 – 77. – М., 1978. – 40 с.

17. ДСТУ 3013 -95 Правила контролю за відведенням дощових і снігових стічних вод з територій промислових підприємств.