ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 4, с. 429-438
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ И ПРАВОВЫЕ АСПЕКТЫ
УДК 556.01:[502.51:504.5:62.2]
МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ЗОНЕ ДЕЙСТВИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
© 2014 г. П. А. Лозовик, Н. Е. Кулакова
Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН 185030 Петрозаводск, просп. А. Невского, 50 E-mail: lozovik@nwpi.krc.karelia.ru Поступила в редакцию 11.03.2012 г.
Рассмотрены различные методы оценки загрязнения водных объектов по химическим показателям применительно к водным объектам в зоне действия предприятий горнодобывающей промышленности. В ряде методик оценка загрязненности водных объектов зачастую отражает региональные особенности вод, а не собственно их загрязнение. Расчеты экологически допустимого содержания элементов и порога их биогеохимической толерантности показали, что эти значения возрастают с увеличением загрязнения водоема, что противоречит самой сути этих показателей. Наиболее проста и универсальна методика расчета индекса загрязнения воды с использованием региональных ПДК, учитывающих геохимический фон элементов и их токсичность по критерию ПДК для рыбо-хозяйственных водоемов.
Ключевые слова: оценка загрязнения водной среды, система р. Кенти, региональные ПДК, индексы загрязнения.
DOI: 10.7868/S0321059614040117
Под качеством воды понимают характеристику состава и свойств воды, определяющих ее пригодность для конкретных видов водопользования [4], а также для жизни водных организмов [15, 18]. Выделяют общие и специфические показатели качества воды [6, 18]. Общие показатели — это параметры, присущие всей гидросфере (химические, биологические и физические), они могут изменяться под влиянием хозяйственной деятельности человека; специфические показатели — загрязняющие вещества (ЗВ). Экологическая классификация качества вод, представленная в [18], включает в себя как общие, так и специфические параметры. По [16], она недостаточна и требуется "разработка более объективных экологических критериев диагностики водных экосистем и оценки качества вод".
В настоящее время используется много подходов к оценке качества воды различных водных объектов и их загрязнения, но они почти не применяются к конкретным водоемам. Авторы настоящей статьи пытались разобраться с этой проблемой на примере озерно-речной системы Кен-
ти (рисунок), которая на протяжении более 30 лет находится под влиянием техногенных вод Косто-мукшского ГОК (ОАО "Карельский окатыш") по производству железных окатышей из руды Косто-мукшского, а в последние годы — и Корпангского месторождений. Они расположены на севере Республики Карелии, вблизи г. Костомукши. Загрязнение системы р. Кенти — минерального типа. С техногенными водами в водоемы поступает большое количество минеральных компонентов (К+,
8 ОГ), N О
3, а из специфических веществ — Ы и N1 [13]. Для оценки загрязнения водной среды необходимо учитывать, прежде всего, специфику техногенных вод, а также региональные особенности природных вод и показатели токсичности важнейших для гидробионтов ЗВ.
Цель работы — выяснить преимущества и недостатки различных методических подходов к оценке загрязнения водной среды и предложить более простые и надежные методы индикации загрязнения.
р. Кенто
р. Толлойоки
оз. Нижнее
з. Юпенги \ Ливоярви
оз. Кенто
оз. Верхнее
оз. Полвиярви оз. Тохтуриньярви
4\
- Карьер "Западный
Карьер "Восточный": ..л''^ оз. Койвас
^Ь -к
[I оД'
виЯР
0*и
оз. Корпанги
СЗ обводной канал
Отвал
га
оз. Поппалиярви
Карьер "Южный'
Хвостохранилище
Южный обводной канал ■
ГОК
: оз. Окуневое
Костомукша
Карта-схема водных объектов в зоне влияния Костомукшского ГОК.
РАЗЛИЧНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ
В настоящее время основная часть предложенных методов оценки загрязнения поверхностных
вод основана на критерии ПДК. Условно эти методы подразделяют на две группы [3]: позволяющие оценить качество воды по совокупности химических, микробиологических, биологических
и физических показателей; связанные с расчетом комплексных индексов загрязнения воды.
Пример первой группы методов — классификация, предложенная в [1], в которой водоемы делятся на классы по химическим, бактериологическим и биологическим признакам и качество воды оценивается по ее физическим и органолептическим свойствам. В качестве важнейших показателей авторы рекомендуют использовать следующие: титр кишечной палочки, запах, БПК5, азот аммонийный, внешний вид водоема, зависящий от степени загрязнения нефтью у места взятия пробы воды. В [3] отмечается, что эта классификация — основа для разработки комплексной оценки качества воды.
Один из методов второй группы — комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши, предложенная в [6, 18] и "позволяющая оценить состав и свойства воды как среды обитания гидробионтов и изменения состояния водных объектов под воздействием антропогенного пресса". Она включает в себя несколько частных классификаций: по солевому составу (минерализации и ионному составу), по эколого-сани-тарным, эколого-токсикологическим (содержанию токсичных веществ и токсичности), а также радиоэкологическим показателям (содержанию радионуклидов). Эта классификация "позволяет всесторонне охарактеризовать качество поверхностных вод суши, поскольку ... включает необходимый набор как общих, так и специфических показателей" [6, 18].
Суть методов, предложенных в [1, 6, 18], сводится к тому, что для каждого показателя разработана своя шкала цифровых значений, соответствующих количественному их содержанию в воде или важности и значимости данного фактора, по величине которого воды относят к тому или иному классу и разряду качества.
В работах [7, 8, 20, 26] предложены свои подходы и методы оценки антропогенного влияния на водные объекты и определения допустимых концентраций ЗВ. Методы авторов [7, 20, 26] были проанализированы ранее в [12].
В [8] предложено осуществлять расчет суммарного показателя гидроэкологичности водного объекта (ГЭ):
ГЭ = у ГЭЭ
сфере к его ПДК; ГЭ,- = ТВ,- (Т — коэффициент гидротоксичности, В — отношение наблюдаемой концентрации вещества к его кларку в гидросфере). Для веществ супертоксичных и первого класса опасности Т = 100, второго класса — Т = 50, третьего класса и общетоксичных — Т = 10.
При переходе от ГЭФ к Э, по [8], можно заметить, что для веществ, у которых 0.01 < ГЭФ,- < 0.1, Э,- =1000 ГЭФ,-. Если подставить соответствующие значения в формулу расчета ГЭ, то получим: ГЭ =
= у- т ^ х 1000 = 1000£" Т, В
Кл, ' ПДК ^= ПДК, '
случае, если коэффициенты Т одинаковы для
всех веществ, то ГЭ = 1000ТУ- Снабл = 1000Т^
ПДК,
(^ — показатель техногенной нагрузки). В этом случае получается, что ГЭ есть в 1000 Т раз бль-ший коэффициент 7Т, рассчитываемый по наблюдаемым концентрациям элементов и их ПДК.
Из комплексных индексов на основе ПДК наиболее широко используется индекс загрязнения воды (ИЗВ), предложенный в 1986 г. в [2], который в дальнейшем был преобразован в [22]. Этот индекс представляет собой среднюю долю превышения ПДК по определенному числу индивидуальных ингредиентов (как правило, шести), в которые обязательно входят растворенный кислород и БПК5, остальные четыре выбираются по признаку наибольшей токсичности:
I =п
ИЗВ = 1 у С, /ПДК,-,
,=1
Здесь Э,- — условный показатель, соответствующий значению коэффициента гидроэкофильно-сти (ГЭФ) — отношению кларка элемента в гидро-
,=1
где С1 — концентрация компонента; п — число показателей, используемых для расчета индекса; ПДК,- — установленная величина норматива для соответствующего типа водного объекта. Для кислорода используется обратное соотношение. При расчете в первую очередь необходимо учитывать важнейшие для водных объектов ЗВ, отражающие специфику техногенного воздействия.
Аналогично ИЗВ по неограниченному числу компонентов рассчитываются показатели геохимической нагрузки и ZС [24, 19]: =
= у, = 1 и Zc = у = 1 (*сЬ - (п - 1), где
Яцдк- коэффициент ПДК (Снабл/СВДК), Кс - коэффициент концентрации (Снабл/Сф0н).
В 2002 г. введено новое руководство по оценке загрязненности поверхностных водных объектов [22], где учитываются все определяемые компоненты, по которым установлены ПДК, а также повторяемость и кратность превышения ПДК за весь период наблюдений в конкретном створе
(станции) водного объекта. В результате рассчитываются абсолютный и удельный комбинаторный индексы загрязнения воды (КИЗ и УКИЗВ) и устанавливается количество показателей, по которым наблюдается наибольшая степень загрязнения воды (КПЗ).
В [15, 17] предложено для оценки загрязнения водных объектов использовать расчет суммарного индекса качества воды:
И = И + И + И
здесь Иф-х = £(С/Сф0нмах; - 1) - показатель физико-химических свойств водной среды (взвешенное вещество, минерализация и др.), Сфонмах, — фоновая концентрация компонента; Итокс = = 2(С(/ПДК() — степень загрязнения вод токсичными веществами; Иэвт = (Сфос/Сфон(фос) — 1) — эв-трофирование вод (Сфон(фос), Сфос — соответственно фоновое и наблюдаемое содержание фосфора). Для мезотрофных водоемов значение Иэвт увеличивается вдвое, эвтрофных — втрое.
Предложенный суммарный индекс качества воды для "абсолютно" чистых озер имеет нулевое значение и повышается при любом антропогенном воздействии. Эта методика позволяет не только вычислить суммарный индекс качества, но и оценить вклад каждого ЗВ в качество воды.
Существует проблема оценки степени загрязнения водного объекта по отдельным веществам с использованием только критерия ПДК в связи с тем, что в расчетах не учитываются региональные особенности вод. Эта проблема решается путем разработки так называемых региональных допустимых концентраций (РДК) [25] для водных объектов, испытывающих антропогенное влияние, или региональных нормативов качества вод (СРНКВ), бассейновых допустимых концентраций веществ [23]. В [25] предлагается рассчитывать РДК для бассейна или водохозяйственного участка по формуле:
РДК,- = (С, + а, Vй 1/2) — А С; в [23] — по формуле:
СрНКв = С1 + а/я/я1/2 (С, — средняя концентрация вещества в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.