УДК 504.45.064(282.247.36):620.266.1
Химические показатели в оценке токсического загрязнения Нижнего Дона
А. М. Никаноров*, Т. А. Хоружая*, А. Г, Страдомская*, Т. В. Миронова*
На основе анализа разных систем оценки уровня загрязненности поверхностных вод по химическим показателям предложены критерии оценки уровня токсического загрязнения Нижнего Дона с учетом классов опасности химических веществ. Оценка по показателям концентраций нефтепродуктов, фенолов, хлорорганических пестицидов дала основание для заключений о высоком и даже экстремально высоком уровне токсического загрязнения воды, что подтверждается полученными ранее данными авторов по биотестированию. Многолетние тенденции изменений загрязненности воды направлены на ее снижение, однако концентрации токсичных загрязняющих веществ все же существенно превышают установленные нормативы. По показателям загрязненности металлами, несмотря на превышение нормативов (иногда в десятки раз), достаточно обоснованные оценки невозможны в связи с региональными гидрохимическими особенностями.
В водной экосистеме бассейна Дона, особенно в нижнем течении реки, вследствие антропогенного воздейстиия к концу XX в. произошли резкие негативные изменения: ухудшилось качество воды, снизилось биоразнообразие, изменилась структура водных биоценозов, уменьшилась доля ценных видов промысловых организмов, упали уловы рыбы, что повлекло за собой снижение хозяйственного значения водных объектов. Наряду с такими антропогенными факторами как зарегулирование реки и снижение водности, важнейшей причиной такого рода изменений, по мнению специалистов, может быть загрязнение токсичными химическими веществами — токсическое загрязнение [8, 10], В настоящем исследовании предпринята попытка на основе анализа химических показателей и критериев, используемых в мониторинге поверхностных вод суши и различных сферах водопользования, дать оценку уровня токсического загрязнения Нижнего Дона.
Оценка токсического загрязнения поверхностных (природных) вод представляет собой достаточно сложную задачу. Под токсичностью в водной токсикологии понимают свойство воды оказывать вредное, вплоть до гибели, воздействие на водные организмы (кроме этого вещества могут оказывать канцерогенное, мутагенное, эвтрофирующее, осолоняющее и другие виды воздействий). Если первоначально в центре внимания специалистов была токсичность сбрасываемых сточных вод, то в настоящее вре-
* Гидрохимический институт, Южный отдел Института водных проблем Российской академии наук.
мя все больше данных указывают на то, что и природные воды могут проявлять токсическое действие на водную биоту вследствие загрязнения токсичными веществами [10]. Можно предполагать, что результаты химического анализа концентраций загрязняющих веществ, токсичность которых известна и на которых установлены нормативы ПДК в токсикологических исследованиях, позволят с определенной вероятностью судить о степени токсического загрязнения природной воды. Действительно, такая оценка предусмотрена некоторыми документами [13], однако на практике вклад токсического компонента обычно не рассматривается, а анализируется общий уровень загрязненности.
Для оценки уровня токсического загрязнения воды Нижнего Дона необходимо было выбрать соответствующие критерии и показатели, в связи с чем был проведен анализ существующих систем оценки загрязненности природных вод по химическим показателям, которые в настоящее время используются в разных сферах водопользования. Как показал анализ, все они базируются на расчетах степени превышения ПДК загрязняющих веществ с использованием различных индексов и коэффициентов, что и заложено в систему ранжирования уровней загрязненности. Несмотря на общие подходы, количественные параметры рангов в разных системах оценки существенно отличаются друг от друга, что можно проиллюстрировать на примере систем оценок высокого загрязнения (ВЗ) и экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ) вод (табл. 1).
В системе Росгидромета уровни ВЗ и ЭВЗ устанавливают согласно следующим показателям превышения ПДК загрязняющих веществ. Загрязненность воды считается соответствующей экстремальным уровням загрязнения, если максимальное разовое содержание превысит нормативы ПДК веществ 1-го или 2-го классов опасности в 3—5 раз (ВЗ) и более чем в 5 раз (ЭВЗ), веществ 3-го или 4-го классов опасности — от 10 до 50 раз (ВЗ) и более чем в 50 раз (ЭВЗ). Для случаев ВЗ особо выделены нефть и нефтепродукты, фенолы, соединения меди, железа, марганца, для которых нижняя граница превышения ПДК не 10, а 30. Последствия ЭВЗ проявляются негативными изменениями в высших трофических звеньях экосистемы.
Таблица 1
Критерии установления высоких и экстремально высоких уровней загрязнения воды по кратности превышения ПДК
Источник информации Химические вещества 1—2-го классов опасности Химические вещества 3—4-го классов опасности
ВЗ | ЭВЗ ВЗ | ЭВЗ
Росгидромет и другие государственные системы [11] [7] Система УТЗ[1] Рыбохозяйственные ведомственные документы 3—5 5—10 2 10 5—50 Более 10 10 Более 100 10—50 50—100 2 10 Более 50 Более 100 10 Бол« 100
Наиболее близкий к системе Росгидромета подход использован в критериях, используемых при аварийных выбросах и сбросах загрязняющих веществ и ЭВЗ окружающей природной среды и предназначенных для органов исполнительной власти [И]. В других системах обнаружения высоких уровней загрязнения и оценки загрязненности поверхностных вод используются подходы и количественные параметры, которые существенно отличаются от упомянутых. Так, в некоторых случаях уровень загрязнения устанавливается независимо от классов опасности химических веществ. Классы опасности не учитываются, например, в рыбохозяйственном водопользовании, где установлены одинаковые пределы рангов ВЗ и ЭВЗ для всех химических веществ: 10- и 100-кратное,превышение ПДК соответственно. Не учитывались классы опасности химических веществ в системе оценки уровня токсического загрязнения (УТЗ), предложенной Л. П. Брагинским [1], в классификации качества воды по гидрохимическим и биологическим показателям, недавно опубликованной 3. Г. Гольд и соавт. [3], в критериях ВЗ и ЭВЗ, действовавших в Росгидромете до 2000 г. [12]. Такие критерии, на наш взгляд, недостаточны, поскольку в них не учитываются биологические эффекты загрязняющих веществ и, в конечном итоге, их опасность для водной экосистемы.
В связи с этим для оценки уровня токсического загрязнения Нижнего Дона были выбраны критерии, в которых учитываются классы опасности химических веществ, ранжирование сделано как по отдельным группам веществ, так и по всей их сумме, а для отнесения к рангам токсического загрязнения используются наиболее жесткие параметры нарушения нормативов ПДК (табл. 2). Такой подход представляется важным с точки зрения сохранения водной экосистемы.
В предлагаемом подходе предусмотрено ранжирование степени токсического загрязнения на 6 классов. Ранг "высоко токсичная вода" соответствует традиционным рангам "высоко загрязненная", а "чрезвычайно
Таблица 2
Критерии оценки токсического загрязнения водных экосистем по химическим показателям с учетом классов опасности загрязняющих веществ
Ранг Степень токсичности (загрязненности) Уровень загрязнения
класс опасности 1„ ПДК
1 Нетоксичная (очень чистая) 1—2 Отсутствуют
3—4 < 1
2 Условно нетоксичная (чистая) 1—2 < 1
1 4 <1
3 Слабо токсичная (слабо, допустимо загрязненная) 1—2 <1
3—4 1—2
1—4 1
4 Умеренно токсичная (умеренно загрязненная) 1—2 2 > I >1
3 —4 10 > £ >1
5* Высоко токсичная (высоко загрязненная, грязная) 1—2 3—5
3—4 50 >10
6* Чрезвычайно токсичная (очень грязная, чрезвы- 1—2 ■> 5
чайно загрязненная, ЭВЗ) 3—4 >50
Примечание. 1„ — сумма загрязняющих веществ соответствующего класса опасности.
токсичная" — рангам "очень грязная, чрезвычайно грязная вода" в других классификациях. Нетоксичные воды разделены на два ранга: "нетоксичные" и "условно нетоксичные" воды, что соответствует "очень чистым" и "чистым" водам.
Количественные параметры этих рангов определены исходя из следующего принципа: в воде, не оказывающей токсического действия, не должны быть нарушены нормативы ПДК — как для отдельных химических веществ, так и для их суммарного количества. Для "нетоксичных" ("очень чистых") вод приняты параметры: вещества 1-го и 2-го классов опасности отсутствуют, т. е. не обнаруживаются с помощью используемых методик химического анализа, а сумма загрязняющих веществ 3-го и 4го классов опасности должна быть менее 1 ПДК. Для "условно нетоксичных" ("чистых") вод приняты критерии, согласно которым сумма любых загрязняющих веществ (1—4-го классов опасности) не должна превышать 1 ПДК, В итоге в предлагаемых рангах оказались заполненными 4 ранга уровней токсического загрязнения из 6, характеризующих чистые и наиболее загрязненные воды. Следующим шагом было определение промежуточных рангов: "умеренно токсичной" ("умеренно загрязненной") считали воду, в которой сумма концентраций загрязняющих веществ 1-го и 2-го классов опасности более 1, но не превышает 2 ПДК, а веществ 3—4-го классов опасности — от 1 до 10 ПДК. Для ранга "слабо токсичных" вод ("слабо загрязненные", "допустимо загрязненные" воды) приняты такие критерии: сумма всех загрязняющих веществ (от 1-го до 4-го класса опасности включительно) должна быть не более 1 ПДК, но при этом вклад веществ 1-го и 2-го классов не должен превышать 1 ПДК, а 3-го и 4-го классов — 1—2 ПДК.
Как показали расчеты, проведенные на материалах данных сети ГСН Росгидромета на Нижнем Дону в районе г. Ростов-на-Дону, нарушения нормативов ПДК по среднегодовым и максимальным величинам концентраций в воде за 1984—1993 гг. наблюдались по веществам 1-го класса опасности — ДДТ и метаболитам (9,6 ПДК, максимальные — 43), ГХЦГ (сумме изомеров — 1,4 ПДК, максимальные — 12,4), линдану (8,9 ПДК, максимальные — 37), веществам 3-го и 4-го классов — нефти и нефтепродуктам (27 ПДК, максимальные — 81), фенолам (12 ПДК, максимальные — 28), соединениям меди (11 ПДК, максимальные — 24), соединениям цинка (1,7 ПДК, максимальные — 2,8), СПАВ (1,9
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.