Система наблюдений за водными объектами. Наблюдения на водных объектах ведутся наземными сетями станций, оборудованных инструментарием для измерений. В настоящее время традиционные сети дополняются дистанционными средствами измерений: метеорологическими радарами, спутниковыми и авиационными наблюдениями.
Основная цель службы наблюдений и контроля за уровнем загрязнения водных ресурсов заключается в получении информации о качестве вод, необходимой для осуществления мероприятий как по охране вод, так и по рациональному использованию водных ресурсов.
Служба решает задачи контроля за уровнем загрязнения вод по физическим, химическим и гидробиологическим показателям и задачи изучения динамики загрязняющих веществ для прогнозов загрязнения водных объектов.
На пунктах стационарной сети перечень наблюдаемых ингредиентов и показателей качества воды определяется, главным образом, составом и объемом сточных вод, их токсичностью и требованиями, предъявляемыми со стороны потребителей воды. Все это обуславливает некоторое различие программ наблюдения для разных пунктов стационарной сети.
Важная задача мониторинга водных ресурсов - изучение процессов самоочищения водных объектов и накопления загрязняющих веществ в донных отложениях и изучение закономерностей выноса веществ в водоемы (моря, озера, водохранилища).
Наиболее важным этапом организации работ по наблюдению за загрязнением поверхностных вод является выбор местоположения пункта наблюдений.
Под пунктом наблюдений качества поверхностных вод следует понимать место на водоеме или водотоке, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Пункты наблюдений организуются, в первую очередь, на водоемах и водотоках, имеющих большое народно-хозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению сточными водами предприятий энергетики и промышленности, хозяйственно-бытовыми стоками, а также стоками с сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов. На водных объектах с незначительным загрязнением создаются пункты для фоновых наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в природных объектах.
Основными объектами при выборе пунктов наблюдений за уровнем загрязнения поверхностных вод являются места сброса хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, в том числе подогретых вод от ТЭС, ГРЭС, АЭС.
Районами повышенного внимания экологи считают также крупные нерестилища и зимовья ценных пород рыб, устьевые зоны рек.
Предварительные обследования на участках водоемов и водотоков являются важным этапом в организации пунктов наблюдений, так как определяют направление дальнейших работ в пункте.
Цели предварительных обследований:
· определение состояния водного объекта, сбор и анализ сведений о водопользователях, выявление источников загрязнения, количества, состава и режима сбросов сточных вод в водоем или водоток;
· определение расположения пунктов наблюдений, створов наблюдений, вертикалей и горизонтов в них;
· установление характеристик для данного водоема или водотока загрязняющих веществ и биотопов;
· составление программы работ.
На основе имеющихся материалов составляют карты-схемы водоема, водотока или их частей, где отмечаются источники загрязнения и места сброса сточных вод. Затем выбирают местоположение пунктов и створов наблюдений и выполняют обследование водоема или водотока, во время которого исследуются источники загрязнения (место, характер, режим сброса сточных вод, их количество и состав), а также отбираются пробы воды для определения их гидрохимических и гидробиологических показателей с целью выявления характерных для данного пункта загрязняющих веществ.
Количество и местоположение пунктов наблюдения за качеством вод водотоков и водоемов должны обеспечить получение информации, необходимой для выполнения задач, поставленных перед сетью ЕГСЭМ.
Пункты наблюдений включают один или несколько створов. Под створом пункта наблюдений следует понимать условное поперечное сечение водоема или водотока, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Створы наблюдений размещают с учетом гидрометеорологических условий и морфологических особенностей водоема или водотока, расположения источников загрязнения, объема и состава сбрасываемых сточных вод и интересов водопользователей.
Основные задачи наблюдений качества поверхностных вод следующие:
· систематическое получение как отдельных, так и обобщенных во времени и пространстве данных о качестве воды;
· обеспечение заинтересованных организаций систематической информацией о качестве воды водоемов и водотоков и экстренной информацией о резких изменениях загрязненности воды.
Основным принципом организации наблюдений является их комплексность, которая предусматривает согласованную программу работ по гидрохимии, гидрологии и гидробиологии, т.е. наблюдения за качеством воды по физическим, химическим, гидробиологическим показателям и проведение сопутствующих микробиологических микробиологических работ. Необходимым условием является также синхронность всех систем наблюдений, систематичность и согласованность сроков проведения наблюдений.
Станции и посты слежения. Наблюдательная сеть включает стационарные посты наблюдений за состоянием водоемов, специализированные посты на загрязненных водных объектах для решения научно-исследовательских задач, временные экспедиционные посты на объектах, не охваченных наблюдениями.
Посты наблюдений и контроля на реках, озерах и водохранилищах обычно приурочены к зонам сброса сточных вод. Посты устанавливаются у мест сброса сточных и ливневых вод городов и других крупных населенных пунктов, мест сброса сточных вод отдельными крупными предприятиями и подогретых вод от крупных ТЭС и АЭС, сброса коллекторно-дренажных вод с мелиоративных земель, нерестилища рыб, приплотинных и устьевых участков рек и других объектов.
Размещение створов на объектах наблюдения и расстояние между ними определяется в соответствии с действующими правилами охраны поверхностных вод от загрязнения. В каждом пункте должно быть выделено не менее двух-трех створов: один выше источника загрязнения (для характеристики фонового состояния объекта относительно данного пункта) и один-два створа ниже источника загрязнения.
При наблюдении качества вод всего водоема устанавливают не менее трех створов, по возможности равномерно распределенных по его акватории с учетом береговой линии.
При наблюдении по отдельным участкам водоема створы располагаются следующим образом:
ü на водоемах с интенсивным водообменом один створ выше источника загрязнения и вне зоны его влияния, и не менее двух ниже источника загрязнения или ниже последнего по течению из группы источников загрязнения на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязнения;
ü на водоемах с умеренным и замедленным водообменом один створ вне зоны влияния источника или группы источников загрязнения, второй совмещают с местом сброса сточных вод, и не менее двух располагают параллельно второму по обе его стороны на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности.
Для обеспечения оптимальной информации о качестве воды, для оценки изменения уровня загрязнения и для оценки эффективности мероприятий по охране окружающей среды все пункты стационарной сети наблюдений подразделяются на четыре категории.
К первой категории отнесены пункты:
- располагающиеся на водных объектах (или их участках), имеющих особо важное народнохозяйственное значение, включая устьевые участки и замыкающие створы основных крупных речных бассейнов;
- располагающиеся в местах нерестилищ и зимовий ценных пород рыб.
Ко второй категории отнесены пункты, расположенные на водных объектах:
- в районе промышленных городов и рабочих поселков, население которых использует воду для питьевых и хозяйственных нужд, и на участках массового отдыха населения;
- имеющих большое рыбохозяйственное значение;
- в местах сброса коллекторно-дренажных вод, отводимых с сельхозугодий; на пограничных створах рек, вытекающих на территорию страны из-за рубежа или вытекающих за ее пределы;
- на замыкающих створах больших и средних рек, впадающих в моря и внутренние водоемы, имеющие большое народнохозяйственное значение;
- на замыкающих створах рек, по которым составляются водохозяйственные балансы с характеристикой качества водных ресурсов;
- в приустьевой зоне больших притоков крупных рек, озер и водохранилищ.
К третьей категории относятся пункты, расположенные на водных объектах, где воздействие на качество воды носит умеренный и слабый характер, то есть в районах небольших городов, населенных пунктов, промышленных предприятий, местах отдыха (дома отдыха, туристические базы и пр.), местах поступления стоков с сельхозугодий.
К четвертной категории относятся пункты стационарной сети гидрохимических наблюдений на водных объектах, не подверженных прямому воздействию (фоновые участки).
Программа работ в зависимости от категории пунктов различается не только по объему наблюдаемых показателей, но и по срокам наблюдений. Так, на пунктах первой категории наблюдения производятся ежедневно по сокращенной программе и ежедекадно по полной программе; на пунктах второй категории ежедневно производятся только визуальные наблюдения, а полные - ежемесячно; на пунктах третьей категории - ежемесячные наблюдения по сокращенной программе, а полная программа - в основные гидрологические фазы, как и на пунктах четвертой категории.
Наблюдаемые ингредиенты и показатели. Оценка степени загрязнения поверхностных и подземных вод осуществляется по различным химическим, физическим и биологическим показателям.
При проведении работ широко используются методы химического и физико-химического анализа, позволяющие определить количественный и качественный состав загрязняющих веществ в природной среде.
Стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод на более низких уровнях являются также определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК).
Химическое потребление кислорода – величина, характеризующая общее содержание в загрязнѐнной воде органических и неорганических восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК обычно выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление.
Биохимическое потребление кислорода – количество кислорода на единицу объѐма воды (1 л), необходимое на окисление всех органических веществ в аэробных условиях за определѐнное время (несколько суток). При анализе состава сточных вод чаще всего применяют «многокомпонентные» методы, позволяющие определять широкий спектр химических веществ. К ним относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы.
Перечень наблюдаемых ингредиентов и показателей качества воды на пунктах стационарной сети определяется химическим составом и объемом сточных вод.
Обязательными для всех пунктов наблюдательной сети являются следующие показатели: температура воды, взвешенные вещества, минерализация, цвет и мутность воды, диоксид углерода, водородный показатель, биохимическое потребление кислорода, запахи, основные ионы, биогенные компоненты, а также загрязняющие вещества: нефтепродукты, детергенты, летучие фенолы, пестициды, соединения тяжелых металлов.
Для совокупности оценки опасных уровней загрязнения водоемов используется суммарный показатель химического загрязнения (ПХЗ10), определяемый по 10 максимально превышающим ПДК веществам.
При загрязнении воды несколькими ЗВ используются комплексные оценки качества воды в природных водоемах:
1) и ндекс загрязненности воды (ИЗВ). Р езультаты гидрохимических анализов по множеству показателей дают определять классы качества воды в виде интегральной характеристики загрязненности поверхностных вод (табл.1).
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы качества. Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее).
Классы качества определяются по индексу загрязненности воды (ИЗВ), которая рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений 6 основных показателей качества воды.
Таблица 1- Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
| Класс качества воды | ИЗВ | Оценка качества (характеристика) воды |
| I | Менее и равно 0,2 | Очень чистые |
| II | Более 0,2-1 | Чистые |
| III | Более 1-2 | Умеренно загрязненные |
| 1V | Более 2-4 | Загрязненные |
| V | Более 4-6 | Грязные |
| VI | Более 6-10 | Очень грязные |
| VII | Свыше 10 | Чрезвычайно грязные |
В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, при расчете ИЗВ входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК5, а также значения еще 4 показателей, являющихся для данного водного объекта наиболее неблагополучными, или которые имеют наибольшие приведенные концентрации (отношение сi/ПДКi).
Мониторинг загрязнения поверхностных вод ведется с помощью стационарных постов. Периодичность отбора проб и состав контролируемых ингредиентов определяются в зависимости от категории поста (I—IV категории), согласно ГОСТу 17.1.3.07-82.
Стационарные посты общегосударственной сети наблюдений дополняются ведомственными, функционирующими с различной периодичностью на водоемах, используемых для рыбоводства, а также для водоснабжения и водоотведения.
2) комбинаторный индекс загрязненности (КИЗ) - рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды (табл.2).
Показатель КИЗ учитывает одновременно показатели качества, содержание которых превышает установленные ПДКвр, повторяемость случаев превышения ПДКвр, кратность превышения ПДКвр.
Таблица 2- Классификация загрязненности воды водных объектов
| Значение комбинаторного индекса загрязненности воды | Класс загрязненности воды | ||||
| Условно чистая | Слабо загрязненная | Загрязненная | Грязная | Очень грязная | |
| При отсутствии ЛПЗ | 1-2 | 2,1-4 | 4,1-10 | ||
| 1 ЛПЗ | 0,9 | 0,9-1,8 | 1,9-3,6 | 3,7-9,0 | 9,0 |
| 2 ЛПЗ | 0,8 | 0,8-1,6 | 1,7-3,2 | 3,3-8,0 | 8,0 |
| 3 ЛПЗ | 0,7 | 0,7-1,4 | 1,5-2,8 | 2,9-7,0 | 7,0 |
| 4 ЛПЗ | 0,6 | 0,6-1,2 | 1,3-2,4 | 2,5-6,0 | 6,0 |
| 5 ЛПЗ | 0,5 | 0,5-1,0 | 1,1-2,0 | 2,1-5,0 | 5,0 |
Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ).
3) удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ)- представляет собой долю индекса КИЗ, приходящуюся на один учитываемый ингредиент. В расчёте УКИЗВ используются основные показатели комплексной оценки степени загрязненности воды водных объектов. Оценивание качества воды может проводиться как с применением всего набора показателей, так и отдельных их групп, либо 14 единичных характеристик.
Обобщенный оценочный балл дает возможность учесть одновременно значения наблюдаемых концентраций и частоту обнаружения случаев превышения ПДК по каждому ингредиенту. Значение обобщенного оценочного балла по каждому ингредиенту 15 в отдельности может колебаться для различных вод от 1 до 16. Большему его значению соответствует более высокая степень загрязненности воды.