Нормирование качества воды

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 [11] питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиацион­ном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благо­приятные органолептические свойства.

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водополь­зования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды [25].

По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и па­разитологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема). Токсикологичес­кие показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. Наконец, при определе­нии качества воды учитываются органолептические (воспринимаемые органами чувств) свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения оп­ределены Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.544-96 [12], причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли-индекс[5], а также указывается, что содержание химических веществ не должно пре­вышать значений соответствующих нормативов.

Как и для атмосферного воздуха, для воды такими нормативами явля­ются предельно допустимые концентрации (ПДК).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-пить­евого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) — это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования [18].

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_вр) — это концентрация вредного веще­ства в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популя­ции рыб, в первую очередь, промысловых [18, 25а].

ПДК_вр в ряде случаев рассматривается как экологический норматив, что не совсем верно. Фактически, ПДК_вр — это та концентрация вредно­го вещества в воде, при постоянном воздействии которой выполняются следующие условия:

• не наблюдаются случаи гибели рыб и организмов, служащих для рыб кормом;

• не происходит постепенное исчезновение тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем был ранее пригодным, а также замены

ценных в кормовом для рыб отношении организмов на малоценные или не имеющие кормового значения;

• не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы,

• не происходят изменения, способные в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных видов на малоценные или к потере рыбохозяйственной ценности как все­го водоема, так и его части.

ПДК_вр обычно являются более жесткими, чем ПДК_в (см. табл. 6). Подчеркнем, что речь идет, прежде всего, о рыбном хозяйстве как тако­вом и о защите потребностей человека, хотя определенные принципы охраны водных экосистем, по всей вероятности, также учитывались при установлении этих нормативов. Впрочем, то, что они установлены для России (в прошлом — для СССР) в целом, а, следовательно, никак не учитывают особенностей физико-географических зон, биогеохимичес­ких провинций[6], гидрологического режима и многого другого, свиде­тельствует в пользу приоритета хозяйственных интересов.

Таблицы ПДК_в, ПДК_вр, а также некоторые международные нормативы и стандарты качества воды приведены в Приложении 2 (раздел 2.3).

Как и в случае с атмосферным воздухом, для сравнительной оценки загрязнения водной среды используются различные индексы, которые позволяют учесть присутствие нескольких загрязняющих веществ. Наи­более распространенным является комплексный гидрохимический ин­декс загрязнения воды (ИЗВ). Его рассчитывают по формуле:

где

с.

ПДК. — установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

Обычно ИЗВ рассчитывают по шести-семи гидрохимическим показа­телям, в т.ч. обязательно по таким показателям как содержание раство­ренного кислорода [O₂], водородный показатель рН, биологическое по­требление кислорода БПК₅ (Приложение 5).

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразде­ляют на классы (см. табл 7).

Таблица 6. Соотношение различных видов ПДК в воде для некоторых веществ [18]

Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени и т.д.)

В гидрохимической практике используется и метод интегральной оцен­ки качества воды по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения [26, 26а].

В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концен­траций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК_вр — К и повто­ряемости случаев превышения Н, а также общий оценочный балл — B.

где

С — концентрация в воде -го ингредиента;

ПДК — предельно допустимая концентрация -го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения [11; 5];

N_/UK — число случаев превышения ПДК по z-му ингредиенту;

N — общее число измерений -го ингредиента.

Таблица 7. Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла боль­ше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязнен­ности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности (КИЗ) рассчиты­вается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингреди­ентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанав­ливается класс загрязненности воды [3].

КИЗ справедлив только при усилении эффекта воздействия при одно­временном воздействии нескольких токсичных веществ. Более подроб­но метод интегральной оценки качества воды описан в Приложении 3.

Помимо описанных выше подходов к нормированию качества водных объектов по гидрохимическим показателям существует и другой подход, основанный на применении биоиндикации. При этом подходе анализи­руются присутствие и численность организмов определенных видов, обитающих в исследуемой среде, в качестве показателей естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.

Индекс сапробности водоемов рассчитывают, исходя из индивидуаль­ных характеристик сапробности видов, представленных в различных водных сообществах (фитопланктоне, перифитоне) [27]:

где

s. — значение индивидуального индекса сапробности i-го гидробионта, которое задается специальными таблицами [28]; h_i — относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа);

N — число выбранных индикаторных организмов (обычно N>30).

Значение s_i отражает совокупность физиолого-биохимических свойств гидробионта, обусловливающих его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Таким образом, этот индекс характеризует трофический статус водоема. В соответствии с численным значением S нормируется качество воды (см. табл. 8).

Следует отметить, что сами по себе интегральные показатели еще не характеризуют уровень антропогенной нагрузки. Высокие значения ИЗВ могут быть обусловлены природными особенностями водосбора — на­пример, наличием подзолистых почв и торфяников, которые обуславли-

Таблица 8. Классы качества вод в зависимости от индексов сапробно- сти

вают высокое содержание в воде органических веществ (идентифициру­емых некоторыми методами исследования как нефтепродукты), высокое природное содержание меди, железа, марганца, низкие значения кон­центрации растворенного кислорода.

Поэтому следует с известной осторожностью относиться к оценкам реальной антропогенной нагрузки по тем показателям, которые основа­ны на использовании системы ПДК. Эти показатели целесообразно применять для оценки тенденций изменения по времени или при срав­нении различных участков одного водного объекта.

Оценку состояния водоема необходимо осуществлять с привязкой к естественному историческому фону. Это означает, что при нормирова­нии показателей качества водных объектов следует устанавливать, когда это возможно, исторические нормы — типичные для всего периода до­кументированных наблюдений интервалы значений исследуемых пара­метров. При этом вполне вероятно, что в зависимости от масштабов и ландшафтного разнообразия водосбора нормирование таких показате­лей придется осуществлять отдельно для различных участков. Также при установлении региональных норм необходимо учитывать особенности различных фаз гидрологического режима (половодья, межени, павод­ков); различные по водности годы (многоводные, средние по водности и маловодные); суточные изменения химического состава воды.

Глубина поиска для установления исторических коридоров значений показателей может составить около 50 лет, так как первые из доступных кадастровых данных химического состава вод относятся к 50-м годам прошлого века. Кроме того, выборочно доступны данные и более ранне­го периода: ведение государственного водного кадастра в отношении поверхностных вод суши в нашей стране стали осуществлять в 30-е годы XX века, а уже в конце 19-го века стали появляться единичные гидроло­гические, гидрохимические и гидробиологические описания для неко­торых водных объектов. В качестве примера можно привести Труды Ко- синской биологической станции Московского общества испытателей природы с описанием озер Мещерской низменности, Известия импера­торского Русского географического общества, содержащие информацию об озерах и болотах Московской и Владимирской губерний.