Процеси, които намаляват качеството на повърхностните води. Резултати от мониторинга на качеството на водите на повърхностните водни тела. Обекти и методи на изследване

Повърхностните води на сушата са води, които текат (потоци) или се събират на повърхността на земята (резервоари). Има морски, езерни, речни, блатни и други води. Повърхностните води се намират постоянно или временно в повърхностните водни тела. Обекти на повърхностните води са: морета, езера, реки, блата и други водни течения и резервоари. Има солени и сладки води на сушата.

Образуването на повърхностни води е сложен процес. Потоците, падащи от небето под формата на дъжд или сняг, са вода, изпарена от моретата и океаните. Характерът на терена, през който тече под въздействието на гравитацията (в същото време водата е най-силният разрушител на онази част от земната кора, разположена над морското равнище), определя маршрута, по който тя, събирайки се в потоци и реки, се втурва обратно към морето. По този начин една основна фаза от хидроложкия цикъл е завършена.

Течейки по повърхността, водата улавя и отнася неразтворимите минерални частици от пясък и пръст, част от тях оставя по пътя, част отнася в морето, а някои вещества се разтварят в нея.

Повърхностните води, преминаващи през неравни терени и падащи от скали, са наситени с кислород от въздуха; неговите съединения с органични и неорганични вещества, измити от земята на определена област и слънчева светлина, поддържат голямо разнообразие от форми на живот под формата на водорасли, гъбички, бактерии, дребни ракообразни и риби.

Освен това коритата на много реки са покрити с дървета, в районите, през които те протичат, ако речните брегове са покрити с гори. Падналите листа и иглите на дърветата падат в реките, те играят голяма роля в пълненето на водата с биологично съдържание. Веднъж попаднали във вода, те се разтварят в нея. Именно този материал впоследствие се превръща в основна причина за замърсяване на йонообменните смоли, които се използват за пречистване на вода.

Физичните и химичните свойства на замърсителите на повърхностните води се променят постепенно с течение на времето. Внезапните природни бедствия могат да доведат до драматични промени в състава на повърхностните водоизточници за кратък период от време. Химичният състав на повърхностните води също се променя в зависимост от сезона, например по време на периоди на обилен дъжд и снеготопене (период на големи наводнения, когато нивата на реките се повишават рязко). Това може да има благоприятен или неблагоприятен ефект върху характеристиките на водата, в зависимост от геохимията и биологията на района.

Химичният състав на повърхностните води също се променя през годината чрез няколко цикъла на суша и дъжд. Дългите периоди на суша сериозно засягат недостига на вода за промишлени нужди. На местата, където реките се вливат в морета, е възможно солена вода да навлезе в реката по време на периоди на суша, създавайки допълнителни проблеми. Промишлените потребители трябва да се съсредоточат върху променливостта на повърхностните води, която трябва да се вземе предвид при проектирането на пречиствателни съоръжения и разработването на други програми.

Качеството на повърхностните води зависи от комбинация от климатични и геоложки фактори. Основният климатичен фактор е количеството и честотата на валежите, както и екологичната обстановка в района. Валежите носят със себе си определено количество неразтворени частици, като прах, вулканична пепел, цветен прашец, бактерии, гъбични спори и понякога по-големи микроорганизми. Океанът е източник на различни соли, разтворени в дъждовната вода. В него могат да бъдат намерени хлоридни, сулфатни, натриеви, магнезиеви, калциеви и калиеви йони. Индустриалните емисии в атмосферата също „обогатяват“ химическата палитра, главно поради органични разтворители и оксиди на азот и сяра, които причиняват „киселинни дъждове“. Химикалите, използвани в селското стопанство, също допринасят. Геоложките фактори включват структурата на речните корита. Ако каналът е образуван от варовикови скали, тогава водата в реката обикновено е чиста и твърда. Ако каналът е направен от непропускливи скали, като гранит, тогава водата ще бъде мека, но мътна поради голям брой суспендирани частици от органичен и неорганичен произход. По принцип повърхностните води се характеризират с относителна мекота, високо органично съдържание и наличие на микроорганизми.

Повърхностните води включват потоци, езера, блата и ледници. В естествени (реки, потоци) и изкуствени (канали) водни течения водата се движи по канала по посока на общия наклон на повърхността. Водните течения могат да бъдат постоянни или временни (пресъхващи или замръзващи).

Резервоарът е натрупване на вода в естествена (езеро) или изкуствена (язовир, езерце) депресия, потокът от която липсва или е бавен. Само малка част от хидросферата се съдържа в реките, около четири пъти по-малко, отколкото в блатата, и шестдесет пъти по-малко, отколкото в езерата.

Значението на реките във водния цикъл е неизмеримо по-голямо от водата, която съдържат, тъй като водата в реките се обновява средно на всеки 19 дни.

За сравнение, в блатата пълното обновяване на водата става за 5 години, в езерата - за 17 години.

Благодарение на водния поток реките са по-добре наситени с кислород и качеството на водата тук е по-добро. Именно по бреговете на реките възникват първите човешки селища.

Дълго време реките са служели като основни транспортни артерии и отбранителни линии и са били източници на вода и риба. Река обикновено се нарича естествен, постоянен воден поток, протичащ в депресия (корито), развита от нея. Речните долини са продълговати вдлъбнатини на земната повърхност, издълбани от постоянни водни потоци. Всички речни долини имат наклони и равно дъно. Водният поток постоянно носи много ерозионни продукти, които се отлагат в дъното на долината или се отнасят към морето. Речните наноси се наричат ​​алувий. Особено много наноси се натрупват в дъната на долините в долните течения на реките, където наклоните на повърхността са най-малко. Когато снегът се топи, част от дъното (заливната низина) се запълва с куха вода. Речен поток винаги се стреми да удължи коритото си до определено ниво. Това ниво се нарича ерозионна основа. За една река основата за ерозия е нивото на морето, езерото или друга река, в която реката се влива. Реката непрекъснато удълбочава коритото си и идва момент, когато при пълноводие реката вече не може да наводни заливната си част. Реката започва да развива нова заливна низина на по-ниско ниво, а старата заливна низина се превръща в тераса - високо стъпало в дъното на речната долина. Колкото по-стара и голяма е реката, толкова повече тераси могат да се преброят в нейната долина.

В действителност реката е сложно природно образувание (система), състоящо се от много елементи. Областта, от която речната система събира своите води, се нарича речен басейн. Между съседните речни басейни има граница - вододел.

Река Амазонка има най-големия басейн; тя е и най-многоводната река (среден годишен дебит е 220 000 кубични метра в секунда).

Плътността на речната мрежа зависи от много фактори: на първо място, от общото съдържание на влага на територията - колкото по-голямо е, толкова по-голяма е гъстотата на реките, като например в тундрата и горските зони; от релефа и геоложкия строеж на територията - в районите на разпространение на разтворими и напукани (карстови) варовици речната мрежа е разредена, а реките по правило са плитки и пресъхващи.

Всички реки имат начало и край. Началото на реката, мястото, където се появява постоянен воден поток, се нарича източник. Източникът може да бъде езеро, блато, извор или ледник.

Устие - мястото, където една река се влива в морето, езерото или една река в друга. Редица големи северни реки имат устия, които приличат на тесни заливи с форма на фуния - те се наричат ​​естуари. В естуарите речните наноси се изнасят към морето от вълни и течения. Големите естуари включват реки като Конго в Африка, Темза и Сена в Европа и руските реки Енисей и Об. За разлика от тях, в делтите, напротив, реките буквално се скитат, вливайки се в морето, сред собствените си седименти, разпадайки се на множество клонове и канали. Най-големите делти имат реки - Амазонка, Жълтата река, Лена, Мисисипи и др.

Релефът пряко влияе върху наклона на речното корито и съответно скоростта на водния поток. Разликата във височините на водната повърхност на река в две точки, разположени на известно разстояние по нейното течение, се нарича спад на реката. Наклонът на реката е отношението на падането на реката към нейната дължина. Падането на вода от стръмен ръб се нарича водопад.

Най-високият водопад на Земята е Анхел (1054 м) в басейна на река Ориноко. Най-широк (1800 м) е Виктория на реката. Замбези (височината му е 120 м). Низинните реки обикновено текат спокойно и плавно, с лек спад и малки наклони. Големите реки имат широки долини и са удобни за корабоплаване. Планинските реки имат големи наклони и следователно бързи течения и тесни, бързеи, дълбоки долини. Водата в речното корито се втурва с главоломна скорост, пени се и образува водовъртежи и водопади.

Планинските реки обикновено са неподходящи за корабоплаване, но имат големи запаси от водноелектрическа енергия и са удобни за изграждане на водноелектрически централи.

За националната икономика (навигация, изграждане на водноелектрически централи, водоснабдяване на населени места, напояване на полета) много важни характеристики на реките са водният поток (количеството вода, преминаващо през канала за единица време) и годишният дебит ( воден поток в реката на година).

Размерът на годишния отток характеризира водното съдържание на реката и зависи от климата (съотношението на валежите и изпарението над площта на речния басейн) и топографията (равнинният терен намалява оттока, планинският, напротив, го увеличава) .

Количеството материал, транспортиран от вода, състоящ се от химични и биологични вещества, разтворени във вода и малки твърди частици - количеството на твърдия отток - зависи от скоростта и устойчивостта на ерозия на скалите. Климатичните условия влияят върху храненето и режима на реките (ледникови, снежни, дъждовни и почвени). Вътрешногодишното разпределение на оттока - режимът на реката зависи от преобладаващия тип хранене. Речен режим е животът на речен поток за известно време (дни, сезони и години). Според режима си реките се делят на няколко основни групи. На реки с пролетни наводнения и предимно снежно захранване. Сравнително бързото топене на снежната покривка води до покачване и преливане на води (пролетно наводнение). През лятото реките преминават към дъждовна вода и въпреки че падат големи количества валежи, поради повишеното изпарение тези реки стават плитки. Реките изпитват маловодие - време на стабилно ниско ниво на водата в речното корито. През зимата, по време на замръзване (замръзване и образуване на неподвижен лед), реките се захранват изключително от подземни води и се наблюдава зимно отслабване. Режимът на наводнение е характерен за реките с дъждовно и смесено подхранване. Наводнения - краткотрайни (понякога много значителни) покачвания на водата в реката - за разлика от наводненията, могат да се появят по всяко време на годината и най-често са свързани с проливни дъждове. При топли зими по това време на годината могат да възникнат наводнения.

Късното топене на снеговете и ледниците в планините причинява летни наводнения. Този режим е характерен например за реките, произхождащи от Алпийските планини. Реките с мусонен климат се характеризират с наводнения през втората половина на лятото и маловодие през зимата. Поради тънката снежна покривка пролетните наводнения са слаби или липсват напълно. Мусоните често носят обилни валежи с проливен характер, което води до катастрофални наводнения. По това време огромни територии с множество села са под вода. Сградите са унищожени, посевите, животните и дори хората са убити. Реките на Източна и Южна Азия са особено бурни: Амур, Жълтата река, Яндзъ, Ганг.

Езерата се различават не само по големина и дълбочина, но и по цвета и свойствата на водата, състава и броя на организмите, които ги обитават. Броят на езерата (езерното съдържание на територията) се влияе от повишената влажност на климата и релефа с множество затворени котловини. Размерът, дълбочината и формата на езерата до голяма степен зависят от произхода на техните басейни. Има котловини с тектонски, ледников, карстов, термокарстов, станишки и вулканичен произход. Има и язовири (заградени или заградени) езера, които се образуват в резултат на блокиране на речното корито със скални блокове по време на свлачища в планините.

Тектонските езерни басейни са големи по размер и дълбочина, тъй като са се образували на мястото на слягане, пукнатини и разломи в земната кора. Класическите тектонски езера са най-големите езера в света: Каспийско и Байкалско в Евразия, Големите африкански и Северноамериканските езера.

Ледниковите езерни басейни се образуват по време на разораването на ледниците или в резултат на ерозия или натрупване на ледникови води в зони на натрупване на ледников материал и образуване на ледникови земни форми. Има много такива езера във Финландия, Северна Полша, Карелия и др.

Карстовите езерни басейни се образуват в резултат на пропадане, слягане и ерозия, предимно на лесно разтворими скали: варовик, доломит, гипс, соли. В зоната на вечната замръзналост в тундрата и горската тундра има много термокарстови езера. Тук водата разтваря подземния лед.

Древните езера са останки от изоставени речни корита.

Вулканичните езерни басейни са възникнали във вулканични кратери или в депресии на полета от лава. Това са езерата Kronotskoye и Kuril, езера в Нова Зеландия. Въз основа на солеността на водата езерата се делят на сладки и солени. За разлика от реките, режимът на езерата зависи от това дали течащите реки са течащо езеро (Байкал) или затворен резервоар (Каспий).

Блатата са площи с обилна, застояла или слаба почвена влага през по-голямата част от годината, с характерна (блатна) растителност, липса на кислород и постоянно образуване на торф (слоят от торф трябва да достига поне 0,3 m, ако има такъв). по-малко торф, това ще влажни зони. Торфът е името, дадено на полуразложените растителни останки. Блатата не могат да се нарекат резервоари, тъй като съдържат вода в свързано състояние. Но блатата съдържат само 5-10% сухо вещество (торф), почивката е вода. Следователно блатата са важни акумулатори на прясна вода. Преовлажняването се улеснява от наличието на близък водопровод и те са най-често срещани в райони с вечна замръзналост. Най-често срещаните блата са в горите на Северното полукълбо, както и в Бразилия и Индия.Поради изобилието от блата и блатисти гори, горската зона в Западен Сибир се нарича горско блато.Най-голямото блато в света е блатото Васюган.Процесите на преовлажняване в този регион продължават и до днес. Средната хоризонтална скорост на разпространение на краищата на блатата и навлизането им в околните гори е 10-15 cm годишно.

Методите за образуване на блата са различни. Това включва обрастване, образуване на торф на резервоари (езера) и стагнация на вода на места, където извират извори и където подземните води са близо до земята; както и натрупването на влага в падини и равнинни площи под гори и ливади (горските сечища са особено често заблатени.) Въз основа на техните хранителни източници, високопланинските блата (подхранвани от атмосферни води), низинните блата (почвена влага) и преходните блата са изтъкнат. Когато се класифицират според степента на богатство на субстрата, те съответстват на олиготрофни (бедни), еутрофни (богати) и мезотрофни. Низинните блата се образуват главно в най-ниските части на релефа (в заливни низини, древни езерни басейни).

Подземните води са силно минерализирани и навлизайки в блатото го обогатяват. Следователно, в ниско разположени блата, острица, хвощ, тръстика, мъхове растат в гъста непрекъсната покривка и често се срещат гъсталаци от черна елша. Много птици обикновено намират убежище тук, а техните изпражнения, съдържащи азотни вещества, също обогатяват блатото.

Торфът от низинните блата е отличен тор.

Повдигнатите блата най-често се образуват във водосборни райони, те се навлажняват от атмосферни води, които са много бедни на хранителни вещества, а растителността тук е напълно различна. Това са предимно мъхове и закърнели дървета. Торфът от повдигнати блата с бедна растителност съдържа малко пепел, така че е горим минерал и се използва като гориво.

Блатата имат голямо водоопазващо значение. Натрупвайки огромни запаси от вода, те регулират водния режим на реките и поддържат стабилността на водния баланс на територията; пречистват преминаващата през тях вода. Блатата са изворите на много реки. Растителността на блатата не е с особена хранителна стойност. Но след отцеждане те се използват за земеделски или горски култури. Но в същото време малките реки често стават плитки и изчезват.

Замърсяване на повърхностните води

Качеството на водата на повечето водоеми не отговаря на нормативните изисквания. Дългогодишните наблюдения на динамиката на качеството на повърхностните води разкриват тенденция към увеличаване броя на обектите с високи нива на замърсяване и броя на случаите на изключително високо съдържание на замърсители във водните обекти. Състоянието на водоизточниците и централизираните системи за водоснабдяване не може да гарантира необходимото качество на питейната вода, а в редица региони (Южен Урал, Кузбас, някои територии на Севера) това състояние е достигнало опасно ниво за човешкото здраве. Службите за санитарен и епидемиологичен надзор постоянно отбелязват високо замърсяване на повърхностните води. Около 1/3 от общата маса на замърсителите се въвежда във водоизточници с повърхностен и дъждовен отток от зони на санитарно неблагоустроени територии, селскостопански съоръжения и земи, което се отразява на сезонното, по време на пролетното наводнение, влошаване на качеството на питейната вода, което се наблюдава ежегодно в големите градове, включително в Новосибирск. В тази връзка водата е хиперхлорирана, което обаче не е безопасно за общественото здраве поради образуването на хлорорганични съединения.

Един от основните замърсители на повърхностните води са нефтът и нефтопродуктите. Маслото може да навлезе във водата в резултат на естествени просмуквания в районите, където се среща.

Но основните източници на замърсяване са свързани с човешката дейност: производство на нефт, транспортиране, рафиниране и използване на нефт като гориво и промишлени суровини.

Сред промишлените продукти токсичните синтетични вещества заемат специално място по отношение на отрицателното си въздействие върху водната среда и живите организми.

Те намират все по-широко приложение в индустрията, транспорта и битовите услуги. Концентрацията на тези съединения в отпадъчните води обикновено е 5-15 mg/l с MPC от -0,1 mg/l. Тези вещества могат да образуват слой пяна в резервоарите, което е особено забележимо на бързеи, рифове и шлюзове.

Способността за образуване на пяна в тези вещества се проявява още при концентрация от 1-2 mg/l. Най-честите замърсители в повърхностните води са феноли, лесно окисляеми органични вещества, медни и цинкови съединения, а в някои райони на страната – амониев и нитритен азот, лигнин, ксантогенати, анилин, метилмеркаптан, формалдехид и др. замърсители се въвеждат в повърхностните води с отпадъчни води от черна и цветна металургия, химически и нефтохимически предприятия.

Нефт, газ, въглища, горско стопанство, целулозно-хартиена промишленост, селскостопански и общински предприятия, повърхностен отток от прилежащи територии. Живакът, оловото и техните съединения представляват лека опасност за водната среда от метали. Разширеното производство (без пречиствателни съоръжения) и използването на пестициди в полетата водят до силно замърсяване на водните тела с вредни съединения.

Замърсяването на водната среда възниква в резултат на директното въвеждане на пестициди по време на обработката на резервоари за борба с вредителите, навлизането в резервоари на вода, изтичаща от повърхността на третираната земеделска земя, по време на изхвърлянето на отпадъци от производствените предприятия в резервоари, както и в резултат на загуби при транспортиране, съхранение и отчасти от атмосферни валежи. Заедно с пестицидите, селскостопанският отток съдържа значително количество остатъци от торове (азот, фосфор, калий), приложени върху полетата.

В допълнение, големи количества органични азотни и фосфорни съединения идват от животновъдните ферми и канализацията. Увеличаването на концентрацията на хранителни вещества в почвата води до нарушаване на биологичния баланс в резервоара. Първоначално броят на микроскопичните водорасли в такъв резервоар рязко се увеличава. С увеличаването на запасите от храна се увеличава броят на ракообразните, рибите и другите водни организми. Тогава огромен брой организми умират. Това води до изразходване на всички съдържащи се във водата запаси от кислород и натрупване на сероводород. Ситуацията в резервоара се променя толкова много, че става неподходяща за съществуването на каквато и да е форма на организми. Резервоарът постепенно "умира".

Сегашното ниво на пречистване на отпадъчните води е такова, че дори във водите, преминали през биологично пречистване, съдържанието на нитрати и фосфати е достатъчно за интензивна еутрофикация на водните тела.

Еутрофикацията е обогатяване на резервоар с хранителни вещества, стимулиращи растежа на фитопланктона. Това води до помътняване на водата, загиване на бентосни растения, намаляване на концентрацията на разтворен кислород, задушаване на риби и миди, живеещи в дълбините.

Дезинфекция и дезинфекция на повърхностни води

Друг важен блок на всяка инсталация е блокът за дезинфекция и дезинфекция на водата. Дезинфекцията обикновено означава почистване на повърхностните води от всички видове живи микроорганизми, включително не само организми, потенциално опасни за човешкото здраве като бактерии и вируси, но и микроводорасли, които могат да повредят оборудване, тръбопроводи и други обекти, които влизат в контакт със замърсена вода. И за да се избегне например навлизането на подобни вредни вещества в почвата, те използват автономни крайградски канализационни системи, информацията за които със сигурност може да бъде много полезна. Днес има няколко метода за пречистване на отпадъчни води, всеки от които има своите предимства и недостатъци, ще се спрем на някои от тях по-подробно.

Един от най-разпространените методи за пречистване на повърхностни води от потенциално опасни микроорганизми е тяхното окисляване с помощта на определени реагенти. Най-евтиният метод е хлорирането на водата, тъй като този реагент се счита за най-евтиният. По-скъп, но по-надежден и безопасен реагент е озонът, който след пречистване просто се разлага на безвредни съединения като въздух, вода или въглероден диоксид, за разлика от хлора, който остава във водата и може да причини вреда както на човешкото тяло, така и на домакинството или индустриална вода.технология.

Друг метод за пречистване на повърхностните води от микроорганизми е облъчването на водата с ултравиолетова светлина, което се счита за един от най-ефективните и безопасни методи за дезинфекция на водата. Когато водата се облъчва, ултравиолетовата светлина прониква в ядрото на живите клетки, причинявайки необратимо увреждане на ДНК на последните, което води до загуба на способността на микроорганизма да се възпроизвежда. Пречистването чрез ултравиолетово облъчване днес се счита за една от най-екологичните технологии за дезинфекция на водата, която гарантира високо качество и добри резултати.

Работата отразява основните резултати от оценката на качеството на водата в резервоара Горна Волга за периода 2011–2014 г. Извършен е анализ на хидрохимичните данни на водите на язовира. Идентифицирани са приоритетни замърсители, които включват манган, общо желязо, цвят, амониев йон и петролни продукти. Представени са резултатите от изчисляването на интегрални показатели за качеството на водите: индекси WPI (Индекс на замърсяване на водата), WCI (Общ санитарен индекс на качеството на водата) и UKIPV (Специфичен комбинаторен индекс на замърсяване на водата). Извършена е оценка на качеството на водата в резервоара Горна Волга. Като цяло, качеството на водата на резервоара Горна Волга според стойността на интегралните хидрохимични показатели се оценява като „мръсна“ вода (според стойността на индекса WPI), умерено замърсена вода (според стойността на индекса WCI) , и много замърсена вода (според стойността на UKIW индекса).

качество на водата

Верхневолжское язовир

интегрални качествени показатели

1. Резервоар Горна Волга // Голяма съветска енциклопедия. – М.: Съветска енциклопедия, 1969–1978. URL: www./enc-dic.com/enc_sovet/Verhnevolzhskoe_ vodohranilische-3512.html (дата на достъп: 17.07.15).

2. Хидрохимични показатели за състоянието на околната среда: справочни материали / изд. Т.В. Гусева. – М.: Форум: ИНФРА-М, 2007. – 192 с.

3. Лазарева Г.А., Кленова А.В. Оценка на екологичното състояние на резервоара на Горна Волга въз основа на хидрохимични показатели // Сборник с доклади на VII международна научна конференция на млади учени и талантливи студенти „Водни ресурси, екология и хидрологична безопасност“ (Москва, IVP RAS, Руска академия за природни науки науки, 11–13 декември 2013 г.) . – М., 2014. – С.173-176.

4. РД 52.24.643-2002 Метод за цялостна оценка на степента на замърсяване на повърхностните води въз основа на хидрохимични показатели - Росхидромет, 2002. - 21 с.

5. Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количествена хидроекология: методи за идентификация на системата. – Толиати: IEVB RAS, 2003. – 463 с.

Качеството на водата във водоемите се формира под въздействието както на природни, така и на антропогенни фактори. В резултат на човешката дейност много замърсители с различна степен на токсичност могат да попаднат във водоемите. Водните обекти се замърсяват от оттока от селскостопански и промишлени предприятия и от отпадъчните води от населените места. В съвременните условия проблемът с осигуряването на населението с чиста вода става все по-актуален, а изучаването на състоянието на водните тела е една от най-важните задачи.

Целта на тази работае оценка на качеството на водата на резервоара Горна Волга с помощта на интегрални показатели за качество.

Обекти и методи на изследване

Резервоарът Горна Волга е създаден през 1843 г. (реконструиран през 1944-47 г.) и се състои от свързани помежду си езера Стерж, Вселуг, Пено и Волго. Резервоарът се намира в северозападната част на Тверска област на територията на Осташковски, Селижаровски и Пеновски райони. Площта на резервоара е 183 km2, обем - 0,52 km3, дължина - 85 km, максимална ширина 6 km. Дължината на бреговата линия е 225 км. При високо ниво на водата, близко до нормалното ниво на обратната вода (206,5 m), резервоарът е единичен резервоар, а по време на ниско ниво на водата, със силен спад, той се разделя на езера, които са слабо свързани помежду си. Водните ресурси на резервоара Горна Волга се използват през летния маловоден период за регулиране на нивата в горното течение на Волга, както и за промишлени цели, общински нужди, селско стопанство и животновъдство. Язовирът има голямо значение за отдих, туризъм и риболов.

По време на изследването са проучени 3 участъка от резервоара на Горна Волга (участък от езерото Волго, село Пено; участък от езерото Волго, село Девичие; участък от Верхневолжския бейшлот) (фиг. 1) според хидрохимичните показатели за периода от 2011 г. до 2014г.

Фигура 1. Карта на станциите за вземане на проби от резервоара Горна Волга: 1 - участък от езерото. Волго, с. Пено, 2 - ез. Волго, село Девичие, 3 - Верхневолжски бейслот

Работата използва данни, предоставени от Дубненската екоаналитична лаборатория (DEAL) на Федералната държавна институция "Tsentrregionvodkhoz" за такива хидрохимични показатели като: водороден индекс, цвят, амониев йон, нитратен йон, нитритен йон, фосфатен йон, общо желязо, хлориден йон, сулфатен йон, манган, магнезий, биохимична потребност от кислород, мед, цинк, олово, петролни продукти, разтворен кислород, никел.

Резултати от изследванията

Анализът на хидрохимичните данни показа, че всички изследвани участъци от резервоара на Горна Волга се характеризират с високо съдържание на манган, общо желязо и амониеви йони във водата, чиито концентрации винаги надвишават ПДК; в определени периоди се наблюдават превишения на ПДК за петрол бяха отбелязани продукти. Концентрациите на тези вещества се променят леко през периода на изследването.

За оценка на качеството на водата в резервоара Горна Волга за 2011-2014 г. Изчислени са интегрални показатели за качеството на водата: индекси WPI (Индекс на замърсяване на водата), WQI (Общ санитарен индекс на качеството на водата) и UKIW (Специфичен комбинаторен индекс на замърсяване на водата). Получените резултати са представени в таблица 1.

маса 1

Стойността на индексите WPI, IKV, UKIVZ, клас на качеството на водата, качествено и екологично състояние на водата в участъците на резервоара Горна Волга

Продължение на таблица 1

Индексът на хидрохимично замърсяване на водата (WPI) се използва като основен изчерпателен показател за качеството на водата до 2002 г. Класификацията на качеството на водата според стойностите на WPI дава възможност да се разделят повърхностните води на 7 класа в зависимост от степента на тяхното замърсяване. Изчисляването на WPI се извършва с помощта на шест съставки: задължителните са разтворен кислород и БПК5 и 4 вещества с най-високи относителни концентрации (Ci/MPCi). Основният недостатък на този метод за оценка на качеството на водата е, че се взема предвид малък набор от замърсители.

Максималните стойности на индекса WPI във всички участъци се наблюдават през зимно-пролетния период, а минималните - през есента. Според стойността на индекса WPI през 2011-2013 г., във всички участъци качеството на водата се оценява като „мръсна” (клас на качество на водата - 5). През 2014 г. в района на Verkhnevolzhsky Beishlot (№ 3) се наблюдава влошаване на качеството на водата до клас на качество 6 - „много мръсна“, докато в района на езерото. Волго село Пено (№ 1) и ез. Волго село Devichye (№ 2) качеството на водата не се е променило (фиг. 2).

Фигура 2. Промени в стойностите на индекса WPI на местата на резервоара за 2011-2014 г.

За определяне на общия показател за санитарно качество на водата (WQI) се извършва точкова оценка (от 1 до 5 точки). На всеки индикатор, използван за изчисление, се дават точки, взема се предвид и тежестта на индикатора, след което се определя стойността на ICI.

Като цяло, според стойностите на индекса WCI през разглеждания период (2011-2014 г.), във всички участъци на водата през почти целия период на изследване, с малки изключения, те се характеризират като „умерено замърсени“ (клас на качеството на водата 3) (фиг. 3).

Фигура 3. Промени в стойностите на индекса WCI в обектите на резервоара за 2011-2014 г.

Специфичният комбинаторен индекс на замърсяване на водата (SCIPI) днес се превръща в приоритет при оценката на качеството на водата. Класификацията на качеството на водата според стойностите на SCWI дава възможност да се разделят повърхностните води на 5 класа в зависимост от степента на тяхното замърсяване. За разлика от WPI, с този подход към изчислението се определя не само многократното превишаване на MPC, но и повторяемостта на случаите на превишаване на стандартните стойности. Данните за изчисляване на индекса UKIW дават възможност за по-точно отразяване на качеството на повърхностните води.

Според стойността на индекса UKIZV водата на резервоара Горна Волга през наблюдавания период (2011-2014 г.) във всички участъци се оценява като „силно замърсена“ (клас 3, категория „В“), с изключение на участък в езерния участък. Волго село Пено през 2014 г., където степента на замърсяване на водата се характеризира като „замърсена“ (клас 3, категория „А“) (фиг. 4).

Фигура 4. Промени в стойностите на индекса UKIZV в обектите на резервоара за 2011-2014 г.

Увеличение на стойностите на индекса UKIVZ е отбелязано в обекти, разположени надолу по течението на резервоара, и въпреки че не надхвърлят стойностите на един клас и категория на качество, това показва леко влошаване на качеството на водата. В обектите в района на село Девечие и Верхневолжския бейслот стойността на индекса през 2013 г. е малко по-висока, отколкото през другите години от изследвания период.

заключения

Така в резултат на извършената работа бяха идентифицирани приоритетни замърсители и показатели на водите на резервоара на Горна Волга, които включват манган, общо желязо, цвят, амониев йон и нефтопродукти. Качеството на водата в резервоара Горна Волга се оценява като „мръсна“ (клас 5) според индекса WPI, „умерено замърсена“ (клас 3) според индекса WPI и „силно замърсена“ вода (клас 3, категория) според индекса UKIW. "B") Използването на индекса UKIW дава по-точна информация за класа на състоянието на повърхностните води, т.к при изчисляването му се използват всички хидрохимични показатели, определени в пробата.

Рецензенти:

Жмилев П.Ю., доктор на биологичните науки, професор в катедрата по екология и науки за земята, Факултет по природни и инженерни науки, Държавна бюджетна образователна институция за висше образование "Дубенски държавен университет", Дубна.

Sudnitsin I.I., доктор на биологичните науки, професор в катедрата по екология и науки за земята, Факултет по природни и инженерни науки, Държавна бюджетна образователна институция за висше образование "Дубенски държавен университет", Дубна.

Библиографска връзка

Понятието качество на водата включва набор от показатели за състава и свойствата на водата, които определят нейната пригодност за конкретни видове водоползване и потребление на вода. Изискванията за качеството на водите се регулират от „Правила за защита на повърхностните води от замърсяване с отпадъчни води“ (1974 г.), „Санитарни правила и норми за защита на повърхностните води от замърсяване“ (1988 г.), както и от съществуващите стандарти [. ..]

Според естеството на водоползването и стандартите за качество на водата, резервоарите се разделят на две категории: 1 - питейни и културно-битови цели; 2 - за риболовни цели. Във водни обекти от първи тип съставът и свойствата на водата трябва да отговарят на стандартите в обекти, разположени на разстояние 1 km срещу водните течения и в радиус от 1 km от най-близката точка на водоползване. В битовите водоеми показателите за качество на водата не трябва да надвишават установените стандарти в точката на заустване на отпадъчни води при наличие на течение, а при липса на него - не по-далеч от 500 m от точката на заустване.[...]

Качеството на водата се оценява по следните параметри: съдържание на суспендирани и плаващи вещества, мирис, вкус, цвят, температура на водата, рН стойност, наличие на кислород и органични вещества, концентрация на вредни и токсични примеси (Таблица 2.2 -2.4).[ ...]

Вредните и токсичните вещества, в зависимост от техния състав и характер на действие, се стандартизират според индикатора за ограничаване на опасността (LHI), който се разбира като най-голямото отрицателно въздействие, оказвано от тези вещества. При оценка на качеството на водата в резервоари за питейни и културни цели се използват три вида LPW: санитарно-токсикологичен, общосанитарен и органолептичен; в рибарските резервоари към горните три се добавят токсикологични и риболовни LPW. [...]

Представените по-горе оценки за качеството на водата се основават на сравнение на действителните стойности на отделните показатели със стандартните стойности и се отнасят за единични показатели. Поради сложността и разнообразието на химичния състав на природните води, както и нарастващия брой замърсители, подобни оценки не дават ясна картина на общото замърсяване на водните обекти и не ни позволяват недвусмислено да посочим степента на замърсяване на водата качество с различни видове замърсяване. За отстраняване на този недостатък са разработени методи за цялостна оценка на замърсяването на повърхностните води, които основно се разделят на две групи.[...]

Първият включва методи, които позволяват оценка на качеството на водата въз основа на комбинация от хидрохимични, хидрофизични, хидробиологични и микробиологични показатели (Таблица 2.4). Качеството на водата е разделено на класове с различна степен на замърсяване. Но едно и също състояние на водата по различни показатели може да бъде причислено към различни класове на качество, което е недостатък на тези методи.[...]

Втората група се състои от методи, базирани на използването на обобщени числени характеристики на качеството на водата, определени от редица основни показатели и видове водоползване. Такива характеристики са показателите за качество на водата и коефициентите на замърсяване [...]

В хидрохимичната практика се използва метод за оценка на качеството на водата, разработен в Хидрохимичния институт. Методът позволява недвусмислена оценка на качеството на водата въз основа на комбинация от нивото на замърсяване на водата въз основа на съвкупността от съдържащи се в нея замърсители и честотата на тяхното откриване.[...]

Въз основа на стойността на комбинаторния индекс на замърсяване се установява класът на замърсяване на водата (Таблица 2.5).[...]

За цялостна оценка на водните обекти, отчитаща замърсяването както на водата, така и на дънните седименти, се използва методиката, разработена в ИМГРЕ (Таблица 2.6).

10. Новиков Ю.В., Плитман С.И., Ласточкина К.С. и др.. Оценка на качеството на водата с помощта на комплексни показатели // Хигиена и санитария. 1987. № 10. С. 7-11.

11. Ръководство за методи за хидробиологичен анализ на повърхностни води и дънни седименти / Ed. В.А. Абакумов. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 239 с.

12. Шличков А.П., Жданова Г.Н., Яковлева О.Г. Използване на коефициента на оттичане на замърсители за оценка на състоянието на реките // Мониторинг. 1996. № 2.

Получено в редакцията на 03.05.05.

Изследване на методите за комплексна оценка на качеството на повърхностните води

Резултатът е преглед на методите за комплексна оценка на качеството на повърхностните води. Разглежда се възможността за използване на някои от тях за оценка на качеството на водните обекти на Удмуртия.

Гагарина Олга Вячеславовна Удмуртски държавен университет 426034, Русия, Ижевск, ул. Университетская, 1 (сграда 4)

Електронна поща: ogagarina@udm. ru

източник на питейна вода, характеризиращ се с режим на нисък поток и подложен на процеси на еутрофикация, изисква оценка на качеството на водата, която съчетава хидрохимични, бактериологични и хидробиологични показатели. В този случай предпочитаме методите от първата група.

Освен всичко друго, оценката на качеството на повърхностните води също зависи от целите на изследването. Ако искаме да получим приблизителна картина на химическото замърсяване на природните води, тогава оценката на качеството на водата с помощта на WPI е наистина достатъчна. Ако нашата цел е да характеризираме едно водно тяло като екосистема, то само хидрохимичните характеристики не са достатъчни, необходимо е да се въведат хидробиологични показатели.

В заключение е редно да се отбележи, че използването на всяка избрана комплексна оценка на качеството на водата във всеки конкретен случай изисква допълнителни изследвания за по-пълно разработване на практична и универсална система за оценка на качеството на природните води.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Белогуров В.П., Лозански В.Р., Песина С.А. Прилагане на обобщени показатели за оценка на замърсяването на водните обекти // Комплексни оценки на качеството на повърхностните води. Л., 1984. С. 33-43.

2. Билинкина А.А., Драчев С.М., Ицкова А.И. Относно техниките за графично изобразяване на аналитични данни за състоянието на резервоарите // Материали на 16-ти Хидрохимик. среща Новочеркаск, 1962. С. 8 - 15.

3. Временни насоки за комплексна оценка на качеството на повърхностните и морските води. Одобрено Държавен комитет по хидрометеорология на СССР 22.09.1986 г

4. No 250-1163. М., 1986. 5 стр.

5. Гурарий В.И., Шайн А.С. Комплексна оценка на качеството на водите // Проблеми на опазването на водите. Харков, 1975. Бр.6. стр. 143-150.

6. Драчев С.М. Борба със замърсяването на реки, езера и водоеми с промишлени и битови отпадъчни води. М.; Л.: Наука, 1964. 274 с.

7. Емелянова В.П., Данилова Г.Н., Колесникова Т.Х. Оценка на качеството на земните повърхностни води по хидрохимични показатели // Хидрохимични материали. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. Т.88. стр. 119-129.

8. Жукински В.Н., Оксиюк О.П., Олейник Г.Н., Кошелева С.И. Критерии за комплексна оценка на качеството на повърхностните пресни води // Самопречистване и биоиндикация на замърсени води. М.: Наука, 1980. С. 57 - 63.

9. Методологични основи за оценка на антропогенното влияние върху качеството на повърхностните води / Изд. А.В. Караушева. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 175 с.

В зависимост от стойностите на комплексните оценки на W, авторите предлагат 4 нива на замърсяване на водните тела (виж таблица 4).

Таблица 4

Степента на замърсяване на водните тела в зависимост от стойностите на комплексните показатели W, изчислени въз основа на ограничаващи признаци на вредност

Ниво на замърсяване Критерий за замърсяване, базиран на комплексни оценъчни стойности

Органолептичен W) Санитарен режим ТО Санитарно-токсикологичен ^st) Епидемиологичен ТО

Валиден 1 1 1 1

Умерено 1,0 - 1,5 1,0 - 3,0 1,0 - 3,0 1,0 - 10,0

Висока,0 2, 1.5 3.0 - 6.0 3.0 - 10.0 10.0 - 100.0

Изключително високо > 2,0 > 6,0 > 10,0 > 100,0

Предимството на тази техника е не само по-пълното отчитане на хидрохимичните показатели за качеството на водата, но и фактът, че за разлика от горепосочените показатели на WPI и CIZ, в този случай се вземат предвид и бактериологичните показатели. Това е особено важно за водоеми за битови, питейни и развлекателни цели. Въпреки това, когато се оценява качеството на водата с помощта на този метод, два момента привличат внимание: първо, няма ясна дефиниция на приоритетните показатели за микробно замърсяване. Най-вероятно за резервоари, които са източници на питейна вода, като Ижевското езеро, може да се предложи следното като такова: броят на термотолерантните колиформени бактерии, броят на колифагите, наличието на патогени на чревни инфекции. Всеки от тези показатели поотделно може да действа като епидемиологичен критерий. Второ, авторите предлагат само 4 градации на нивата на замърсяване, което не винаги е достатъчно при работа с водни тела (или техни зони) с различни нива на антропогенно натоварване.

В заключение бих искал да подчертая, че при разработването на цялостни показатели за качеството на водата трябва да се изхожда от характеристиките на хидрологичния режим, климатичните и почвените условия на водосборния басейн, както и вида на водоползването. И така, за Ижевския резервоар, който е

клас на качеството на водата. Така възниква неразбираема ситуация - или ние въвеждаме в изчислението всички хидрохимични показатели, за които има водни тестове, или само 5-6 особено „болни“ за даден резервоар.

Практическият опит показва, че такъв субективен фактор като броя на съставките, използвани за оценка на качеството на водата, може да повлияе на резултата. За водни тела, които изпитват значително антропогенно влияние, с въвеждането на по-голям брой съставки в изчисляването на CIZ, класът на качеството на водата се влошава.

Според нас по-правилният подход за оценка на качеството на водата, който би ни позволил да избегнем субективизма, се свежда до методи, при които изчисленията включват задължителни показатели, групирани в групи според индикатора за ограничаване на опасността (LHI). Един от тях е методът за оценка на качеството на водата от Ю. В. Новиков и съавтори, който предлага да се изчисли цялостна оценка на нивото на замърсяване за всеки ограничаващ признак на вредност. В този случай се използват четири критерия за вредност, за всеки от които се формира определена група вещества и специфични показатели за качеството на водата:

Санитарен режимен критерий (Wc), когато се вземат предвид разтворен кислород, БПК5, ХПК и специфични замърсители, стандартизирани по влиянието им върху санитарния режим;

Критерият за органолептични свойства (^f), когато се вземат предвид миризмата, суспендираните вещества, ХПК и специфичните замърсители, стандартизирани според органолептичния знак за вредност;

Санитарно-токсикологичен критерий за опасност от замърсяване (Wcm): отчита ХПК и специфично замърсяване, стандартизирани на санитарно-токсикологична основа;

Епидемиологичен критерий (W,), отчитащ опасността от микробно замърсяване.

Едни и същи показатели могат да бъдат включени в няколко групи едновременно. Комплексната оценка се изчислява поотделно за всяка ограничаваща опасност характеристика (HLC) Wc, W,/,. Wcm и W, съгласно формулата

W= 1 + ^--------------

където W е цялостна оценка на нивото на замърсяване на водата за даден LPV, i е броят на показателите, използвани при изчислението; N е нормативната стойност на отделен показател (най-често N = ПДКg). Ако 6 i< 1, то есть концентрация менее нормативной, то принимается 6 i = 1.

Таблица 3

Класификация на качеството на водата на потоците според стойността на комбинаторния индекс на замърсяване

Клас на качество Ранг на клас на качество Характеристики на състоянието на замърсяване Стойност на комбинаторния индекс на замърсяване (CPI)

без да се взема предвид броят на ограничителните показатели за замърсяване (LPI) като се вземе предвид броят на ограничителните показатели за замърсяване

1 LPZ (k=0,9) 2 LPZ (k=0,8) 3 LPZ (k=0,7) 4 LPZ (k=0,6) 5 LPZ (k=0,5)

Леко съм се замърсил

II - замърсени (1p; 2p] (0.9n; 1,Bn] (0.Bn; 1.6n] (0.7n; 1.4n] (0.6n; 1.2n] (0.5n; 1.0n))

III мръсен (2p; 4p] (1,Bn; 3.6n] (1.6n; 3.2n (1.4n; 2,Bn] (1.2n; 2.4n] (1.0n; 1.5n ))

III a мръсен (2p; 3p] (1,Bn; 2.7n] (1.6n; 2.4n] (1.4n; 2.1n] (1.2n; 1,Bn] (1.0n; 1 ,5n))

III b мръсен (3p; 4p] (2.7n; 3.6n] (2.4n; 3.2n] (2.1n; 2,Bn] (1,Bn; 2.4n] (1.5n; 2 ,0n))

IV много мръсен (4p; 11p] (3.6n; 9.9n] (3.2n; B,Bn] (2,Bn; 7.7n] (2.4n; 6.6n] (2.0n; 5 ,5n))

IV много мръсен (4p; 6p] (3.6n; 5.4n] (3.2n; 4,Bn] (2,Bn; 4.2n] (2.4n; 3.6n] (2.0n; 3.0n))

IV b много мръсен (6p; 8p] (5.4n; 7.2n] (4.Bn; 6.4n] (4.2n; 5.6n] (3.6n; 4,Bn] (3.0n; 4.0n))

IV в много мръсен (8p; 10p] (7.2n; 9.0n] (6.4n; B,0n] (5.6n; 7.0n] (4.8n; 6.0n] (4.0n; 5.0n))

IV g много мръсен (10p; 11p] (9.0n; 9.9n] (B.0n; B,Bn] (7.0n; 7.7n] (6.0n; 6.6n] (5.0n; 5.5n))

След това се сумират обобщените оценки на всички замърсители, определени на площадката. Тъй като това отчита различни комбинации от концентрации на замърсители при условията на тяхното едновременно присъствие, В. П. Емелянова и съавторите нарекоха този сложен показател комбинаторен индекс на замърсяване.

Въз основа на стойността на комбинаторния индекс на замърсяване и броя на съставките на качеството на водата, взети предвид при оценката, водата се причислява към един или друг клас на качество. Има четири класа на качество на водата: слабо замърсена, замърсена, мръсна, много замърсена. Тъй като третият и четвъртият клас на качеството на водата се характеризират с по-широки диапазони на колебания в стойността на IPC от първия и втория и значително различното замърсяване на водата се оценява еднакво, попадайки в един и същи клас, авторите въвеждат качествени категории в тези класове (Таблица 3).

Съставките, за които общият резултат е по-голям или равен на 11, се идентифицират като ограничаващи индикатори за замърсяване (LPI).

В случаите, когато водата е много силно замърсена с едно или повече вещества, но има задоволителни характеристики за останалите, при получаване на CIZ високите стойности на някои показатели се изглаждат за сметка на ниските стойности на други показатели. За да се елиминира това, в градацията на качеството се въвежда фактор на безопасност k, който умишлено подценява количествените изрази на градациите на качеството в зависимост от броя на ограничаващите показатели за замърсяване и намалява с увеличаване на броя на последните (от 1 при липса на LPP до 0,5 с 5 LPP). По този начин, ако има гранични показатели за замърсяване на водата на водно тяло, класът на качеството на водата се определя, като се вземе предвид коефициентът на безопасност. Ако във водата има повече от пет LPP или ако стойността на CIZ е повече от 11 p, водата се характеризира като „неприемливо мръсна“ и се счита, че е извън предложената класификация.

Така че, когато се изчислява CIZ в сравнение с WPI, в допълнение към честотата на превишаване на MPC се взема предвид и честотата на превишаване на MPC. Това много важно допълнение, въпреки че усложнява оценката на качеството на водата (докато простите изчисления изискват значителна обработка на материала), прави идеята за замърсяването на водния обект логично завършена.

Въпреки това, както беше посочено по-горе, авторите на този метод не ограничават броя на съставките, включени в изчисляването на CIZ. Въпреки че, както показва практическият опит, при оценката на качеството на водата на водни тела, подложени на високо антропогенно натоварване (реки и резервоари в рамките на града), колкото повече съставки участват в изчисляването на CIZ, толкова по-лошо

следният метод за оценка на качеството на водата с помощта на комбинаторния индекс на замърсяване (по-нататък - CPI), предложен от V.P. Emelyanova и съавтори.

Определянето на KIZ се извършва по следната формула:

където H е резултатът за обобщена оценка.

Изчисляването на KIZ се извършва на няколко етапа. Първо се установява мярка за устойчивост на замърсяване (въз основа на честотата на случаите на превишаване на MPC):

където N е честотата на случаите на превишаване на максимално допустимата концентрация за 1-ва съставка; NPdK - броят на резултатите от анализа, при които съдържанието на 1-ва съставка надвишава максимално допустимата му концентрация; N е общият брой резултати от анализа за i-тата съставка.

Въз основа на повторяемостта могат да се идентифицират качествени характеристики на замърсяването, на които след това се приписват количествени изрази в точки.

Вторият етап от установяването на нивото на замърсяване се основава на определяне на скоростта на превишение на ПДК

където K е кратността на превишаване на ПДК за i-тата съставка; C, е концентрацията на i-тата съставка във водата на водно тяло, mg/l; СПдК - пределно допустима концентрация на i-тата съставка, mg/l.

При анализиране на замърсяването на водите на водните тела чрез многократно превишаване на стандартите от конкретен замърсител се идентифицират качествени характеристики на замърсяването, на които се приписват количествени изрази на градации в точки.

Комбинирайки първия и втория етап на класификация на водата за всяка от взетите под внимание съставки, получаваме обобщени характеристики на замърсяването, условно съответстващи на степента на тяхното влияние върху качеството на водата за определен период от време. На качествените обобщени характеристики се приписват точки за обобщена оценка B, получени като продукт на оценките за отделните характеристики.

таблица 2

Класове на качеството на водата в зависимост от стойността на индекса на замърсяване

Вода WPI стойности Класове качество на водата

Много чист до 0,2 I

Чист 0,2-1,0 II

Умерено замърсени 1,0-2,0 III

Замърсени 2,0-4,0 IV

Мръсен 4.0-6.0 V

Много мръсно 6,0-10,0 VI

Изключително мръсен >10,0 VII

Относно последното условие бих искал да отбележа следното. В средата на 90-те години. А.П. Шличков и съавторите предложиха WPI, като вземат предвид водното съдържание (наричано по-нататък WPI *). WPI* се изчислява по следната формула:

A X"™4 * X-"факт

WPI * = WPI K = - £

Числителят в този израз представлява наблюдавания отток на съставките, които имат основен принос за замърсяването, а знаменателят е неговият максимално допустим отток за средна година по отношение на водното съдържание. И ако замърсяването на регулирани речни системи (например река Иж) може да се характеризира с помощта на WPI, тогава на реки, характеризиращи се с постоянно определяне на дебита, изчисляването на степента на замърсяване на водно тяло за една година трябва да бъде коригирани за водното съдържание през дадена година. Наблюденията показват, че в реки, които попадат под основното влияние на неорганизирани източници на замърсяване, разположени във водосборния басейн, в многоводни години и сезони (пролет) WPI* превишава просто WPI. Друга картина е характерна за реките, получаващи организирано заустване на отпадъчни води или замърсени притоци (за които отново основният източник на замърсяване е организираното отвеждане на отпадъчни води). В този случай WPI* в многоводни години, напротив, е по-нисък от WPI. Това се обяснява с по-доброто разреждане на замърсителите, постъпващи организирано в речните корита от постоянни източници на замърсяване.

Ясно предимство на WPI е скоростта на изчисленията, което направи този индикатор един от най-често срещаните. Въпреки това, въз основа само на хидрохимични показатели, той може да се използва за приблизително текущо състояние на водно тяло, както и

Въпреки това, в текущата версия на SanPiN 2.1.5.980-00 такава хигиенна класификация вече не е налична.

Втората група методи за оценка на качеството на водата се състои от методи, базирани на използването на обобщени числени характеристики - комплексни показатели за качеството на водата. Един от най-често използваните в системата за оценка на качеството на повърхностните води е индексът на хидрохимично замърсяване на водите (WPI), установен от Държавния комитет по хидрометеорология на СССР. Този индекс представлява средния дял на превишаване на ПДК за строго ограничен брой отделни съставки (обикновено са 6):

където С е концентрацията на компонента (в някои случаи стойността на физикохимичния параметър); n - брой показатели, използвани за изчисляване на индекса, n = 6; MPC е установената стандартна стойност за

съответния тип водно тяло.

Така WPI се изчислява като средната стойност на 6 индекса: O2, BOD5 и четири замърсителя, които най-често надвишават ПДК. Това се дължи на факта, че замърсяването на водно тяло може да бъде причинено от едно или две вещества, надвишаващи ПДК, докато съдържанието на други е незначително в сравнение с тях и в резултат на осредняване можем да получим занижени стойности на WPI. За да се премахне този недостатък, е необходимо да се вземат предвид приоритетните замърсители на водните тела. За водните тела на Удмуртия те са представени от съдържанието на органична материя, общо желязо, амониев азот, петролни продукти, мед и цинк. Един от постоянните показатели при изчисляване на WPI е съдържанието на разтворен кислород. Нормализира се точно обратното: вместо отношението C/MPCg се замества реципрочната стойност. В зависимост от стойността на WPI площите на водните обекти се разделят на класове (Таблица 2).

В този случай се установява изискване индексите на замърсяване на водите да се сравняват за водни обекти от една и съща биогеохимична провинция и от подобен тип, за едно и също водно течение (по поток, във времето и т.н.), както и като се вземат предвид действителните водно съдържание на текущата година.

Фитопланктонната биомаса е структурен хидробиологичен показател; при стойности от 5,0 g/m3 фитопланктонът допринася за самопречистването на водите; по-високите стойности са характерни за масовото развитие на фитопланктона ("цъфтеж" на водата), последствията от което са влошаване на санитарно-биологичното състояние и качеството на водата.

Фитомасата на нишковидните водорасли дава представа за реалната и потенциална възможност за влошаване на качеството на водата, тъй като разлагането на фитомасата на нишковидните водорасли причинява замърсяване на водата с органични вещества и увеличаване на броя на бактериите. Оценява се по стойности за цялата площ, върху която се развиват тези водорасли.

Индекс на самопочистване / самозамърсяване (L/I). Съотношението на брутното производство към общото унищожаване на планктон на ден е функционален хидробиологичен показател. Ниските стойности на индекса (по-малко от 1) показват превишаване на потреблението на кислород над неговото производство, което води до създаване на кислороден режим, неблагоприятен за обработката на замърсители. Стойностите над единицата характеризират интензивни процеси на окисляване на органични вещества. В същото време, когато производството редовно надвишава унищожаването (L/R>1), възниква биологично замърсяване поради предимно произведени остатъчни органични вещества.

За да се идентифицира въздействието върху качеството на водата на резервоарите за промишлени и битови отпадъчни води в цялостна оценка, V.N. Жукински и съавторите включват схема за биотичен индекс за оценка на качеството на водата, приета в Англия. „Голям

предимствата на последните са: комбинирано отчитане на видовете

разнообразие от организми, превръщане на качествените характеристики в количествени (резултати или индекси), чувствителност към замърсители с неизвестен произход и лекота на използване; Недостатък е ограничението на индикаторните таксони... В тази връзка колоната „Индикаторни таксони” не се попълва в предлаганата система. Когато се използва тази оценка на качеството на водата по отношение на Ижевското езеро, е необходим избор на индикаторни таксони, специфични за даден резервоар, което обаче е сферата на дейност на хидробиолозите и изисква специално внимание.

На ниво нормативни документи беше направен и доста успешен опит за класифициране на водата според степента на замърсяване за водни обекти за битови, питейни и развлекателни цели. По този начин SanPiN 4630-88 осигурява хигиенна класификация на водните тела.

цялостна оценка на качеството на водата на резервоарите и допълването им, като по този начин се разширява обхватът на оценката на качеството на водата. Един от най-успешните в тази област е разработването на цялостна оценка на качеството на повърхностните пресни води (ранна версия), предложена от V.N. Жукински и др. Той оценява степента на замърсяване на резервоара, като взема предвид еутрофикацията на резервоарите, което е от значение за резервоара Ижевск. В тази класификация, наред с хидрохимичните показатели за качеството на водата (рН, амониев азот, нитрати, фосфати, процент на наситеност на водата с разтворен кислород, перманганатна и бихроматна окисляемост, БПК5), се използват и бактериологични показатели: биомаса

фитопланктон и нишковидни водорасли, индекс на самопречистване. Нека се спрем на характеристиките на тези важни показатели.

маса 1

Система от коефициенти за извеждане на общата стойност на показателя

Наименование на индикатора Степен на замърсяване

Много чисто Чисто Умерено мръсно Мръсно Мръсно Много мръсно

Амониев азот 0 и 3 6 12 15

БПК5 и токсични вещества 0 і 5 8 12 15

Обща радиоактивност 0 и 3 5 15 25

Ешерихия коли титър 0 2 4 10 15 30

Миризма 0 и 2 8 10 20

Външен вид 0 и 2 6 8 10

Среден общ коефициент на замърсяване 0-1 2 3-4 5-7 8-10 >10

някои тежки метали (манган, хром), петролни продукти, амониев азот, фосфати, БПК5, коли индекс, миризма на вода.

По този начин авторите на горната класификация на качеството на водата идентифицираха онези показатели, които според тях най-често трябва да се използват при изследване на водните тела. Тези показатели са много необходими (дори може да се каже, че са спешни) за характеризиране на санитарното състояние на водните тела в Удмуртия, особено тези, разположени в селските райони, където основните източници на замърсяване са или неорганизирани източници - повърхностен отток от животновъдни съоръжения и от селото , или организирани - отвеждане на непречистени битови отпадъчни води във водни обекти.

Много важен показател за санитарното състояние на водоемите е съдържанието на токсични вещества. „Като показател за степента на замърсяване на водните обекти от съдържанието на токсични вещества можем да приемем съотношението на количеството на аналитично установените токсични вещества към допустимите концентрации, съгласно съществуващите стандарти.“

За съжаление С. М. Драчев не уточнява кои токсични вещества могат да действат като индикатори, най-вероятно тези, за които се наблюдават по-чести превишения на санитарно-хигиенните норми. Що се отнася до водните тела на нашата република, това може да бъде съдържанието на общо желязо, мед, цинк, хром.

Авторите на този метод определят приоритет на всеки индикатор - цифрова стойност, съответстваща на важността и значимостта на този фактор. Ако класификацията на резервоара е двусмислена по различни показатели (едно и също състояние на водата по различни показатели може да бъде причислено към различни класове на качество, което е недостатък на тези методи), тогава е необходимо да се изчисли общият показател за замърсяване чрез осредняване на числените стойности на условните приоритети. Коефициентите за изчисляване на общия показател и групирането на резервоарите по сумата от характеристики са дадени в табл. 1.

Въпреки факта, че с помощта на тази класификация те се опитаха да оценят санитарното състояние на водата в резервоарите (все още не говорим за цялостна оценка на качеството на водата), не може да не се признае успешният избор на приоритетни индикатори: E. coli титър, миризма, БПК5, амониев азот и вида на резервоара на мястото на вземане на пробата (според степента на замърсяване с масло). Естествено, почти половин век от появата на тази класификация се разшириха както знанията в тази област, така и техническите средства за наблюдение на качеството на водата. Следователно всички горепосочени показатели могат да се вземат само като основа при разработването

приети в международния стандарт за качество на питейната вода (1958 г.). Последният показател е съотношението на броя на едноклетъчните организми, които не съдържат хлорофил (B), към общия брой организми, включително тези, съдържащи хлорофил (A), изразено като процент: BPZ = 100* B / (A + B); органолептични показатели (прозрачност, съдържание на суспендирани вещества, миризма на вода, външен вид на водната повърхност).

общата ^-активност може да се приеме като индикатор, тъй като за това определение има най-голямо количество аналитични материали.

Като основни показатели А.А. Билинкина и съавторите препоръчват следните пет показателя: титър на E. coli, мирис, БПК5, амониев азот и вид на резервоара на мястото на вземане на проби (според степента на замърсяване с масло).

Впоследствие в литературата се появиха много предложения за избор на основни показатели за оценка на качеството на водата. Някои автори предлагат да се използват всички показатели, за които са установени МДК. Други са използвали ограничен брой показатели в своите изчисления (средно 9 - 16).

Идеалният вариант би бил да се използват всички индикатори, но това не е осъществимо в реални условия. Необходимо е да се изберат индикатори за задължителен мониторинг. Почти всички автори, с малки вариации, са съгласни със следната група: суспендирани твърди вещества, разтворени

кислород, биохимична потребност от кислород (БПК), рН, коли индекс, N+, N0^, хлориди, сулфати.

Предложенията за цялостна оценка на качеството на водата въз основа на такова намаляване на списъка (или някой от неговите разширени варианти) се основават на използването на принципа на представителност, според който замърсителите се разделят на две групи: представителни и фонови. Първата група се определя систематично, а втората - сравнително рядко. Сред представителните са специално подбрани замърсители, чиито концентрации според местните условия могат значително да надвишават ПДК. Веществата от задължителната група се считат за фон (може да има 15-20 от тях). Например за Ижевския резервоар, разположен в града и приемащ промишлени и битови отпадъчни води, както и повърхностен отток от границите на града, съединенията трябва да бъдат включени сред представителните

UDC 504.4.054 O.V. Гагарин

ПРЕГЛЕД НА МЕТОДИ ЗА ЦЯЛОСТНА ОЦЕНКА НА КАЧЕСТВОТО НА ПОВЪРХНОСТНИТЕ ВОДИ

Направен е преглед на методите за комплексна оценка на качеството на повърхностните води. Обмисля се възможността за използване на някои от тях за оценка на качеството на водните тела в Удмуртия.

Ключови думи: качество на водата, оценка на качеството на водата, показатели за качеството на водата, класове на качеството на водата.

Съществуващите днес методи за цялостна оценка на замърсяването на повърхностните води са основно разделени на две групи: първата включва методи, които позволяват оценка на качеството на водата въз основа на набор от хидрохимични, хидрофизични, хидробиологични и микробиологични показатели; втората група включва методи, свързани с изчисляване на комплексни показатели за замърсяване на водите.

В първия случай качеството на водата се разделя на класове с различна степен на замърсяване. Този метод за оценка на състоянието на резервоарите има дълга история. През 1912 г. в Англия подобна класификация е предложена от Кралската комисия по отпадъчни води. Вярно е, че тогава са използвани предимно химически индикатори. Според външни признаци на замърсяване водните обекти бяха разделени на шест групи: много чисти, чисти, сравнително чисти, относително чисти, съмнителни и лоши. Тогава показателите са БПК5, окисляемост, амониев, албуминоиден и нитратен азот, суспендирани твърди вещества, хлорен йон и разтворен кислород. Освен това са взети предвид миризмата, мътността на водата, наличието или отсъствието на риба и естеството на водната растителност. Най-голямо значение се отдава на стойността на БПК.

През 1962 г. в СССР А. А. Билинкина и нейните съавтори предлагат класификация на резервоарите по химични, бактериологични и хидробиологични характеристики и физични свойства. Това е първата най-напреднала разработка в тази посока, поставяйки основите на широко разпространената шестобална скала за класифициране на водните обекти. Оценката на качеството на водата се извършва с химични показатели (съдържание на разтворен кислород, рН, БПК5, окисляемост, амонячен азот, съдържание на токсични вещества); бактериологични и хидробиологични показатели (колититър, коли индекс, брой на сапрофитни организми, брой яйца на хелминти, сапробност и биологичен индикатор за замърсяване или индекс на Хорасава,

Обща характеристика на качеството на повърхностните води

Характеристиките на качеството на реките във Вологодска област са извършени въз основа на материали, получени в резултат на хидрохимичен мониторинг в 50 точки, чийто контрол се извършва от Централната хидрометеорологична служба на Вологда, и 1 производствен контролен пункт (АД Северстал) на водни тела на Вологодска област:

29 реки, Кубенското езеро, Рибинското и Шекснинското (включително езерото Белое) резервоари.

Оценката на качеството на водата е извършена в съответствие с РД 52.24.643-2002, разработена от Хидрохимичния институт и въведена в сила през 2002 г., "Методически указания. Метод за комплексна оценка на степента на замърсяване на повърхностните води въз основа на хидрохимични индикатори, с помощта на програмния пакет УКИЗВ – мрежа.“

Въз основа на анализа на пробите, взети през 2010 г., може да се заключи, че повърхностните води на района принадлежат предимно към клас 3 (категория „замърсени”) – 60% от пунктовете за наблюдение, към клас 4 (категория „мръсни”) – 36 % , към клас 5 (категория „изключително замърсени”) - 2% точки, което се обяснява с естествения произход и фонов характер на повишеното съдържание на желязо, мед и цинк в повърхностните води на района, както и хим. потребност от кислород (COD), които основно определят стойността UKIZV. В същото време антропогенният компонент на замърсяването е ясно видим само във водни течения, чийто естествен поток е значително по-малък от обема на постъпващите в тях отпадъчни води (реките Пелшма, Коща, Вологда, Содема, Шограш). 2% от точките принадлежат към клас 2 (категория „слабо замърсени“ (Фигура 1.2. и Таблица 1.2.).

Спрямо 2009 г. се наблюдава намаление на броя на водните обекти, класифицирани в 3-ти качествен клас (категория „замърсени”) при едновременно увеличение на броя на обектите, класифицирани в 4-ти клас (категория „мръсни”).

Анализът на възможните причини показа:

През 2010 г. спрямо 2009 г. обемът на замърсените отпадъчни води намалява с 2,3 млн. m3, масата на замърсителите намалява с 0,6 хил. тона;

Влошаването на качеството на водите в повечето случаи засяга водни тела, чието антропогенно влияние е незначително или напълно липсва.

Така можем да заключим, че влошаването на качеството на водата във водоемите в региона е свързано с аномално високи температури и липса на валежи през летния маловоден период на 2010 г., което доведе до засилване на окислителните процеси и увеличаване на дела на подземни води при образуване на отток. В резултат на това се увеличава съдържанието на вещества от азотната група във водата, както и на вещества, характерни за водоносните почви (мед, цинк, алуминий, манган).

Таблица 1.2.

Сравнение на качеството на повърхностните води в региона по Интегрирания индикатор UKIWV за 2009 и 2010 г.

Фигура 1.2

Фигура 1.3.

Промяна в качеството на водата по дължината на езерото Кубенское - река Сухона -
Малая река Северна Двина през 2009-2010 г

Фигура 1.4

Промени в качеството на водата по дължината на езерото Белое - Шекснинското язовир. -
Рибинско водохранилище през 2009-2010г

Р. Пелшма

Качеството на речната вода Пелшма за 2010 г. (Фигура 1.5.) се влошава в рамките на категория 5 „изключително мръсни” - UKIZV = 7,89 (през 2009 г. UKIZV = 7,29).

Основните замърсяващи съставки са лигносулфонати и феноли, чието средно съдържание е съответно 14,6 ПДК и 15,3 ПДК. Максималните стойности на биохимичната консумация на кислород (БПК5) се наблюдават през лятото и възлизат на 83,0 MAC. Максималното съдържание на феноли и лигносулфонати също се наблюдава през зимата и е съответно 22,3 и 21,06 ПДК.

Фигура 1.5.

Качеството на речната вода Пелшма през 2003 - 2010 г

Р. Сухона в района на град Сокол и устието на реката. кнедли

Качеството на речната вода Sukhony над град Сокол, в сравнение с 2009 г., се подобри в категория 3B „много замърсен“ (UKIVP е 3,57), под град Сокол - влоши се с прехода от категория 3B „много замърсен“ към категория 4A „мръсен“ ( UKIZV е равно на 4,34) (Фигура 1.6.).

Фигура 1.6.

Качеството на речната вода Сухони в района на Сокол през 2003 - 2010 г.

Над устието на реката Качество на водата на река Пелшма Сухона остана в категория 3А „замърсен“: UKIZV2010 = 2,68, UKIZV2009 = 2,70.

Под устието на реката. Качество на водата на река Пелшма Сухона също остава в категория 3А „замърсена“ (UKIZV2010 = 2,70, UKIZV2009 = 2,81) (Фигура 1.7.).

Фигура 1.7.

Качеството на речната вода Сухона близо до устието на реката. Пелшма и с. Нарема през 2003 - 2010 г

Р. Вологда. Водата в реката над града (Фигура 1.8.) спрямо предходната 2010 г. остава в категория 4А „мръсна” (UKIZV2010 = 4,32, UKIZV2009 = 4,54).

Под град Вологда през 2010 г. качеството на водата се влошава в сравнение с 2009 г. с преход от категория 4B „мръсна“ към 4B „много мръсна“ (UKIZV2010 = 6,02, UKIZV2009 = 5,54).

Фигура 1.8.

Промяна в качеството на реката. Вологда в Вологодска област през 2003 - 2010 г.

Към ограничен брой показатели, определящи замърсяването на речните води. Вологда под града и причиняващи UKIW включват амониев азот (4,1 MPC) и нитритен азот (4,2 MPC), BOD5 (3,3 MPC), феноли (1,4 MPC), медни йони (4,4 MPC), никел (1,5 MPC), желязо (2,3 MPC), манган (1,5 MPC).

Рибинско водохранилище

Качеството на водата в Рибинското язовир. според индикатора UKIWV над град Череповец се влошава в рамките на категория 3B „много замърсени” (UKIWV = 3,85) (Фигура 1.9.).

Качеството на водата под град Череповец (с. Якунино) се влоши с прехода от категория 3B „силно замърсена“ към категория 4A „мръсна“: UKIZV2009 = 3,31, UKIZV2010 = 4,26.

В района на Качеството на водата Myaksa се подобри в рамките на категория 3B „много замърсена“: UKIZV2009 = 3,74, UKIZV2010 = 3,24.

Основните вещества, които определят стойността на CIWP на Рибинския резервоар, са медни и железни йони, както и COD, които са с естествен произход и фон в природата. В района на Myaksa беше отбелязан за амониев азот (1,1 MPC), Yakunino BOD5 (1,3 MPC) и манган (1,3 MPC).

Фигура 1.9.

Промяна в качеството на Рибинския резервоар. в района на Череповец през 2003 - 2010 г.

Р. Коста

През 2010 г. качеството на водата в реката. Коще (Фигура 1.10.) в сравнение с 2009 г. остава в категория 4B „мръсни води” с SCWPI 6,11 (през 2009 г. SCWPI = 6,29).

Основните вещества, замърсяващи речните води. Koshta, бяха COD (2,7 MPC), нитритен азот (5,7 MPC) и амониев азот (3,6 MPC), сулфати (1,9 MPC), BOD5 (2,0 MPC), никелови йони (1,7 MPC), цинк (2,8 MPC), мед ( 6,6 MPC), желязо (2,0 MPC) и манган (1,8 MPC).

Фигура 1.10.

Качеството на речната вода Koshty в района на Череповец през 2003 - 2010 г.

Р. Ягорба

Водна река Ягорби (Фигура 1.11.) през 2009 г. над град Череповец (с. Мостовая) принадлежи към категория 4А „мръсен“ (UKIZV = 5,00), което е малко по-високо от нивото от 2009 г. (UKIZV = 4,93). В рамките на град Череповец качеството на водата се влоши с прехода от категория 3B „силно замърсена“ към категория 4A „мръсна“: UKIZV2009 = 3,75, UKIZV2010 = 4,41.

Сред основните съставки-замърсители на речните води. Йоните включват: никелови йони (1,4 - 1,7 MPC), мед (2,3 - 3,6 MPC), желязо (1,1 - 2,2 MPC), манган (1,0 - 1,3 MPC), БПК5 (1,4 - 2,0 MPC), ХПК (1,8 - 2,7). ), амониев азот ((1,1 MPC) и нитрит (1,5 MPC), сулфати (4,3 MPC) и петролни продукти (1,6 MPC).

Фигура 1.11

Качеството на речната вода Ягорби през 2003 - 2010 г

За да се оцени и идентифицира въздействието на икономическите дейности върху качеството на повърхностните води, беше изчислен и индексът на замърсяване на водите (WPI), в който не бяха взети предвид концентрациите на вещества с повишени естествени стойности.

Оценката на качеството на повърхностните води по комплексния показател „Индекс на замърсяване на водите (ИЗВ)” показа, че в 60% от пунктовете за наблюдение през 2010 г. водите са класифицирани като „чисти”, в 34% – „умерено замърсени”, в 4% (река Коща – 3 км над устието, река Вологда – под Вологда) - замърсени, 2% (река Пелшма) - „изключително мръсни“ (Таблица 1.3.).

Най-голямо антропогенно натоварване в района изпитват реките Пелшма, Коща, Вологда под град Вологда, Содема, Шограш.

Най-чистите водоеми в района са реките Юг, Кубена, Чагода, Лежа, Куност, Молога, Кема, Стара Тотьма, Б. Елма, Сямжена, Леденга, В. Ерга, Андога, Андома, ез. Белое, езеро Кубенское, Шекснинское язовир.

Таблица 1.3. Сравнение на качеството на повърхностните води в района за 2009 и 2010 г.