Индекс загрязненности воды

Нормирование загрязнений и показатели состояния
окружающей среды
Нормирование
—
это
определение
количественных
показателей факторов окружающей среды, характеризующих
безопасные уровни их влияния на состояние здоровья и условия
жизни населения. Нормативы разрабатываются на основе
всестороннего
изучения
взаимоотношений
организма
с
соответствующими факторами окружающей среды.
Нормирование загрязнения окружающей среды проводится,
главным образом, на основе гигиенических критериев. В основу
нормирования
положены
принципы
сохранения
постоянства
внутренней среды организма (гомеостаза) и обеспечения его единства с
окружающей средой, зависимости реакций организма от интенсивности
и длительности воздействия факторов окружающей среды, пороговости
в проявлении неблагоприятных эффектов.
Гигиенические стандарты (ПДК, ПДУ) устанавливаются на основе
гигиенических исследований (экспериментов с подопытными
животными и обобщений медицинской практики) и поэтому
безотносительны к географическим характеристикам и к воздействию
на саму среду. Установление ПДК на основе гигиенических
исследований требует длительного времени и больших затрат.
При
обосновании
нормативов
используется
комплекс
физиологических, биохимических, физико-математических и других
методов исследования для выявления начальных признаков вредного
влияния факторов на организм. Окончательная апробация нормативов
осуществляется при их использовании на практике путем изучения
состояния здоровья людей, контактирующих с нормируемым фактором.
Существуют методы учета комбинированного действия комплекса
вредных факторов.
В зависимости от нормируемого фактора окружающей среды
различают: предельно допустимые концентрации (ПДК), допустимые
остаточные количества (ДОК), предельно допустимые уровни (ПДУ),
предельно допустимые выбросы (ПДВ), предельно допустимые сбросы
(ПДС), временно согласованный выброс (ВСВ) и др.
Для веществ, недостаточно изученных с помощью упрощенных
процедур (расчеты, аналогии с близкими по свойствам веществами),
временно устанавливаются ориентировочные безопасные уровни
воздействия (ОБУВ) и допустимые уровни (ОДУ).
В новом Федеральном законе «Об охране окружающей среды»
предусматривается учет природных особенностей территорий и
акваторий при установлении нормативов качества окружающей среды,
допустимого воздействия и допустимой антропогенной нагрузки на
1
окружающую среду. Однако конкретный механизм учета природных
особенностей, как и перечень особенностей, подлежащих учету, пока не
разработан. Подобные системы нормирования загрязнения окружающей
среды действуют в большинстве стран мира. При этом ПДК, принятые в
разных странах для одних и тех же веществ, нередко различаются во
много раз. Принятые в России ПДК одни из наиболее жестких в мире и
по многим веществам ниже аналогичных стандартов, принятых,
например, в США, на один-два порядка. Однако жесткость ПДК не
тождественна их эффективности, так как провоцирует массовые
нарушения или местное нормотворчество с сомнительным
гигиеническим и правовым обоснованием.
Различия в стандартах качества окружающей среды связаны с тем,
что в различных странах в тех или иных соотношениях используются
разные подходы к выбору принципов экологического нормирования.
(
).
ПДК — это такое содержание вредных веществ в атмосферном
воздухе, почве, воде, при котором на человека и окружающую среду не
оказывается ни прямого, ни косвенного вредного воздействия.
Предельно допустимый уровень фактора (ПДУ) — это тот
максимальный уровень воздействия, который при постоянном действии
в течение всего рабочего времени и трудового стажа не вызывает
биологических
изменений
адаптационно-компенсаторных
возможностей, психологических нарушений у человека и его потомства.
Чтобы учесть совместное действие нескольких загрязняющих
веществ, рассчитывается общий относительный уровень загрязнения
S как сумма относительных уровней загрязнения по каждому из них:
S=∑Si=C1/ПДК1+ C2/ПДК2+ C3/ПДК3+
где Сi — фактическая концентрация i-го вещества, а ПДК,— его
предельно допустимая концентрация. Нормой считается, если
выполняется условие </span>S ≤ 1,Этот</span> подход предполагает,
что</span>загрязняющие вещества действуют независимо друг от друга.
Проблема в том, что при одновременном воздействии нескольких
веществ возможен синэргетический эффект, состоящий в том, что
совместное действие нескольких веществ больше суммы их воздействий
по отдельности. При одновременном присутствии нескольких
загрязнителей ПДК по каждому из них должен быть снижен. </span
(http://dinamitri494.livejournal.com/14483.html).
Гидрохимические методы измерения загрязнения
Современные технические средства позволяют определять
практически все ингредиенты природного состава вод и антропогенных
загрязнений – это методы атомно-абсорбционной и эмиссионной
спектрофотометрии для неорганических веществ и хромато-масс2
спектрометрии
для
идентификации
нескольких
тысяч
органических соединений. Однако эти методы из-за сложности
аппаратуры, трудоемкости выполнения анализа и значительных
материальных затрат используются пока весьма ограниченно [33].
Общим требованием к качеству воды водных объектов любой категории
является не превышение фактически наблюдаемого содержания
загрязняющих веществ (ЗВ) над величиной ПДК. При загрязнении воды
несколькими ЗВ используются комплексные оценки качества воды в
природных водоемах [54, 55].
Комбинаторный
индекс
загрязненности
(КИЗ):
В
гидрохимической практике используется метод интегральной оценки
качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих
веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого
ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы
кратности превышения ПДКвр – Кi и повторяемости случаев
превышения Нi, а также общий оценочный балл – Bi:
; (1.7)
; (1.8)
; (1.9)
где: Сi – концентрация в воде i-го ингредиента;
ПДКi – предельно допустимая концентрация – i-го ингредиента
для водоемов рыбохозяйственного назначения [10];
NПДКi – число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту;
Ni – общее число измерений i-го ингредиента.
Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла
больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели
загрязненности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности
рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых
ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности
устанавливается класс загрязненности воды, табл. 1.5 [17].
Таблица 1.5.
Классификация загрязненности воды водных объектов
Класс загрязненности воды
Значение
1
2
3
4
комбинаторного
индекса
Слабо
Усл
Загрязне
Г нь
загрязненности
загрязн
овно
чистая
нная
рязная
воды
енная
ная
При
4,
1
1-2
2,1-4
отсутствии ЛПЗ
1-10
3,
1 ЛПЗ
0,9
0,9-1,8
1,9-3,6
7-9,0
3,
2 ЛПЗ
0,8
0,8-1,6
1,7-3,2
3-8,0
5
Оче
гряз
10
9,0
8,0
3
3 ЛПЗ
0,7
0,7-1,4
1,5-2,8
4 ЛПЗ
0,6
0,6-1,2
1,3-2,4
5 ЛПЗ
0,5
0,5-1,0
1,1-2,0
2,
9-7,0
2,
5-6,0
2,
1-5,0
7,0
6,0
5,0
*ЛПЗ – лимитирующий показатель загрязнения.
Показатель КИЗ учитывает одновременно показатели качества,
содержание которых превышает установленные ПДКвр, повторяемость
случаев превышения ПДКвр, кратность превышения ПДКвр. КИЗ
используется, в основном, в случае комбинированного воздействия на
экосистемы ряда токсичных веществ.
Более совершенным является индекс, получивший название
удельного
комбинаторного
индекса
загрязненности
(УКИЗ),
учитывающий те случаи, когда вода очень сильно загрязнена одним или
несколькими
загрязняющими
веществами,
но
имеет
удовлетворительные характеристики по всем остальным показателям.
УКИЗ представляет собой долю индекса КИЗ, приходящуюся на один
учитываемый ингредиент. Достоинствами данного метода является
сочетание дифференцированного и комплексного подходов к оценке
качества воды [18].
Индекс
загрязненности
воды
(ИЗВ).
Результаты
гидрохимических анализов по множеству показателей дают определять
классы качества воды в виде интегральной характеристики
загрязненности поверхностных вод.
Классы качества определяются по индексу загрязненности воды
(ИЗВ), которая рассчитывается как сумма приведенных к ПДК
фактических значений 6 основных показателей качества воды по
формуле
, (1.10)
где: сi – среднее значение определяемого показателя за период
наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это среднее значение
за год);
ПДКi – предельно-допустимая концентрация для данного
загрязняющего вещества.
В зависимости от полученного ИЗВ водные объекты
классифицированы по степени загрязнения следующим образом, табл.
1.6 [16].
Таблица 1.6
Характеристики интегральной оценки качества воды
4
ИЗВ
Класс
Оценка
качества
качества воды (характеристика) воды
Менее и
I
Очень чистые
равно 0,2
Более
II
Чистые
0,2-1
Более 1III
Умеренно
2
загрязненные
Более 21V
Загрязненные
4
Более 4V
Грязные
6
Более 6VI
Очень грязные
10
Свыше
VII
Чрезвычайно грязные
10
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).
Такими показателями, по опыту гидрохимического мониторинга
водоемов, нередко бывают нитраты, нитриты, аммонийный азот (в
форме органических и неорганических аммонийных соединений),
тяжелы металлы (медь, марганец, кадмий и др.), фенолы, пестициды,
нефтепродукты, СПАВ. Для расчета ИЗВ показатели выбираются
независимо от лимитирующего признака вредности, однако при
равенстве приведенных концентраций предпочтение отдается
веществам, имеющим санитарно-токсикологический признак вредности
(как правило, такие вещества обладают относительно большей
токсичностью).
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов
подразделяют на классы. 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).
Данный метод интегральной оценки качества воды получил
широкое распространение, определен класс загрязнения практически
всех водных объектов. Отсутствие соответствия между лабораторными
5
и природными моделями экосистем приводит к тому, что ПДК часто
оказываются завышенными. К основным недостаткам [36] относит:
– не учитываются микробиологические показатели, которые часто
являются решающими при оценке пригодности воды для пользования;
– выпадают из внимания исследователей многие загрязняющие
вещества, не вошедшие в группу из 6 показателей. В качестве
разновидности ИЗВ используется показатель химического загрязнения
воды ПХЗ-10. При определении ПХЗ-10 учитывается 10 показателей,
вместо 6.
Для почв и грунтов используется
Суммарный показатель загрязнения
Zc
Kк
(n 1)
Кк – коэффициент концентрации, n - число определяемых суммируемых
веществ;
Экологическое состояние почв селитебных территорий
следует считать относительно удовлетворительным при
соблюдении следующих условий:
суммарный показатель химического загрязнения (Zc) — не
более 16;
Zс
Уровень
загрязнения
почв
<8 8-16 минимальный
низкий
Категория
загрязнения
почв
Изменение показателей здоровья
населения в очагах поражения
допустимая
Наиболее низкий уровень заболеваемости
детей и минимальная частота
встречаемости функциональных
отклонений
16-32
средний
умеренно
опасная
Увеличение общей заболеваемости
32-128
высокий
опасная
Увеличение общей заболеваемости числа
часто болеющих детей, детей с
хроническими заболеваниями, нарушение
функционального состояния сердечнососудистой системы
>128
очень высокий чрезвычайно
опасная
Увеличение заболеваемости детского
населения, нарушение репродуктивной
функции женщин (увеличение токсикоза
беременности, числа преждевременных
родов, мертво рождаемости, гипотрофии
новорожденных).
6