Уровень загрязнения и фоновые концентрации (вода)

1
1. Определение уровней загрязнения поверхностных вод суши и оценка
качества воды.
Оценка уровня загрязнения поверхностных вод суши на территории Российской
федерации проводится в соответствии РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной
оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим
показателям» по комплексу показателей качества воды. Для комплексной оценки
загрязненности поверхностных вод используют результаты режимных наблюдений с
деффиринцированным и комплексным способом оценки качества воды по
совокупности загрязняющих веществ (наиболее характерных и специфических).
Метод комплексной оценки степени загрязнённости воды позволяет однозначно
скалярной величиной оценить загрязнённость воды одновременно по широкому
перечню ингредиентов и показателей качества и классифицировать воду по степени
загрязнённости.
Расчет комплексных показателей проводится по результатам регулярных
наблюдений за загрязненностью воды рек и водоемов, выполненных по единым
методикам
в
лабораториях
оперативно-производственных
подразделений
Росгидромета. Это позволяет исключить влияние различий в результатах анализа,
связанных с использованием разных методов определения отдельных ингредиентов.
При необходимости можно использовать данные о химическом составе воды,
полученные в других ведомствах, а также результаты каких-либо специальных
наблюдений, проведенных научными, производственными и другими организациями.
Однако непременным условием их использования является единая методологическая
основа проведения отбора проб и химического анализа воды.
Комплексная оценка уровней загрязнения воды проводится ежегодно в каждом
створе наблюдений. Интерполяция или экстраполяция уровней загрязнения из одного
створа в другой невозможна.
В расчёте комплексных показателей используются только нормируемые
ингредиенты. В качестве норматива используются предельно допустимые
концентрации (ПДК) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоёмов, а
также
водных
объектов
хозяйственно-питьевого
и
культурно-бытового
водопользования – наиболее жёсткие (минимальные) значения из списков,
рекомендуемых для подготовки информационных документов по качеству
поверхностных вод. Для веществ, на которые нормативными документами
предусмотрено их полное отсутствие в воде водных объектов, в качестве ПДК
условно принимается 0,01 мкг/дм3.
Для комплексной оценки уровня загрязнения поверхностных вод суши
используются следующие показатели загрязнения:
 коэффициент комплексности загрязненности воды – Кj, %;
 средняя кратность превышения ПДК - 
, безразмерный;
 повторяемость случаев загрязненности по отдельным показателям - , %;
 комбинаторный индекс загрязнённости воды (КИЗВ) - Sj, безразмерный;
 удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды (УКИЗВ) - Sj/,
безразмерный.
Коэффициент комплексности загрязненности воды (Кj, %) рассчитывается
как соотношение количества ингредиентов и показателей качества воды, содержание
которых превышает соответствующий норматив к общему количеству нормируемых
ингредиентов и показателей качества воды, принятых для комплексной оценки, в %.
Среднее значение кратности превышения ПДК () рассчитывается только по
результатам анализов проб, где такое превышение наблюдалось. Результаты анализа
2
проб, в которых концентрация загрязняющего вещества была ниже ПДК, в расчёт не
включаются.
Повторяемость превышений ПДК (, %) определяется как соотношение числа
результатов анализа по определяемому ингредиенту, в которых его содержание было
выше ПДК к общему числу результатов анализа определяемого ингредиента за
рассматриваемый период времени, в %.
Комплексные показатели качества воды (комбинаторный (Sj - КИЗВ) и
удельный комбинаторный (Sj/ - УКИЗВ) индексы загрязнённости воды) определяются
в соответствии с РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени
загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям». При расчете
комплексных показателей загрязненности воды рассчитываются: частные оценочные
баллы по повторяемости и кратности превышений ПДК, а также обобщенный
оценочный балл (Sij) по повторяемости и кратности превышения ПДК, равный
произведению частных оценочных баллов для каждого ингредиента и показателя
качества воды. Вещества и показатели качества воды, для которых обобщенный
оценочный балл равен или выше 9, являются критическими показателями
загрязненности (КПЗ).
Комбинаторный индекс загрязнённости воды (КИЗВ) определяется как сумма
обобщенных оценочных баллов по учитываемым веществам и показателям качества
воды, а удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды (УКИЗВ)
рассчитывается как частное комбинаторного индекса и числа учитываемых веществ
и показателей качества воды. Для комплексной оценки используется значение
УКИЗВ.
Наибольшую долю в общую оценку степени загрязненности воды вносят
критические показатели загрязнения, на которые необходимо обратить особое
внимание при планировании и осуществлении водоохранных мероприятий. Чем
больше число КПЗ, тем выше класс загрязненности воды при одинаковых значениях
УКИЗВ.
Определение перечня веществ и показателей качества воды, учитываемых для
комплексной оценки загрязненности, проводится в соответствии с Приложением В
«Перечни ингредиентов и показателей качества воды для расчета комплексных
оценок» РД 52.24.643-2002 по обязательным и специфическим ингредиентам и
показателям качества воды.
Для получения сопоставимых данных общее количество веществ, выбранных
для комплексной оценки воды должно составлять не более 16 ингредиентов и
показателей качества воды: обязательных для всех рек при расчете комплексных
оценок (12-15 показателей) – растворенный кислород, медь, марганец, железо, цинк,
органические вещества (по БПК5 и ХПК), нефтепродукты, нитриты, нитраты, ионы
аммония, никель, хлориды, сульфаты, фенолы и специфических загрязняющих
веществ, характерных для определенных водных объектов или для отдельных
створов, например – фосфаты, фториды, хлорорганические соединения, тяжелые
металлы, не указанные выше и т.д.
В случае, если количество общих и специфических показателей качества воды
превышает 16, из перечня общих показателей исключаются вещества, значения
которых не превышают ПДК (например, нитраты, хлориды).
Из комплексной оценки исключены такие показатели, как взвешенные вещества
в связи с отсутствием четких значений ПДК.
3
2. Фоновые концентрации в воде водотоков и природное фоновое
содержание веществ.
Оценку воздействия антропогенных источников загрязнения и нормирование
сбросов проводят по отдельным веществам или показателям качества воды,
привнесение которых в результате хозяйственной деятельности может привести к
превышению установленных нормативов – значений предельно допустимых
концентраций этих веществ (наиболее жестких значений из перечня
рыбохозяйственных или культурно-бытовых ПДК при комплексном использовании
водного объекта).
В соответствии с разработанным ГУ «Гидрохимический институт»
Росгидромета (ГУ «ГХИ») РД 52.24.622-2001 «Проведение расчетов фоновых
концентраций химических веществ в воде водотоков» в качестве количественных
значений показателей химического состава и свойств воды используется термин
«фоновые концентрации химических веществ». Следует отметить, что РД 52.24.6222001 является единственным руководящим документом по расчету фоновых
концентраций веществ в воде водотоков, действующим на территории Российской
Федерации. Согласно п. 4.1 указанного РД расчет количественных значений
показателей химического состава и свойств воды водотоков выше проектируемого
или действующего выпуска сточных вод (далее для указанных величин используется
термин «фоновые концентрации химических веществ») должен периодически
проводится с целью установления оптимальной степени очистки, режима и условий
сброса сточных вод, при которых качество воды водотока ниже выпуска сточных вод
будет удовлетворять установленным нормам.
Фоновые концентрации химических веществ рассчитываются для конкретного,
задаваемого проектными или другими заинтересованными организациями створа
водотока и являются количественной характеристикой содержания веществ в этом
створе при наиболее неблагоприятных гидрологических условиях или наиболее
неблагоприятных в отношении качества воды периодов (сезонов) в годовом цикле
под воздействием как природных факторов, так и всех источников загрязнения,
расположенных выше рассматриваемого створа (п. 4.2.).
За фоновую концентрацию вещества принимается статистически обоснованная
верхняя доверительная граница возможных средних значений концентраций этого
вещества, рассчитанная для наиболее неблагоприятных гидрологических условий
или наиболее неблагоприятных в отношении качества воды периода (сезона) в
годовом цикле. Значение фоновой концентрации считается статистически
обоснованным, если оно определено с доверительной вероятностью Р=0,95 (п. 4.3).
Для расчета фоновой концентрации используют результаты систематических
наблюдений, при получении которых не изменялись: методики количественного
химического анализа, водный режим водотока (зарегулирование, забор воды и т.п.),
характер
поступления
рассматриваемых
химических
веществ
на
вышерасположенном участке водотока (п. 4.9).
При расчете фоновой концентрации вещества учитываются только те створы
наблюдений, где имеются данные не менее чем за один год – при ежемесячной,
ежедекадной или еще более дробной системе отбора проб воды; не менее чем за
двухлетний период при 6-11 разовом отборе проб воды в год; не менее чем за
трехлетний период при 4-5 – разовом отборе проб воды в год. Основное условие –
чтобы наблюдения проводились по единым, утверждённым ГУ «Гидрохимический
институт» (ГУ «ГХИ») Росгидромета, методикам количественного химического
анализа (КХА) во все характерные сезоны не менее одного года и минимальное
число данных в каждом сезоне за расчетный период было не менее трех (п. 4.10). При
отсутствии на водном объекте створов наблюдений, соответствующих
4
вышеуказанным требованиям, расчет возможен только после проведения
необходимых дополнительных наблюдений (п. 4.11).
Расчет фоновых концентраций химических веществ необходим для
нормирования сбросов каждого предприятия-водопользователя, а так как количество
створов государственной сети, где проводятся регулярные наблюдения за качеством
воды, значительно меньше количества сбросов, расчет фоновых концентраций, как
правило, возможен только по результатам наблюдений предприятияводопользователя, которые проводятся в рамках производственного экологического
контроля (в соответствии со ст. 67 Федерального закона «Об охране окружающей
среды» № 7-ФЗ от 10.01.2002 г., в редакции Федеральных законов от 14.03.2009 №
32-ФЗ).
Однако, следует разграничивать понятия фоновых концентраций и
природного фонового содержания веществ в воде водных объектов.
Природное содержание вещества (природное фоновое содержание вещества) –
это значение показателей качества воды, сформировавшееся под влиянием только
природных факторов, характерных для конкретного региона, не являющееся вредным
для сложившихся экологических систем. Природное содержание может быть
определено по результатам многолетних наблюдений в створах не подверженных
антропогенному загрязнению. Методики расчета природного фонового содержания
веществ в воде и региональных нормативов качества воды в настоящее время не
разработаны. Однако, в «Приложении Б» Методических указаний по разработке
нормативов допустимого воздействия на водные объекты (Приказ МПР № 328 от
12.12.2007 г., зарегистрирован в Минюсте 23.01.2008 г. за № 10974) норматив
предельно допустимой концентрации с учетом региональных особенностей качества
воды может быть определен по формуле, аналогичной установлению фоновых
концентраций в соответствии с действующими методиками по проведению расчетов
фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков (РД 52.24.622-2001) в
створах с подтвержденным экологическим благополучием.
В соответствии с п. 1 Методики разработки нормативов допустимых сбросов
веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей (утвержденной
приказом МПР № 333 от 17 декабря 2007 г. и зарегистрированной в Минюсте РФ
21.02.2008 г. за № 11198), если нормативы качества воды в водных объектах не могут
быть достигнуты из-за воздействия природных факторов, не поддающихся
регулированию, то величины НДС определяются исходя из условий соблюдения в
контрольном пункте сформировавшегося природного фонового качества воды.
Содержания таких веществ, как железо, медь, цинк, марганец, трудноокисляемые
органические вещества по ХПК, как правило, превышают предельно допустимые
концентрации веществ для водных объектов рыбохозяйственного значения (ПДКр.х.)
в верховьях рек Свердловской области или в начальных створах, не подверженных
прямой антропогенной нагрузке. Могут превышать ПДКр.х. за счет природного
фактора и некоторые другие вещества, например, алюминий, однако его содержание
в воде водных объектов, в створах государственной сети, не определяется.
Содержание никеля в верховьях рек Свердловской области, как правило, ниже
ПДКр.х.
Содержание металлов в верховьях рек Свердловской области варьирует в
значительных пределах и зависит от особенностей формирования качества воды.
Процесс формирования химического состава водных объектов весьма сложен,
большую роль играют различные природные факторы: горные породы, почвы, живые
организмы, климат, водный режим, рельеф, растительность, гидрогеологические и
5
гидродинамические условия. Источниками поступления в воду металлов,
взвешенных и органических веществ являются горные породы и продукты их
выветривания, почвы, торф, наличие у истоков рек и на протяжении русла рек болот
и заболоченных пойм и др. Большую роль в формировании качества воды играют
болота, которые в общей сложности занимают около 15% территории Свердловской
области. Химизм болотных вод зависит как от типа болот (верховое, низинное,
переходное), так и от химизма грунтовых вод, питающих их. К типоморфным
элементам болотных ландшафтов можно отнести железо, гуминовый комплекс и
аммонийный азот. Гумусовые кислоты имеют большое значение для формирования
химического состава природных вод. Обладая сильной кислотностью, они, придают
воде свойства агрессивности к горным породам, обладают способностью
образовывать комплексные соединения с различными металлами. О количестве и
качестве органического вещества, поступающего с болотными водами в водотоки и
водоемы, судят по величине цветности, ХПК и БПК5.
При оценке качества воды следует учитывать, что большинство металлов в
воде присутствуют в виде растворимых, взвешенных и валовых форм.
Соотношение различных форм металлов в воде зависит от множества факторов.
Растворенной формой принято считать часть соединений металла,
отфильтрованную через фильтр с размером пор 0,45 мкм как можно быстрее после
отбора пробы. После фильтрования, при необходимости (для хранения в
холодильнике), проба может быть законсервирована кислотой.
На состав и формы нахождения железа и марганца в воде оказывают
существенное влияние такие факторы, как величина рН и Еh, присутствие природных
комплексообразователей (гуминовых и фульвокислот), содержание растворенного
кислорода, сероводорода, диоксида углерода, наличие микроорганизмов,
окисляющих и восстанавливающих эти элементы. Соотношение различных форм
меди и цинка в воде водных объектов определяется величиной рН и наличием
органических веществ гумусовой природы (гуминовых и фульвокислот). В
природных водах, где содержание гумусовых органических веществ незначительно,
доля растворенных форм указанных металлов значительно ниже, чем в окрашенных
(гумифицированных) водах. Таким образом, в поверхностных водах с высоким
содержанием органических веществ, а именно гуминовых и фульвокислот, может
обнаруживаться значительно повышенное содержание марганца, меди, цинка, железа
за
счет
окислительно-восстановительных
процессов
и
процессов
комплексообразования.
Необходимость определения водорастворимых форм металлов связана с тем, что
в соответствии с «Перечнем рыбохозяйственных нормативов: ПДК и ОБУВ вредных
веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение»,
утвержденным Приказом № 96 от 28.04.1999 г. Государственного комитета РФ по
рыболовству, для металлов ПДК дано для всех растворимых в воде форм (ссылка 1)
таблицы 2 указанного перечня). В связи с этим, определение уровней загрязнения
поверхностных водных объектов проводится при сравнении полученной
концентрации водорастворимых форм металла с ПДКр.х. этого элемента. Сравнение
валового (суммарного) содержания металла с ПДКр.х. считаем некорректным, т.к. в
этом случае могут быть получены завышенные уровни загрязнения воды металлом, а
в отдельных случаях – значительно завышенные.
В соответствии с требованиями ст. 4; 5; 10 Федерального закона о
Гидрометслужбе № 113 от 19.07.9. (в редакции ФЗ от 02.02.2006 г. № 21-ФЗ) во
избежание
получения
несопоставимой
информации
и
противоречивой
информационной продукции при осуществлении деятельности в области
гидрометеорологии и смежных с ней областях, а именно – определение уровней
6
загрязнения
водных
объектов,
необходимо
обязательное
определение
водорастворимых форм металлов. Валовое содержание определяется дополнительно.
При оценке влияния сбросов сточных вод, содержащих металлы, на уровни
загрязнения водного объекта, также необходимо получение сопоставимой
информации, поэтому корректным будет сравнение водорастворимого содержания
металла в сточных и поверхностных водах. Однако, в случае необходимости
получения информации о валовом содержании металлов в сточных водах в
соответствии с требованиями других Федеральных органов исполнительной власти,
полученные данные необходимо сравнивать с валовым содержанием металла в
поверхностных водах, однако в этом случае некорректно их сравнение с ПДКр.х. В
связи с этим, считаем наиболее целесообразным получение информации о
содержании и водорастворимых, и валовых форм металлов в сточных и
поверхностных водах в каждой отобранной пробе. При этом можно получить
сопоставимую информацию в зависимости от поставленных задач.
Еще раз следует отметить, что непременным условием проведения
гидрохимических наблюдений с дальнейшим расчетом фоновых концентраций
или оценкой качества воды по комплексным показателям является единая
методологическая основа проведения отбора проб и химического анализа воды.
При организации и проведении регулярных наблюдений за загрязнением водных
объектов необходимо учитывать требования Федерального закона «О
Гидрометеорологической службе» № 113 от 19.07.98 (в редакции ФЗ от 02.02.2006 г.
№ 21-ФЗ, см. п. 1 ст. 9; ст. 16, ст. 4; 5; 10), Положения о лицензировании
деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях
(утвержденного Постановлением Правительства РФ от 13.08.2006 г. № 497от
13.08.2006 г. № 497), а также требования следующих нормативных документов
Росгидромета:
1. Положение о порядке организации, учета и функционирования
ведомственной наблюдательной сети, Приказ Росгидромета от 21.01.2000 г. № 13,
зарегистрированный в Минюсте РФ 28.02.2000 г. № 2141;
2. РД 52.18.595-96 «Федеральный перечень методик выполнения измерений,
допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга
загрязнения окружающей природной среды»;
3. Р 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за
загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета».