3.3. Нормирование качества воды

В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.1074-01 питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

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

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

Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения определены Санитарными правилами и нормами СанПин 2.1.4.1175-02, причем нормируются запах, вкус, цветность, мутность, коли-индекс, а также указывается, что содержание химических веществ не должно превышать значений соответствующих нормативов.

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

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

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

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

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

– не происходит постепенного исчезновения тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем был ранее пригодным, а также замены ценных в кормовом для рыб отношении организмов на малоценные или не имеющие кормового значения;

– не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы;

– не происходит изменений, способных в определенные сезоны или в обозримом будущем привести к гибели рыб, замене ценных видов на малоценные или к потере рыбохозяйственной ценности как всего водоема, так и его части.

ПДК_вр обычно являются более жесткими, чем ПДК_в (см. табл. 3.1). Подчеркнем, что речь идет, прежде всего, о рыбном хозяйстве как таковом и о защите потребностей человека, хотя определенные принципы охраны водных экосистем, по всей вероятности, также учитывались при установлении этих нормативов. Впрочем, то, что они установлены для России (в прошлом – для СССР) в целом, а, следовательно, никак не учитывают особенностей физико-географических зон, биогеохимических провинций¹, гидрологического режима и многого другого, свидетельствует в пользу приоритета хозяйственных интересов.

Таблица 3.1

Соотношение различных видов ПДК в воде для некоторых веществ

Вещество	ПДКвр, мг/дм3	ПДК, мг/дм3
Ртути неорганические соединения (по Hg)	0,0001	0,0005
Аммония фторид (по фтору)	0,05	0,7
Триэтаноламин	0,01	1,0

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

Его рассчитывают по формуле:

где C_i – концентрация компонента (в ряде случаев – значение параметра); ПДК_i – установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

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

Показатель БПК₅ – биологическое (или биохимическое) потребление кислорода, т.е. израсходованное за определенный промежуток времени (5 дней) на аэробное биологическое разложение органических веществ, содержащихся в анализируемой пробе воды.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (см. табл. 3.2).

Таблица 3.2

Классы качества водных объектов в зависимости от величины ИЗВ

Воды	Значения ИЗВ	Классы вод
Очень чистые	До 0,2	1
Чистые	0,2-1,0	2
Умеренно загрязненные	1,0-2,0	3
Загрязненные	2,0-4,0	4
Грязные	4,0-6,0	5
Очень грязные	6,0-10,0	6
Чрезвычайно грязные	Более 10	7

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

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

В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДК_вр К_i и повторяемости случаев превышения H_i, а также общий оценочный балл B_i:

К_i = C_i / ПДК_i H_i = (N_ПДКi / N_i) * 100% B_i = К_i * H_i

где С_i – концентрация в воде i-го ингредиента; ПДК_i – предельно допустимая концентрация i-го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения; N_ПДКi – число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; N_i – 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 (КИЗ) рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.

КИЗ справедлив только при усилении эффекта воздействия при одновременном воздействии нескольких токсичных веществ.

Помимо описанных выше подходов к нормированию качества водных объектов по гидрохимическим показателям существует и другой подход, основанный на применении биоиндикации. При этом подходе анализируются присутствие и численность организмов определенных видов, обитающих в исследуемой среде, в качестве показателей естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. В России для оценки качества воды на основе гидробиологических показателей наибольшее применение нашел так называемый индекс сапробности водных объектов, а также индексы Вудивисса и Майера.

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

где s_i – значение индивидуального индекса сапробности i-го гидробионта, которое задается специальными таблицами; h_i – относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа); N – число выбранных индикаторных организмов (обычно N>30).

Значение s_i отражает совокупность физиолого-биохимических свойств гидробионта, обусловливающих его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Таким образом, этот индекс характеризует трофический статус водоема. В соответствии с численным значением S нормируется качество воды (см. табл. 3.3).

Таблица 3.3

Классы качества воды в зависимости от индексов сапробности

Класс качества	Зоны	Индексы сапробности s.	Классы вод
Очень чистые	Ксеносапробная	до 0,50	1
Чистые	Олигосапробная	0,50 – 1,50	2
Умеренно загрязненные	а-Мезосапробная	1,51 – 2,50	3
Тяжело загрязненные	р-Мезосапробная	2,51 – 3,50	4
Очень тяжело загрязненные	Полисапробная	3,51 – 4,00	5
Очень грязные	Полисапробная	>4,00	6

Следует отметить, что сами по себе интегральные показатели еще не характеризуют уровень антропогенной нагрузки. Высокие значения ИЗВ могут быть обусловлены природными особенностями водосбора – например, наличием подзолистых почв и торфяников, которые обуславливают высокое содержание в воде органических веществ (идентифицируемых некоторыми методами исследования как нефтепродукты), высокое природное содержание меди, железа, марганца, низкие значения концентрации растворенного кислорода. В этом случае даже реки с весьма незначительной антропогенной нагрузкой будут отнесены к категориям «чрезвычайно грязные» и «грязные» по индексам загрязнения воды. Так, например, в государственных отчетах характеризуется река Пра, бассейн которой почти полностью лежит в границах охраняемых природных территорий национальных парков «Мещера» и «Мещерский». Антропогенная нагрузка на реку незначительна, а отдельные участки реки даже включены в список водно-болотных угодий, имеющих международное значение как местообитания редких видов водных растений.

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

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