232

Лекция 16. Мониторинг качества поверхностных вод и нормирование сбросов^.

Пункты контроля качества вод и их программы. Категории пунктов. Особенности отбора проб для оценки качества воды. Показатели загрязнения потока. Нормирование сбросов в реках и масштабы загрязнения.

Основной задачей мониторинга качества поверхностных вод, выполняемого в ЕГСЭМ, является систематическое получение как отдельных, так и обобщенных во времени и пространстве данных о качестве вод водоёмов и рек.

Изучение гидрохимического режима того или иного водного объекта позволяет определить экстремальные значения содержания отдельных компонентов ионного и газового состава, а также установить его генетические зависимости и связь с водным режимом. Исследовать гидрохимический режим возможно только путем организации стационарных наблюдений над химическим составом воды того или иного водного объекта. Связь между гидрологическим режимом и показателями качества воды определяет то, что гидрохимический мониторинг поверхностных вод проводится, в основном на базе стационарных гидрологических пунктов Росгидромета. Использование и качество подземных вод контролируется Министерством Природных Ресурсов, санитарное состояние водоёмов и водотоков, используемых в питьевом снабжении или рекреации, контролирует Госсанэпиднадзор.

.Наиболее обширные и систематические работы по изучению гидрохимического режима водотоков и водоемов всей территории России проводятся на сети гидрологических постов в рамках государственной сети мониторинга поверхностных вод. Физико-химические методы анализа природных вод, разрабатываемые более 60 лет Гидрохимическим институтом СССР (см. Руководство… под ред. О. Алекина) являются одними из самых применяемых в мире. В основе организации и проведения контроля пунктами Росгидромета (в соответствии с ГОСТ 17.1.3.07 — 82) лежит принцип согласованности сроков определения физико-химическим и гидро­биологических показателям качества воды с характерными гидрологиче­скими ситуациями, анализ проб по единым методикам. В настоящее время эти исследования проводятся на всех основных речных бассейнах, частично на озерах и морях. Однако организация наблюдений над химическим составом вод на всех водных объектов России не возможна: рек длиной более 10 км насчитывается в РФ десятки тысяч. Даже в нашей области мало обеспеченной водными ресурсами области таких рек 350, а всего на реках и водоёмах 24 стационарных пунктов контроля.

Относительная общность атмосферных и геологических условий, определяющих формирование химического состава речной воды, тем не менее, позволяют экстраполировать сведения, имеющиеся для соседних районов, а значит, и дать с известным приближением удовлетворительную гидрохимическую характеристику значительной части рек.

To же самое следует отметить и для озер – их только, в нашей области почти 3200 озер). Группируя озера условиям их водосборов (рельеф, строение водосбора, почвы, грунты и породы, слагающие бассейн, гидрогеологические условия), а также по характеру водного питания, условиям водообмена, морфологии (площадь, глубина) и развитию жизненных процессов, можно выделить наиболее типичные, которые послужат основой для региональной характеристики.

16.1. Принципы размещения пунктов контроля химического качества вод.

Под пунктом контроля качества поверхностных вод понимается место на воде или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды. Пункты контроля располагают на основании предварительного анализа, с учетом существующего использования водоема или водотока для нужд хозяйства и его перспективных планов развития, Анализ включает изучение данных о водном, ледовом и термическом режиме, физико-географических признаках водоема или водотока и сведений о водопользователях, источниках загрязнения вод, аварийных сбросах загрязняющих веществ.

При размещении стационарных пунктов наблюдения над химическим составом речной или озерной воды, принимаются во внимание: 1) значение данной реки или водоема для водопользования, возможности их загрязнения; 2) характеристики объекта, позволяющие на основе его изучения дать о6общающую гидрохимическую характеристику реки, бассейна или района; 3) степень изученности данного объекта в гидрохимическом отношении;

После обследования избранных водоемов или водотоков или их участков, определяющими факторами местоположения пункта контроля являются: 4) возможность совмещения гидрохимических, наблюдений с гидрологическими; 5) наличие участков, не загрязняемых сточными водами, где создаются пункты для фоновых наблюдений; 6) близость пункта гидрохимических наблюдений к путям сообщения, для быстрой доставки проб воды в лабораторию.

16.2. Программы наблюдений за качеством воды.

Гидрохимическое состояние поверхностных и подземных в данный момент времени зависит не только от их географического местоположения и класса водообмена, определяющих гидрохимический режим, но и сезонных вариаций количества осадков, интенсивности испарения и температурного фона. Исходя из этого, мониторинг гидросферы часто определяется не точной привязкой во времени, как в случае атмосферы, а привязкой взятия проб по отношению к текущим фазам водного режима объекта с обязательным измерением гидрологических характеристик.

Обязательная (сокращенная) программа мониторинга качества воды по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает: определение расхода воды (м³/с); скорости течения, (м/с) на водотоках при опорных измерениях расхода воды или уровня воды в водоёмах (м); проведение визуальных наблюдений за состоянием поверхности воды и растительности объекта, измерение температуры, °С; концентрации взвешенных веществ, мг/дм³; цветности и запахов, минерализации, показателя кислотности рН; удельной электрической проводимости (См/м); концентрации основных ионов; концентрации растворенного кислорода (мг/дм³); химического потребления кислорода ХПК (мгО/дм³); биохимического потребления кислорода за 5 суток, (мгО/дм³); концентрацию характерных, загрязняющих воду в данном пункте веществ, мг/дм³;. Состав загрязнителей, измеряемых на стационарных пунктах, зависит от того какой из нормативов (санитарно-бытовые, рыбохозяйственные и др.) предъявляется со стороны потребителей к качеству воды, но чаще всего это биогенные компоненты, нефтепродукты, СПАВ, пестициды и соединения тяжелых металлов. Полная программа контроля предусматривает определение всех загрязняющих веществ, определенных для мониторинга в регионе (например, в Челябинской области более 40 веществ) и оценку качества воды по гидробиологическим показателям (см. далее). Сроки выполнение той или иной программы наблюдений зависят от категории пунктов контроля

16.3. Категории и программы пункты контроля качества вод.

Пункты контроля организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое хозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами.

Пункты контроля первой категории организуют на водоемах и водотоках, особо важных для страны – это устьевые участки крупных рек и замыкающие створы крупных речных бассейнов, места нерестилища ценных пород рыб. На пунктах первой категории проводятся ежедневные наблюдения по сокращенной программе и раз в декаду по полной программе.

Пункты второй категории располагаются в районе 1) промышленных городов и крупных рабочих поселков, сточные воды которых сбрасываются в водоемы и водотоки, которые используются для питьевых и хозяйственно-бытовых целей; 2) сброса сточных вод отдельно стоящими крупными промышленными предприятиями (заводами, рудниками, шахтами, нефтепромыслами, электростанциями и т.п.) и территориально-производственными комплексами; 4) организованного сброса сельскохозяйственных сточных вод; 5) предплотинных участков рек, являющихся важными для рыбного хозяйства; 6) пересечения реками государственной границы РФ; 7) замыкающих створов больших и средних рек, где составляются водохозяйственные балансы и др. На пунктах второй категории ежедневно определяются гидрологические характеристики и ведутся визуальные наблюдения. Полная программа наблюдений за химическим составом осуществляется ежемесячно.

П ункты третьей категории располагаются на объектах с умеренной и слабой нагрузкой на водную среду, около небольших городов, в местах отдыха, сельскохозяйственных районах. Здесь ежемесячно проводятся сокращенная программа наблюдений и полная в основные гидрологические фазы.

К четвертой категории относятся пункты наблюдения на водных объектах или их участках не подверженных прямому воздействию загрязнения («фоновые» участки и объекты). Здесь проводятся наблюдения в основные фазы водного режима, примерно в следующие сроки: 1) две пробы в период наименьших расходов воды зимой; 2) три пробы в период весеннего половодья: на подъеме, пике и спаде; 3) одна-две пробы во время прохождения наиболее высоких дождевых паводков; 4) две пробы в период наименьших летних расходов воды. Минимальное количество проб воды при изучении гидрохимического режима рек, дающее представление о крайних значениях гидрохимических характеристик в течение года: 1) одна проба в период наименьшего расхода воды зимой; 2) одна проба на пике весеннего половодья; 3) одна проба в период наименьших летних расходов воды.

На Урале и в Зауралье можно встретить три основных типа режимов рек определенных по их гидрографам, казахастанский, западно-сибирский и восточно-европейский.

1) Казахстанский тип характерен для рек степного Казахстана и российского Прикаспия (рис.1). Он характеризуется резко выраженным до 1 месяца половодьем (примерно в начале апреля) когда расходы велики и низким расходами (вплоть до пересыхания) в остальную часть года. Характерными проявлениями этого типа являются большинство притоков Урала (Худолаз, Большая Караганка и др.) и притоки Тобола в верхнем течении (Уй, Карталы Аят). Максимальный расходы на малых и средних реках этого типа может превышать средний в 20 и более раз (Большой Ик, Илек).

2 ) Восточно-Европейский тип также и предыдущий характеризуется высоким, но более растянутым половодьем от 1 до 2-3 месяцев. Низким стоком летней и зимней межени, и повышенным осенним стоком за счет дождей. Летом могут быть паводки. В нашей области это реки Ай, Уфа и другие притоки Камы.

3) Западносибирский тип характеризуется растянутым до 4 месяцев половодьем. Невысокая весенняя вода сменяются повышенным стоком летне-осеннего периода и низкой меженью зимой. Максимальный расход в реках третьего типа обычно не превышает средний в 10 раз. Таким является северные притоки (Тура) Тобола и сам Тобол в нижнем течении (рис.2).

Сравнивая рис. 1 и 2., становится очевидно, что даты отбора проб и их количество даже в пределах области будет сильно отличаться, но основная нагрузка на химические лаборатории придется на апрель-май

На озерах сроки гидрохимических наблюдений устанавливаются в зависимости от уровенного режима и термической стратификации водной массы. Можно наметить примерно следующие важнейшие периоды, в течение которых следует обязательно брать пробы воды на пунктах третьей и четвертой категории:1) незадолго до вскрытия озера, т. е. при наименьшем уровне (период обратной стратификации температуры воды); для умеренных широт в феврале—марте; 2) весной в период гомотермии; в проточных же озерах с большими колебаниями уровня — при возможно наивысшем уровне (весной в период максимального притока, обычно май); 3) в период летней стагнации, т. е. во время наибольшего прогрева воды и наинизшего уровня (июль—август); 4) осенью, незадолго до ледостава (октябрь—ноябрь).