Гигиеническое нормирование и оценка качества вод

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

Особенности нормирования качества водной среды обуслов­лены несколькими факторами.

1.С гигиенических позиций оценивается уровень загрязне­ния воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого и культур­но-бытового назначения.

2.Нормативы качества воды распространяются не на весь объект водопользования, а только на пункты водопользования насе­ления.

3.Вода используется населением не только для питья, приго­товления пищи, личной гигиены, но и для хозяйственно-бытовых и рекреационных целей. В связи с этим при нормировании учитыва­ются как непосредственное влияние химических загрязнителей на организм (санитарно-токсикологический показатель вредности), так и влияние на органолептические свойства воды (органолептический показатель вредности и на процессы самоочищения воды водоемов (общесанитарный показатель вредности).

4.Для всех водных объектов, используемых населением (по­верхностные и подземные воды, питьевая вода, вода систем горяче­го водоснабжения), устанавливаются единые гигиенические норма­тивы (ПДК, ОДУ).

К особенностям гигиенического нормирования химических веществ в водной среде относится необходимость исследования ста­бильности химических соединений, процессов их трансформации. При этом проводится оценка влияния на водный объект и организм млекопитающих не только исходных веществ, но и продуктов их деструкции и трансформации.

В качестве предельно допустимой концентрации в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) принимается концентрация вредного 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.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здо­ровье населения, благоприятные условия водопользования и эколо­гическое благополучие водного объекта.

Содержание загрязняющих веществ в воде нормируется исхо­дя из вида водопользования. Различают хозяйственно-питьевое, куль­турно-бытовое и рыбохозяйственное водопользование.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится ис­пользование водных объектов в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности.

К культурно-бытовому водопользованию относится использо­вание водных объектов для купания, занятий спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для куль­турно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к од­ной из трех категорий.

К высшейкатегории относят места расположения нерести­лищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений.

К первойкатегории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода.

Ко второйкатегории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде хозяй­ственно-питьевого и культурно-бытового водопользования устанав­ливается с учетом трех показателей вредности: органолептического, общесанитарного и санитарно-токсикологического.

Предельно допустимая концентрация вещества в водоемах рыбохозяйственного водопользования (ПДК_вр) устанавливается с учетом пяти показателей вредности: органолептического, санитарного, сани­тарно-токсикологического, токсикологического и рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует спо­собность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный определяет влияние вещества на процессы есте­ственного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на орга­низм человека, а токсикологический показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыбохозяйственный показатель определяет предельную концентрацию вещества, которое может присутствовать в водном объекте без ви­димого ущерба для промысловых рыб.

Критериями загрязненности воды является ухудшение ее ка­чества вследствие изменения органолептических свойств и появле­ние веществ, вредных для человека, животных, птиц, рыб, кормовых и промысловых организмов, а также повышение температуры воды, изменяющей условия для нормальной жизнедеятельности водных организмов.

Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышленной и хозяйственной деятельности общества является установление до­пустимых нагрузок на водные объекты при водопользовании и во-допотреблении.

Водопотребление- это использование воды, связанное с изъя­тием ее из водных объектов или с забором воды из системы водоснаб­жения. Различают безвозвратное водопотребление, водопотребление с частичным возвратом, водопотребление с полным возвратом.

Водопользование- это использование воды без изъятия её из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходо­ванием или с возвращением в источник водозабора в загрязненном состоянии. Различают две основные категории водопользования:

- хозяйственно-питьевое и коммунальное;

- токсикологический лимитирующий показатель, влияющий на организм человека и обитающих в воде животных.

Для водных объектов культурно-бытового и хозяйственно-пи­тьевого назначения приоритетными являются токсикологический, общесанитарный и органолептический лимитирующие показатели, а для водных объектов рыбохозяйственного назначения - в основ­ном токсикологический лимитирующий показатель. -

При наличии нескольких веществ, относящихся к одной груп­пе лимитирующего показателя вредности, содержание загрязняюще­го вещества должно соответствовать условию формулы:

_m

X=Σ C_i/ПДК_i

^i-1

где X - содержание загрязняющего вещества;

С_i - средняя концентрация i-ro вещества;

ПДК_i - предельно допустимая концентрация того же вещества;

m - общее количество веществ данной группы лимитирующего показателя вредности, находящегося в воде исследуемого водного объекта.

Нормативный подход является начальным шагом оценки со­стояния воды, позволяющим быстро и с небольшими затратами оп­ределить приоритетные загрязнители и выработать практические рекомендации по снижению или устранению негативных послед­ствий загрязнения воды.

Однако он не учитывает проявлений синергизма и антагониз-
ма при совместном воздействии загрязняющих веществ. Это особен-
но касается случаев, когда загрязняющие вещества присутствуют в.
концентрациях, приближающихся к значениям ПДК, и такая вода
употребляется длительное время. _i

Установлено, что долговременный эффект низких доз может иметь более пагубное влияние на популяцию водных организмов, чем острое, но кратковременное токсическое воздействие. Кроме того, каждый водоем уникален из-за больших различий в химичес­ком составе, скорости перемешивания, температурного режима, вер­тикальной зональности водной массы и других характеристик.

К существенным недостаткам нормативного подхода относится недостаточность экспериментальных наблюдений при установлении значений ПДК. Прогноз состояния воды на основе нормативного подхода невозможен.

Важнейшим элементом изучения литосферы является оценка экологического риска, связанного с состоянием водных объектов, для населения, гидробиоты и биоты в целом, а также для отдельных ее элементов (например, для леса).

Оценка степени загрязнения подземных и поверхностных вод и экологического риска осуществляется по различным химическим, физическим и биологическим показателям. Для совокупной оценки опасных уровней загрязнения водоемов используется суммарный показатель химического загрязнения - ПХЗ_](), определяемый по 10 максимально превышающих ПДК веществам. Этот показатель осо­бенно эффективен в тех случаях, когда химическое загрязнение на­блюдается сразу по нескольким ингредиентам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Расчет ПХЗ_|0 производится по формуле:

ПХЗ₁₀= С_1/ПДК₁+С₂/ПДК₂+…+С₁₀/ПДК₁₀

где С - концентрация веществ в воде;

ПДК - предельные концентрации веществ, установленные для рыбного хозяйства.

Если ПХЗ₁₀ равен 1, то это соответствует фоновым условиям состояния водного объекта. Кризисной ситуации соответствуют зна­чения ПХЗ₁₀ в интервале от 1< до < 10, катастрофической ситуации (экологическому бедствию) - значения ПХЗ₁₀ более 10.

Разработаны обобщенные критерии качества воды, примером которых может служить так называемый индекс загрязненности вод (ИЗВ), используемый в системе Росгидромета. Он рассчитывается как среднее из превышений ПДК по 6 ингредиентам: кислороду, орга­ническим веществам (БПК.) и четырем ингредиентам с наибольшим превышением ПДК:

₆

ИЗВ=1/6 Σ C_i/ПДК_i

ⁱ⁼¹

где С_i- концентрация одного из 6 ингредиентов;

ПДК_i - ПДК этого вещества.

Некоторые критерии степени загрязнения поверхностных вод применительно к выделению зон экологического кризиса и экологи­ческого бедствия представлены в таблице 17.

Таблица 17

Индекс загрязненности вод

Установлено, что достаточно объективным интегральным по­казателем качества воды является энтропийный показатель. Чем выше энтропия системы «вода-примеси», тем больше примесей в воде содержится. Наиболее низкой энтропией обладают чистые воды. Эн­тропийный показатель в Отличие от общепринятых показателей по­зволяет дать совместную интегральную оценку загрязненности воды растворенными веществами, находящимися как в ионной, так и в молекулярно растворенной форме. Это свойство позволяет сравни­вать воды различного состава, не применяя сравнение с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), что намного упрощает оцен­ку качества воды.

Применение энтропийного метода в оценке водных систем позволяет достаточно легко выявлять источники загрязнения, оце­нивать интенсивность процесса загрязнения или самоочищения воды и ее разбавления. Энтропийный метод достаточно легко реализуем в современных условиях и может быть автоматизирован.

Для определения энтропии системы «вода - примеси» могут быть использованы следующие методы:

- химический метод, где энтропия системы определяется рас­четом по результатам химического анализа воды;

- калориметрический метод, где энтропия системы опреде­ляется с помощью калориметрических исследований;

- физико-химический метод, где энтропия системы рассчи­тывается на основе измерения физико-химических свойств водного раствора.

В последние годы для оценки экологического риска питьевых, грунтовых, поверхностных и сточных вод широко используются гид­робиологические индикаторы. Например, для определения острой и хронической токсичности вод в качестве тест-объектов используют ракообразные дафнии и цериодафнии (Daphnia magna, Ceriodaphnia affinis, Cladocera, Crustacea).

Критерием острой токсичности служит гибель 50% и более дафний или цериодафнии за 48 часов в исследуемой воде при условии, что в контроле гибель не превышает 10%. В экспериментах по установлению острого токсического действия определяют:

- среднюю летальную концентрацию отдельных веществ, вызывающую гибель 50% и более тест-организмов;

- безвредную (не вызывающую эффекта острой токсичности) концентрацию отдельных веществ, вызывающую гибель не более 10% тест-организмов.

Хроническое токсическое действие исследуемой воды определяется по смертности и изменению плодовитости дафний или цериодафнии за период 7 и более суток в исследуемой воде по сравнению с контролем. Критерием хронической токсичности служит гибель 20% и более тест-организмов или достоверное отклонение в плодовитости из числа выживших по сравнению с контролем.

Токсичность питьевых, грунтовых, поверхностных и сточных вод определяют также по снижению уровня флюоресценции хлорофилла и снижению численности клеток зеленых прото­кокковых водорослей (Scenedesmus quadricauda) в лабораторных условиях. Критерием острой токсичности является подавление уровня флуоресценции хлорофилла у водорослей на 50% и более по сравнению с контролем в течение 96-часовой экспозиции. Безвредной считается проба воды, содержащая смесь веществ, вызывающих снижение уровня хлорофилла или численности клеток водорослей не более чем на 20% по сравнению с контролем за 96 часов экспозиции.

В качестве биологических индикаторов загрязнения ис­пользуются также рыбы. Рыбы являются наиболее подходящими объектами исследования, позволяющими оценить процессы трансформации водоемов. Показатели состояния популяций и организмов рыб отражают состояние окружающей- среды и могут быть использованы для ее оценки.

Важной составляющей оценки экологического риска является прогнозирование качества вод водоемов суши. В настоящее время используются два основных подхода к прогнозированию качества воды. Первыйиз них основан на предположении о сохранении во времени тенденции развития основных процессов, происходящих в водных объектах в период их изучения. В этом случае определяется тренд и применяются методы экстраполяции. Второйподход базируется на математическом описании или физическом изучении гидродинамических, физико-химических и других процессов, протекающих в водоемах, и определении закономерностей изменения состояния водных объектов в результате смены основных факторов их функционирования. Во втором случае основными методами прогнозирования выступают методы математического моде­лирования.

Экстраполяция изученных закономерностей изменения качества воды возможна лишь при наличии относительно длитель­ного периода наблюдений и стационарного режима функциони­рования водоема. Моделирование позволяет анализировать изменение состояния водных объектов без производства длительных полевых исследований, позволяет прогнозировать динамику изменения экологического статуса водных объектов и отдельных компонентов этого статуса. Существенным направлением мате­матического моделирования является создание моделей гори­зонтальных и вертикальных переносов токсичных загрязнений в природных водах, их химических превращений в воде и донных осадках, моделей сорбции-десорбции различных веществ на донных осадках, на взвешенных частицах природных вод и т.п. Поэтому математические модели нашли широкое применение в практике прогнозирования и оценки экологического риска. Они дают возможность учитывать различные факторы формирования качества 232 воды, динамику распространения загрязнений и их трансформацию во времени, морфологические особенности водоемов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: