2. Нормирование качества воды
2.1. Теоретическая часть
Виды водопользования на водных объектах определяются Федеральными органами и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.
К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности.
К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения.
Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий:
к высшей категории 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 первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;
ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.
Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:
1)для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) с учетом трех показателей вредности:
органолептического;
общесанитарного;
санитарно-токсикологического.
2)Для рыбохозяйственного водопользования (ПДКвр) с учетом пяти показателей вредности:
органолептического;
санитарного;
санитарно-токсикологического;
токсикологического;
рыбохозяйственного.
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.
Под санитарно-гигиеническими показателями качества воды понимаются характеристики ее состава и свойств, определяющие пригодность воды для использования человеком или в качестве среды для обитания некоторых видов фауны (в первую очередь, промысловых рыб).
Экспериментально обосновываются ПДК для водоемов двух классов:
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) - это максимальная 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 (ПДКвр) — это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.
К категории часто используемых показателей для оценки качества водных объектов относят гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ.
Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК5) является обязательной.
Таблица 5
Предельно допустимые концентрации (мг/л) содержания
основных веществ в воде водоемов, принятые в России
Химические вещества
|
Источник
|
ПДК
|
Класс
опасности
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Алюминий (Al)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,5
0,04
|
2
4
|
Азот аммонийный (NH4+)
|
СанПиН
ВНИРО
|
2,0
0,39
|
3
4
|
Аммиак (NH3)
|
СанПиН
ВНИРО
|
2,0
0,05
|
3
4
|
БПКполн
|
ВНИРО
|
3
|
|
Водородный показатель pH
|
СанПиН
ВНИРО
|
6,5 – 9
6,5 – 8,5
|
|
ДДТ
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,0002
0,00001
|
1
|
Железо общее
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,3
0,1
|
4
|
Кадмий (Cd2+)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,001
0,005
|
2
|
Медь (Cu 2+)
|
СанПиН
ВНИРО
|
1
0,001
|
3
|
Нитрат-анион (NO3-)
|
СанПиН
ВНИРО
|
45
40
|
2
|
Нитрит-анион (NO2-)
|
СанПиН
ВНИРО
|
3
0,08
|
2
|
Нефтепродукты (раст. и эмульс.)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,1
0,05
|
|
Никель (Ni)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,1
0,01
|
3
|
Растворенный кислород
|
ВНИРО
|
не менее 6
|
|
Ртуть (Hg)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,0005
0,00001
|
1
|
Свинец (Pb)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,03
0,006
|
2
|
Сульфат-анион (SO42-)
|
СанПиН
ВНИРО
|
500
100
|
4
|
Фосфаты (РО43-)
|
ВНИРО
|
0,05 - 0,2
|
4
|
Продолжение таблицы 5
1
|
2
|
3
|
4
|
Фенол
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,001
0,001
|
4
3
|
Фторид-анион (F-)
|
СанПиН
ВНИРО
|
1,5
0,05
|
2
3
|
Хлорид-анион (Cl-)
|
СанПиН
ВНИРО
|
350
300
|
4
|
Хром (Cr 6+)
|
СанПиН
ВНИРО
|
0,05
0,02
|
3
|
Цинк (Zn)
|
СанПиН
ВНИРО
|
5
0,01
|
3
|
Использованные условные обозначения: СанПиН - ПДК содержания веществ в питьевой воде согласно СанПиН 2.1.4.1074-01; ВНИРО - ПДК для воды объектов, имеющих рыбохозяйственное значение.
ИЗВ является типичным аддитивным коэффициентом и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов:
 (7)
где: Ci – концентрация компонента (в ряде случаев – значение физико-химического параметра); n – число показателей, используемых для расчета индекса, n = 6; ПДКi – установленная величина норматива для соответствующего типа водного объекта.
Для расчета индекса загрязнения вод для всего множества нормируемых компонентов, включая водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК5 и содержание растворенного кислорода, находят отношения Ci /ПДКi фактических концентраций к ПДК и полученный список сортируют. ИЗВ рассчитывают строго по шести показателям, имеющим наибольшие значения приведенных концентраций, независимо от того превышают они ПДК или нет.
Для оценки качества воды более совершенным по сравнению с ИЗВ является комбинаторный индекс загрязненности, учитывающий не только кратность превышения ПДК, но и повторяемость случаев превышения ПДК как меру устойчивости загрязненности.
Повторяемость случаев превышения ПДК рассчитывают по формуле:
(8)
где:
Нi - повторяемость случаев превышения ПДК по i-тому ингредиенту; NПДК - число результатов анализа, в которых содержание i -того ингредиента превышает ПДК; Ni - общее число результатов анализа по i -тому ингредиенту.
На основании расчетной величины повторяемости можно охарактеризовать загрязненность водного объекта (табл. 6).
В торая ступень классификации основана на установлении уровня загрязненности, в качестве меры которой используется показатель кратности превышения ПДК.
(9)
где:
Кi — показатель кратности превышения ПДК;
Сi — концентрация i-того ингредиента в воде водного объекта, мг/л.
Таблица 6
Характеристика загрязненности воды водного объекта
по признаку повторяемости
Повторя-
емость,
%
|
Характеристика загрязненности воды водного объекта по признаку
повторяемости
|
Частные оценочные
баллы
|
Выраженные условно
|
Абсолютные значения
|
(0; 10)*
|
Единичная
|
а
|
1
|
[10; 30)
|
Неустойчивая
|
b
|
2
|
[30; 50)
|
Устойчивая
|
с
|
3
|
[50; 100]
|
Характерная
|
d
|
4
|
* Круглая скобка означает «диапазон до этой величины, не включая ее». Квадратная скобка означает включение величины в указанный диапазон.
Кратность превышения ПДК, в свою очередь, также будет характеризовать уровень загрязненности (табл. 7).
При сочетании первой и второй ступеней классификации воды по каждому из учитываемых ингредиентов получают обобщенные характеристики загрязненности, условно соответствующие мере их влияния на качество воды за определенный временной промежуток (табл. 8).
Таблица 7
Характеристика загрязненности воды водного объекта по признаку
кратности превышения ПДК
Кратность
превышения
нормативов
|
Характеристика
уровня
загрязненности
|
Частные оценочные баллы
|
Выраженные
условно
|
Абсолютные
значения
|
(0; 2)
|
Низкий
|
a1
|
1
|
[2; 10)
|
Средний
|
b1
|
2
|
[10; 50)
|
Высокий
|
c1
|
3
|
[50; 100]
|
Очень высокий
|
d1
|
4
|
Таблица 8
Комплексная характеристика загрязненности
воды водного объекта (Si = НiКi)
-
№
|
Комплексная характеристика состояния загрязненности воды водотока
|
Обобщенные
оценочные баллы Si
|
Характеристика
качества
воды
водотока
|
Выражен-ные
условно
|
Абсолют-
ные
значения
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
1
|
Единичная загрязненность
низкого уровня
|
а·а1
|
1
|
Слабо загрязненная
|
2
|
Единичная загрязненность среднего уровня
|
а·b1
|
2
|
Загрязненная
|
3
|
Единичная загрязненность высокого уровня
|
а·с1
|
3
|
Грязная
|
4
|
Единичная загрязненность
очень высокого уровня
|
а·d1
|
4
|
Грязная
|
5
|
Неустойчивая загрязненность низкого уровня
|
b·а1
|
2
|
Загрязненная
|
6
|
Неустойчивая загрязненность среднего уровня
|
b·b1
|
4
|
Грязная
|
7
|
Неустойчивая загрязненность высокого уровня
|
b·с1
|
6
|
Очень грязная
|
8
|
Неустойчивая загрязненность очень высокого уровня
|
b·d1
|
8
|
Очень грязная
|
продолжение таблицы 8
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
9
|
Устойчивая загрязненность
низкого уровня
|
c·а1
|
3
|
Грязная
|
10
|
Устойчивая загрязненность среднего уровня
|
c·b1
|
6
|
Очень грязная
|
11
|
Устойчивая загрязненность высокого уровня
|
c·с1
|
9
|
Очень грязная
|
12
|
Устойчивая загрязненность очень высокого уровня
|
c·d1
|
12
|
Недопустимо грязная
|
13
|
Характерная загрязненность низкого уровня
|
d·а1
|
4
|
Грязная
|
14
|
Характерная загрязненность среднего уровня
|
d·b1
|
8
|
Очень
грязная
|
15
|
Характерная загрязненность высокого уровня
|
d·с1
|
12
|
Недопустимо грязная
|
16
|
Характерная загрязненность
очень высокого уровня
|
d·d1
|
16
|
Недопустимо грязная
|
С помощью величины Si характеризуют качество воды по каждому отдельно взятому ингредиенту или показателю.
О пределение совместного влияния вышеуказанных факторов осуществляется в заключительной, третьей ступени классификации. Определяют комбинаторный индекс загрязненности воды (КИЗВ):
(11)
и комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ):
(12)
УКИЗВ является относительным комплексным показателем степени загрязненности поверхностных вод. Он условно оценивает долю загрязняющего эффекта, вносимого в общую степень загрязненности воды, обусловленную одновременным присутствием ряда загрязняющих веществ и позволяет проводить сравнение степени загрязненности воды в различных створах и пунктах.
Классификация качества воды, проведенная с использованием УКИЗВ, позволяет разделить поверхностные воды на 5 классов в зависимости от степени их загрязненности (таблица 9). Большему значению индекса соответствует худшее качество воды и больший номер класса.
Таблица 9
Классификация качества воды водотоков по УКИЗВ
Класс
и разряд
|
Характеристика состояния
загрязненности вод
|
Значение
УКИЗВ
|
1
|
2
|
3
|
1
|
Условно чистые
|
(0; 1)
|
2
|
Слабо загрязненные
|
[1; 2)
|
3
|
Загрязненные
|
[2; 4)
|
разряд «а»
|
Загрязненные
|
[2; 3)
|
разряд «б»
|
Очень загрязненные
|
[3; 4)
|
4
|
Грязные
|
[4; 11)
|
разряд «а»
|
Грязные
|
[4; 6)
|
разряд «б»
|
Грязные
|
[6; 8)
|
разряд «в»
|
Очень грязные
|
[8; 10)
|
разряд «с»
|
Очень грязные
|
[10; 11)
|
разряд «а»
|
Загрязненные
|
[11; )
|
* Круглая скобка означает «диапазон до этой величины, не включая ее».
Квадратная скобка означает включение величины в указанный диапазон.
|
