Интегральная оценка качества воды

В статье, на основе данных о гидрохимическом мониторинге Сурского водохранилища ряда лет определен индекс загрязнения воды с помощью интегральной оценки качества.

Сурское водохранилище расположено в Пензенской области на реке Суре в 10,5 км юго-восточнее города Пензы, в 629 км от устья Суры. Основная функция водохранилища — обеспечение питьевой водой населения и промышленное водоснабжения городов Пензы и Заречного. Водохранилище также используется для орошения сельскохозяйственных земель. [1,2]

Водохранилище введено в эксплуатацию в 1978 году (строительство велось с 1970 по 1978 гг.) для водоснабжения городов Пензы и Заречного, регулирования уровня воды реки Суры ниже по течению.

Основные параметры:

Сурское водохранилище является самым крупным водоёмом Пензенской области.

Проблема загрязнения поверхностных вод Пензы и Пензенской области, несмотря на некоторые улучшения качества воды за последние годы, продолжает оставаться острой. В Сурском водохранилище периодически регистрируется превышение предельно допустимых норм содержания для рыбохозяйственных водоёмов суммы органических загрязняющих веществ, азота аммонийного, нефтепродуктов, фенолов, железа, марганца, ряда тяжёлых металлов и других веществ. В городе мало действующих очистных сооружений ливневой канализации, а в области они практически отсутствуют. Так же отмечено, плохое качество очистных сооружений на водохранилище, ржавые и сильно загрязненные трубы, по которым поступает вода в дома горожан, несомненно, всё это приводит к ухудшению качества воды.

Основной объём загрязняющих сточных вод сбрасывается в водоемы Пензенской области промышленными предприятиями и объектами коммунального хозяйства, системы и сооружения очистки сточных вод которых, как правило, имеют эффективность снижения загрязнений ниже проектной и на 80 % являются устаревшими. [3,4]

В летние месяцы в Сурском водохранилище каждый год наблюдается бурное развитие одноклеточных водорослей (фитопланктона). Данной ситуации способствует высокая температура воды, уменьшение скорости течения воды в водохранилище по сравнению с рекой, загрязнение водохранилища ТБО и др. Но наименее важным фактором развития фитопланктона является загрязнение воды азотом и фосфором. При повышении ПДК фосфора развиваются в воде сине — зелёных водоросли. В процессе жизнедеятельности водоросли выделяют в окружающую среду целый ряд специфических веществ, которые придают воде самые разнообразные запахи. В том числе и отмершие водоросли являются фактором различных неприятных запахов. Известно, что вещества, выделяемые водорослями, действуют губительно не только на гнилостных микробов воды, разлагающиеся органические вещества, но и на обитателей кишечника. Также большое санитарное значение имеет тот факт, что водоросли вызывают отмирание микробов, патогенных для человека. Развитие одноклеточных водорослей в водохранилище значительно ухудшает качество питьевой воды. Токсические вещества, выделяемые в воду сине-зелёными водорослями, нелетучие, растворимы в воде, с лёгкостью проходят через поры коллоидных фильтров, проявляют устойчивость к высоким температурам. [1]

Интегральная оценка качества воды. Критерием качества воды при использование правила суммации является выполнение неравенства:

Классы качества определяются по индексу загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений шести основных показателей качества воды по формуле:

где C_i — среднее значение определяемого показателя за период наблюдений (при гидрохимическом мониторинге это среднее значение за год);

ПДК_i — предельно допустимая концентрация для данного загрязняющего вещества;

6 — число показателей, берущихся для расчета в данном случае.

По опыту гидрохимического мониторинга водоемов чаще выбирают содержание следующих показателей: нитратов, нитритов, аммонийного азота (в форме органических и неорганических аммонийных соединений), тяжелых металлов (меди, марганца, кадмия и др.), фенолов, пестицидов, нефтепродуктов, ПАВ, лигносульфонатов.

В Таблице 1 указаны средние значения за год некоторых показателей по гидрохимическому мониторингу Сурского водохранилища.

Таблица 1

Подставив показатели из Таблицы 1 в формулу ИЗВ получим:

ИЗВ==

По Таблице 2 в зависимости от значения ИЗВ определяют класс качества воды.

Таблица 2

Характеристика интегральной оценки качества воды

Индекс загрязненности воды находится в интервале от 0,2 до 1. Можно сделать вывод, что вода в Сурском водохранилище является чистой.

К недостаткам приведенного способа интегральной оценки качества воды, несмотря на его широкое распространение на практике, можно отнести следующее:

Во-первых, учет изолированного действия отдельных химических веществ или их групп недостаточен для оценки фактической экологической ситуации в водоеме либо чистоты питьевой воды.

Во-вторых, многие загрязняющие вещества, не вошедшие в группу из шести лимитированных показателей, выпадают из внимания исследователей. В их числе могут быть и те показатели, по которым имеется превышение ПДК, а также и те, по которым ПДК не превышены.

В-третьих, в результате взаимодействия многих химических компонентов в воде, даже при их малых концентрациях, могут образовываться соединения, значительно более токсичные, чем исходные. Кроме того, совместное присутствие в воде некоторых токсичных веществ приводит к увеличению их токсичности (явление синергизма).

В-четвертых, (и это может быть самым существенным недостатком приведенного метода интегральной оценки качества воды), определение ИЗВ предполагает контроль только по гидрохимическим показателям, при этом из поля зрения исследователей ускользают микробиологические показатели, которые имеют часто решающее значение при оценке пригодности воды для нужд пищевого и бытового использования. [3]

Указанные недостатки интегральной оценки качества воды сводятся к минимуму при включении в «арсенал» методов мониторинга гидробиологических методов, например метода биоиндикации по Вудвиссу, методов биотестирования. Вместе с тем, интегральная оценка качества воды посредством расчета ИЗВ практически повсеместно используется специалистами в нашей стране при экологических и гидрохимических исследованиях. [3]

Выводы:

1.                  Необходимо увеличить количество ливневых канализаций, провести реконструкции сетей водоснабжений т канализаций, обновить очистные сооружения на предприятиях;

2.                  Провести чистку берегов Сурского водохранилища от ТБО, очистить дно, убрать плавающий мусор у берегов.

Литература:

1.                  http://www.penza-press.ru/ — Информационное агентство

2.                  Водохранилище Пензенское // Пензенская энциклопедия. — Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2001. — с. 93

3.                  Роговая О. Г. Экологическое моделирование: практика: Учебно-методическое пособие. — СПб.: ООО «Книжный Дом», 2007. — 104 с.

4.                  Щепетова В. А., Толстова Т. В. Анализ экологического состояния пензенского водохранилища. — Научный журнал «Фундаментальные исследования». — Издательский дом «Академия естествознания», № 8 за 2011 год (ч.1)

5.                  Penzavodokanal.ru — Сайт «Горводоканала»