книги / Организация контроля качества среды обитания. Экологический контроль

ши», руководстве Р 52.24.353–2012 «Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод» и др.

Сеть наблюдений должна по возможности охватывать в пространстве все водные объекты, расположенные на территории изучаемого бассейна; всю длину водотока или акваторию водоема, с учетом возможного влияния наиболее крупных притоков и мест выпуска сточных вод. Во временном отношении сеть наблюдений должна учитывать все фазы гидрологического режима (периоды половодья, паводка, ледостава и др.); различные по водности воды (полноводные, средние, маловодные); при необходимости и возможность суточных изменений химического состава воды естественного происхождения, связанных с процессом фотосинтеза.

3.3.1.Пространственная сеть наблюдений за качеством воды на водотоке

Пространственная структура наблюдений включает обоснование местоположения пунктов наблюдений, которые устанавливают в зависимости от хозяйственного значения водных объектов и информации о всех факторах, влияющих на качество воды. На этапе предварительных исследований определяется наличие населенных пунктов на отдельных участках водного объекта, количество водозаборов, мест поступления сточных вод, а также анализируются сведения о топографии, гидрологии, гидрогеологии, оцениваются факторы, влияющие на качество воды для различных видов водопользования. Одновременно следует учитывать доступность места для отбора проб при любых погодных условиях, вопросы безопасности, трудоемкость и удаленность от лаборатории, выполняющей анализ.

Пункты наблюдения – это место на водоеме или водотоке, на котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды, предназначенных для обобщения во времени и пространстве и представления обобщенной систематической информации заинтересованным организациям. При наличии в населенном пункте источников загрязнения под пунктом следует понимать весь

80

Методы наблюдений и контроля подразделяют на контактные, дистанционные и биологические. Большее распространение имеют контактные методы определения содержания веществ, включая химические методы (гравиметрические, титриметрические), физические (спектроскопические, масс-спектрометрические, рентгеноспектральные), физико-химические (спектральные, электрохимические, хроматографические). Основным требованием к методу анализа является возможность использования в широком интервале концентраций элементов (веществ, примесей). Технические средства измерений и контроля газообразных сред применяются с учетом ожидаемой загрязненности анализируемой среды: воздуха населенных мест, воздуха рабочей зоны, пылегазовых выбросов. Эффективность метода количественного анализа оценивается по совокупности показателей: селективности, точности и погрешности определения, чувствительности методики анализа, пределам обнаружения, воспроизводимости и экспрессности анализа.

Для контроля воздушной среды используют газоанализаторы, работа которых основана на различных принципах.

Термокондуктометрические газоанализаторы. Принцип рабо-

ты основан на зависимости теплопроводности газовой смеси от ее состава. Чувствительным элементом анализаторов этого типа являются тонкие платиновые нити. В зависимости от состава газа меняется температура чувствительного элемента, возникает ток, сила которого пропорциональна концентрации контролируемого компонента.

Термохимические газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении теплового эффекта каталитической реакции, в которой участвует контролируемый компонент. Термохимический принцип использован в газоанализаторах и сигнализаторах горючих газов, паров и их смесей.

Магнитные и термомагнитные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении физических свойств газовой смеси под воздействием магнитного поля.

Кулонометрические газоанализаторы. Принцип работы осно-

ван на измерении предельного электрического тока, возникающего

61

при электролизе раствора, который содержит определяемое вещество, являющееся электрохимическим деполяризатором. Электрический ток является мерой концентрации определяемого компонента. Определяемое вещество – SO2.

Ионизационные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа. Обычно используют ионизацию пламенем и радиоактивным излучением. Разработаны ионизационные газоанализаторы на NO2, бензол, дихлорэтан.

Фотоколориметрические газоанализаторы. Принцип работы основан на протекании специфической химической реакции, сопровождающейся образованием или изменением окраски взаимодействующих веществ. Достоинством данного типа газоанализаторов является высокая чувствительность и универсальность. Определяемые вещества – NH3, H2S, Cl2, HCN, фосген.

Оптико-акустические газоанализаторы. Принцип работы ос-

нован на поглощении инфракрасного излучения газом. Газ при прерывистом ИК-облучении в замкнутом пространстве периодически нагревается и охлаждается, что сопряжено с колебаниями давления газовой смеси.

Хемилюминесцентные газоанализаторы. Принцип работы ос-

нован на измерении интенсивности люминесценции продуктов химической реакции определяемого компонента с реагентом. Определяемые вещества – озон, NO, NO2, NOx.

Флуоресцентные газоанализаторы. Принцип работы основан на измерении интенсивности флуоресценции определяемого компонента под действием УФ-излучения. Определяемые вещества – СО2, СО.

Лазерные газоанализаторы. Принцип работы основан на поглощении веществом лазерного излучения определенной длины волны. Определяемые вещества – СН4, пыль.

Интерференционные газоанализаторы. Принцип работы осно-

ван на зависимости изменения оптических свойств анализируемой смеси от концентрации определяемого компонента. Определяемые вещества – СО2, СН4, Н2.

62

илокальном выполняются с целями идентификации источников загрязнения, для обнаружения изменений долгосрочного характера или для принятия корректирующих мер кратковременного характера. Задачи контроля определяют содержание следующих программ наблюдений и контроля качества воды:

1)программа проверки соответствия показателей качества воды нормативам качества. Как правило, программы используются службами государственного контроля и надзора: Федеральным агентством водных ресурсов, Федеральной службой по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзор);

2)программа характеристики качества – определение концентраций веществ на протяжении определенного периода времени. Программы могут быть краткосрочными и долгосрочными, а результаты регулярных наблюдений являются основой оценки состояния водных объектов, которую выполняет Росгидромет;

3)программа исследования причин загрязнения – определение характеристик загрязняющих веществ при аварийном сбросе или загрязнении неизвестного происхождения. Такие программы основаны на знании природы загрязняющих веществ и совпадении периодичности появления загрязнения с периодичностью отбора проб воды. Отбор проб в этом случае следует проводить пропорционально частоте появления загрязнения. Специальные задачи наблюдений: установление закономерностей процессов самоочищения; определение влияния загрязняющих веществ на качество воды, поступающих из донных отложений; оценка аварийных сбросов сточных вод и т.п.

Режимные наблюдения за загрязнением поверхностных вод суши по физическим, химическим и биологическим показателям осуществляют оперативно-производственные подразделения Росгидромета в рамках государственной службы наблюдений за состоянием окружающей природной среды. Основные принципы организации

ипроведения наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши установлены в РД 52.24.309 «Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод су-

79

Таблица 3.4

Периодичность наблюдений на станциях по программе ГМОС/Вода

*Рекомендуется постоянная запись расхода воды, еженедельный отбор проб для определения общего количества взвешенных веществ.

**Для мышьяка, кадмия, хрома, меди свинца, ртути, селена, цинка.

***Для температуры, рН, электропроводности, растворенного кислорода, кальция, магния, натрия, калия, хлоридов, сульфатов, щелочности, суммы нитратов и нитритов, общего фосфора, кремния, органического углерода, органического азота.

****Для растворенных фракций и взвешенных веществ: алюминия, железа, марганца, растворенного мышьяка, кадмия, хрома, меди, свинца, ртути, селена и цинка.

78

Для измерения концентрации органических веществ могут использоваться газоанализаторы, оснащенные пламенно-ионизацион- ными детекторами.

Для определения содержания взвешенных частиц в газопылевых выбросах и атмосферном воздухе применяются приборы, в которых реализуются: гравиметрический, радиоизотопный, фотометрический, индукционный методы измерений.

Для экспресс-контроля и предварительных измерений и полуколичественных экспресс-тестов широко используются индикаторные трубки. По степени автоматизации средств измерения и контроля содержания загрязняющих веществ делятся на автоматические анализаторы и газосигнализаторы, неавтоматические приборы и другие средства контроля. На российском рынке средств экоаналитического контроля распространены автоматические газосигнализаторы, которые постепенно замещаются газоанализаторами.

В Госреестре средств измерений зафиксировано более 150 марок аттестованных отечественных (35–50 %) и импортных (до 65 %) приборов:

•промышленные газоанализаторы – более 60 наименований

(> 40 %),

•анализаторы атмосферного воздуха – около 50 наименований

(30 %),

•газоанализаторы транспортных выбросов – около 20 наименований (13 %),

•аппаратура контроля пыли и дымности – около 20 наимено-

ваний (13 %),

•иные (экспресс-определители и др.) – более 5 (около 4 %). Среди промышленных газоанализаторов наибольшее распро-

странение получили автоматические приборы для контроля воздуха в рабочей зоне и контроля выбросов теплоэнергетических установок по следующим примесям: СО, SO2, NO, NO2, NOx, H2S,Cl2, NH3.

Контроль загрязнения атмосферного воздуха в большей степени ориентирован на содержание SO2 (30 %), NOx и Hg (по 23 %),

63

О3 (18 %), H2S, NH3, сумму углеводородов. Отечественные газоанализаторы выбросов продуктов сгорания топлив измеряют содержание СО (100 % приборов), углеводородов (100 %), СО2 (30 %), NOх

и SO2 (по 15 %).

При контроле загрязнения воздуха в лабораторных условиях используются приборы универсального типа (хроматографы, спектрофотометры и т.д.). К числу универсальных приборов лабораторного анализа, на которых в соответствии с РД 52.04.186–89 реализуется не менее 130 методик выполнения измерений загрязняющих атмосферу веществ, относятся следующие средства:

•фотометры и спектрофотометры (более 60 методик, что составляет примерно 50 %),

•хроматографы (30 методик – 20 %),

•атомно-абсорбционные спектрометры (15 методик – 10 %),

•потенциометрические приборы (5 методик – 4 %),

•флуориметры и титраторы (по 3 методики – по 2,5 %),

•кулонометры и весовые приборы (по 2 методики – по 1,5 %),

•остальные (хромато-масс-спектрометры, рентгенофлуоресцентные и электрометрические приборы и т.д.) (по 1–2 методики).

Из приведенных данных следует, что с помощью трех наиболее часто применяемых типов лабораторных измерительных приборов (фотометры, хроматографы и атомно-абсорбционные спектрометры) могут решаться примерно 80 % всех основных экоаналитических задач контроля воздуха, выполняемых в лабораторных условиях.

2.5.1. Оценка загрязнения снежного покрова

Для регионов страны с устойчивым снежным покровом этот вид атмосферных выпадений используется в оценке загрязнения атмосферного воздуха. Снежный покров естественным образом обеспечивает концентрирование примесей. Послойный отбор проб снега позволяет определить историю загрязнения воздушной среды или определить интенсивность выпадения взвешенных частиц на протяжении сезона снегонакопления. На региональных метеорологических станциях мониторинг загрязнения снежного покрова дает воз-

64

3.3. Организация наблюдений за качеством поверхностных вод суши

Для получения режимной информации о состоянии и уровне загрязнения воды поверхностных водотоков и водоемов организуют регулярные наблюдения на международном, государственном, региональном (бассейновом) и локальном уровнях. По международной программе глобального мониторинга окружающей среды (ГМОС/Вода) имеется сеть станций наблюдений.

Фоновые станции создаются для оценки естественного состава природных вод и оценки миграции загрязняющих веществ на большие расстояния, изучения влияния климатических изменений на водные объекты. Требования к их размещению: отсутствие факторов нарушения водного бассейна, отсутствие влияния деятельности человека, включая транспорт и источники загрязнения атмосферного воздуха (расположение не ближе 100 км от фоновых станций), отсутствие металлосодержащих пород в зоне водосбора.

Станции выявления тенденций устанавливают причины изменения качества природных вод. Их располагают на участках рек крупных и средних речных бассейнов, на крупных озерах. Водные объекты должны иметь быструю и характерную реакцию на загрязнение.

Деятельность станции изучения глобальных речных потоков

направлена на определение миграционных процессов и годовых потоков загрязняющих веществ, биогенных элементов, твердых частиц в водных объектах, а также оценку миграционных процессов на границе «континент – океан». Расположение станций – в устьях главных рек. Требования к расположению станций: должно учитываться значение результатов их работы в оценке загрязнения прибрежных морских вод и у них должна быть возможность измерений стока.

Рекомендуемая периодичность наблюдений по программе ГМОС/Вода представлена в табл. 3.4.

В соответствии с международными подходами к организации наблюдений, выполнению процедур отбора проб воды (серия стандартов ИСО 5667/1) и обобщению результатов задачи контроля качества воды, на государственном, региональном (бассейновом)

77

Таблица 3.2 Периодичность и программы контроля загрязнения морских вод

Таблица 3.3 Гидробиологические показатели для оценки качества морских вод

76

можность оценить величину трансграничного переноса серы и соединений азота.

Отбор проб снега проводится один раз в год на максимуме влагосодержания перед снеготаянием. В регионах России время исследования снеговых проб различно, например, в европейской части страны пробы отбирают во 2-й или 3-й декаде марта, в северо-западном регионе страны – в 3-й декаде апреля или даже во 2-й декаде мая.

Проба снега для анализа представляет собой объединенную пробу из отдельных кернов снега на исследуемых участках (контрольных и фоновом). Количество кернов (n) определяется из условия получения общего объема талой снеговой воды в одной пробе не менее 2,5 дм3. Количество кернов может быть определено по формуле n =V /ρSh +1, где V – требуемый объем воды в пробе,

V = 2500 см3 (г); ρ – плотность снега, г/см3 (ρ ≈ 0,25 г/см3); S – площадь сечения трубы снегомера-плотномера, см2; h – средняя высота снежного покрова на маршруте, см. При высоте снежного покрова более 60 см количество кернов снега в пробе должно быть не менее трех, каждый вырезается на полную глубину снежного покрова, избегая захвата частиц грунта.

Оценка загрязнения талой снеговой воды осуществляется по показателям (рН, электропроводность) и содержанию ряда веществ:

SO24−, NO3−, NH+4 , тяжелых металлов, полиароматических углеводо-

родов. Информативным является показатель рН снеговой воды. Незагрязненный снег имеет рН 5,5–5,8, вблизи источников загрязнения (металлургические заводы, ТЭЦ, котельные и др.) рН снеговой воды имеет слабощелочную и щелочную среду, что возможно связано с выпадением зольных частиц, содержащих гидрокарбонаты калия, кальция, магния. Вдоль транспортных магистралей в местах рассеивания продуктов сгорания топлив с высоким содержанием оксидов серы, азота и углерода рН снеговой воды уменьшается, что свидетельствует о снижении кислотности осадков. Химический анализ выполняется методами с высокой чувствительностью определения талой снеговой воды, используемыми при исследовании природных вод.

65

Результатом исследования пробы талой снеговой воды является концентрация твердых и растворимых примесей, накопленная за зимний период. Концентрация примесей, накопленных в снеге, может быть на 2–3 порядка выше, чем в пробах воздуха. Результаты анализа интерпретируют путем сравнения с показателями в пробах снега с фоновых участков.

В настоящее время для оценки загрязнения снежного покрова взвешенными веществами и металлами используются методы дистанционного зондирования Земли в видимом и ИК-диапазонах.

2.5.2. Биологические методы в оценке загрязнения атмосферного воздуха

Распространенным методом оценки состояния среды обитания является использование индикаторных видов живых организмов, в частности, растений. Фитоиндикаторами называют растения, наличие, количество и состояние которых служит показателями изменения качества среды их обитания.

К основным загрязняющим веществам в атмосферном воздухе городов относятся продукты сгорания топлив, присутствующие в выбросах объектов теплоэнергетики, нефтепереработки, транспортных средств. Среди растений наиболее устойчивыми являются лиственные породы, растения семейства голосеменные более чувствительны к загрязнению воздуха. К числу древесных пород, применяемых для фитоиндикации относятся: сосна обыкновенная, ель, береза, липа, дуб, тополь. В качестве растений-индикаторов и расте- ний-накопителей загрязнения из воздуха используют дикорастущие (лишайники, мхи, папоротники, сосна и др.) и культивируемые виды растений. В Нидерландах и Великобритании для целей фитомониторинга используется культивируемые сорта табака, в Германии – пересаживаемые виды лишайников.

Лихеноиндикация (lichen – лишайник) используется для контроля атмосферного загрязнения. Высокая чувствительность симбиотического сообщества (гриб+водоросль) связана с накоплением поллютантов из-за отсутствия защитных покровов и медленного метаболиз-

66

Горизонты наблюдения зависят от глубины изучаемого участка моря, а также типа загрязняющих веществ. Количество горизонтов при глубине от 5–10 м – 2 (у поверхности и в придонной части); более 10 м – n (у поверхности, у дна и через каждые 5 м по глубине).

Содержание в морской воде нефтепродуктов и хлорированных углеводородов определяется в пробах с глубин 5, 10 и 20 м и в придонной пробе, СПАВ и фенолы – в пробах с поверхности, 10 м и в придонной пробе. Содержание тяжелых металлов оценивается в более широком диапазоне глубин – на поверхности, на глубине 10, 50 и 1000 м и у дна. Отбор проб зоопланктона производится в слоях воды 0–10, 10–25, 25–50, 50–100, 100–200, 200–500 м.

Предварительный анализ загрязнения морских вод оценивается визуально, при этом отмечаются: наличие плавающих примесей, пленок нефтепродуктов, масляных пятен, появление повышенной мутности, необычной окраски, пены; развитие, скопление и отмирание водорослей; гибель рыбы и других животных и др. Загрязнение воды оценивается по показателям сокращенной и полной программ контроля.

Сокращенная программа предусматривает выполнение визуальных наблюдений и отбор проб воды для определения растворенного кислорода, нефтепродуктов и рН.

Полная программа – выполнение исследований по показателям сокращенной программы и дополнительно определение органолептических свойств воды (прозрачность, цветность и др.), содержания хлорированных углеводородов, тяжелых металлов (ртуть, свинец, кадмий, медь), фенолов, СПАВ, нитритного азота и ряда дополнительных ингредиентов, специфичных для района. В перечень контролируемых гидрологических показателей включают соленость, температуру (воды и воздуха), скорость и направление течения, скорость и направление ветра. Периодичность наблюдений зависит от категории станций наблюдения (табл. 3.2).

В программу контроля морских вод по гидробиологическим показателям по полной и сокращенной программам включены следующие группы гидробионтов (табл. 3.3).

75

перспективно использование дистанционных методов исследования. Например, исследование температуры воды является важным показателем биопродуктивности Мирового океана.

Пространственная структура наблюдений за состоянием и загрязнением морских вод по ГОСТ 17.1.3.08–82 «Правила контроля качества морских вод» и ГОСТ 17.1.5.05–85 «Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков» представляет собой сеть локальных станций, расположенных с учетом особенностей гидрохимического и гидрометеорологического режимов, рельефа дна в данном районе и позволяющих определять зоны распространения загрязнений. Часть сети должна совпадать со станциями многолетних наблюдений, действующих на морях. Распределение станций опирается на знание гидрохимического и гидрометеорологического режимов и рельефа дна в данном районе. В зависимости от решаемых задач, расположения и удаленности от береговой линии различают станции трех категорий.

Станции 1-й категории. Ориентированы на контроль качества морских вод в прибрежных районах. Такие станции располагаются в зоне влияния сброса сточных вод (нефтепромыслов и др.), в районах, имеющих важное рыбохозяйственное значение.

Станции 2-й категории. Ориентированы на контроль качества морских вод прибрежных зон и открытых морей, а также исследование сезонности годовой изменчивости морских вод и исследование миграций загрязнений. Это единичные станции, удаленные от источника загрязнения.

Станции 3-й категории. Организуются для оценки фоновых уровней загрязнения, сезонной и годовой изменчивости загрязнения. Располагаются на открытых участках моря и являются станциями наблюдений для фоновых (условно чистых) участков моря.

При проведении наблюдений в устьях речных систем количество вертикалей в пунктах 1-й категории определяется шириной усть-

ма лишайников. Водорослевый компонент лишайников имеет пигменты, которые быстро разрушаются при наличии загрязнения.

Для использования высших растений в качестве индикаторов атмосферного загрязнения важно соблюдение следующих условий:

•воздействия должны приводить к заметной реакции растения на загрязнение, а эффект воздействия должен воспроизводиться при использовании растений генетически подобных популяций;

•эффекты воздействия должны характеризоваться специфическими симптомами, свойственными воздействию индивидуальных загрязняющих веществ;

•растения должны быть чувствительны к небольшим концентрациям загрязняющих веществ.

Фитоиндикация предусматривает контроль уже состоявшегося или происходящего загрязнения, о котором судят по функциональным, морфологическим, а в некоторых случаях по генетическим изменениям. Наиболее распространен метод визуальной диагностики.

Информативными показателями загрязнения воздуха для хвойных растений, в частности сосны обыкновенной – Pinus silvestris, являются высота деревьев, диаметр ствола, радиальный прирост, характеристика хвои (возрастной состав хвои, масса, характерные повреждения: пигментация, усыхание, некрозы и др.), показатели состояния генеративных органов – женских шишек (размер, количество, обилие семян и др.).

Показательными морфологическими признаками для лиственных пород являются эффекты острого и хронического действия загрязнения воздуха. Острое действие больших концентраций загрязняющих веществ за короткий промежуток времени проявляется в виде хлороза (изменение окраски листьев), некрозов (отмирание участков ткани листа), опадание листвы, плодов, лепестков цветов, свертывание листьев, искривление стеблей. К эффектам хронического действия низких концентраций загрязняющих веществ за продолжительный период относятся замедление или прекращение нормального роста и развития растений, хлороз и некроз верхушек листьев, медленное увядание растения или его органов. Способность живых организмов

67

приспосабливаться к меняющимся условиям среды обитания приводит к тому, что при хроническом действии изменение видового состава или морфологические признаки становятся явными только в случае длительно проходящих изменений. В этой связи фитоиндикация относится к инерционным методам контроля. А с учетом того, что фитоиндикация, как правило, проводится в вегетационный период, в холодное время использование метода малоэффективно.

Вопросы для контроля

1.Назовите категории постов наблюдения за загрязнением атмосферы. Какова цель организации стационарного и маршрутного постов?

2.Какие примеси входят в основной перечень для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов?

3.Какие виды обследования организуют для оценки загрязнения атмосферы?

4.Как организуют наблюдения для оценки влияния автотранспорта на загрязнение атмосферного воздуха?

5.Какие методы физико-химического анализа положены в основу количественных определений содержания примесей в воздушной среде?

3. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДНОЙ СРЕДЫ

3.1. Общая характеристика природных вод как объектов контроля и оценки уровня загрязнения

Вода является ценным природным ресурсом. Менее 0,1 % от общего количества воды на Земле составляют воды суши – вода рек и озер. Значительно больше воды приходится на грунтовые и подземные воды (около 1 %), ледники и полярные льды (до 2 %) и свыше 97 % – морская вода, содержащая примерно 3,5 % растворенных веществ. Вода является главным компонентом клеток и тканей жи-

68

1)оценка измерений уровня загрязнения воды по физическим, химическим и гидробиологическим показателям;

2)изучение баланса загрязняющих веществ в морях и их отдельных частях (заливах) с учетом процессов, происходящих на границе раздела атмосфера–вода, трансформации загрязняющих веществ и накопления их в тканях гидробионтов;

3)изучение закономерностей пространственных и временных изменений концентраций загрязняющих веществ, установление связи этих изменений с естественными циркуляционными процессами

вморях, с гидрометеорологическим режимом и хозяйственной деятельностью.

Загрязнение воды морей и устьевого взморья рек оценивается комплексно с применением физико-химических методов анализа водной среды, биомониторинга и дистанционных исследований. Исследования ориентированы на определение содержания металлов, в частности ртути и кадмия, хлорорганических соединений (ДДТ, ПХБ, диэлдрин и их метаболиты), нефтяных углеводородов и др., а также оценку изменений в морских сообществах и экосистемах, которые могли быть вызваны разными причинами загрязнения их среды обитания.

Контактные наблюдения осуществляются на базовых станциях и сети локальных пунктов наблюдений, а также силами научных экспедиций и привлечением транспортных, военных и рыболовных судов. Развитие автоматизированного контроля осуществляется путем создания новых технических блоков, включая системы автоматического пробоотбора. Большинство современных автоматических судовых станций мониторинга вод Мирового океана осуществляют контроль 20–25 параметров водной среды. Автоматические станции позволяют определять: рН, окислительно-восстановительный потенциал, электропроводность, содержание растворенного кислорода и др. Наблюдения проводятся и на нефтедобывающих платформах, работающих как автоматические морские станции.

Для изучения глобальных процессов циркуляции атмосферы, механизмов обмена энергией между океаном и атмосферой, составления прогнозов погоды и оценки миграции нефтяных загрязнений

73

органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п.

Согласно требованиям к составу и свойствам поверхностных вод суши величина ХПК не должна превышать 15 мг О2/дм3; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О2/дм3. Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах, значение ХПК умножается на 0,375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

В условиях изменяющегося качества водной среды, обусловленного разнообразными источниками и видами загрязнения, необходима организация регулярных наблюдений за состоянием природных вод, выявление источников и характера загрязнения, прогнозирования изменений состояния водных объектов. Основная работа по организации и осуществлению наблюдений, сбора и обработки информации о состоянии гидросферы выполняется национальными метеорологическими, гидрологическими, геологическими службами и водохозяйственными организациями. Указанные службы решают задачи контроля за уровнем загрязнения вод по физическим, химическим и гидробиологическим показателям и задачи изучения динамики загрязняющих веществ для прогнозов загрязнения водных объектов.

3.2. Организация исследований и контроля загрязнения морских вод и устьев речных систем

Территория России омывается водами двенадцати морей, принадлежащих к бассейнам трех океанов (Атлантического, Северного Ледовитого и Тихого) и Каспийским морем, относящимся к внутренней бессточной области Евразии. Внутренними морями являются Белое, Балтийское, Черное, Азовское, все остальные моря – окраинные. Организация наблюдений за загрязнением морских вод необходима для решения следующих задач:

72

вых организмов. Круговорот воды в природе характеризуется средним расходом 577 тыс. км3 /год, кратность – 4,15·10–4 в год. Современное техногенное вмешательство в круговорот воды (водоемкие производства, безвозвратные потери, загрязнение, для разбавления которого требуется много незагрязненной воды, уменьшение объема транспирации из-за вырубки лесов и др.) рассматривается как критическое, превышение которого может повлиять на географическое распределение осадков и качество воды.

Загрязнение водных систем приводит к нарушениям процессов естественного самоочищения воды и накладывает ограничения на питьевое водоснабжение, рыбохозяйственное и промышленное применение воды. Загрязнение начинается с момента поступления загрязненных или недостаточно очищенных стоков и зависит не только от свойств загрязняющих веществ, но и от способа поступления стоков, типа источника, длительности поступления, а также гидродинамических, гидрохимических и гидробиологических характеристик водного объекта, принимающего стоки. Особое значение в загрязнении природных вод имеет фактор вторичного загрязнения, связанного с поступлением загрязнения из донных отложений.

Основная цель наблюдений и контроля уровня загрязнения вод суши, выполняемых для оценки среды обитания, заключается в получении информации об использовании природных вод и их качестве, т.е. соответствии рекомендованным нормативам допустимого воздействия с учетом категории водного объекта. В документах, регламентирующих сохранение и использование водных ресурсов (Государственный водный кодекс и др.), объектами ресурсной оценки и наблюдений являются: водотоки, озера, водохранилища и другие поверхностные водоемы и водные источники, включая каналы и пруды; внутренние моря и другие внутренние морские воды; ледники и подземные воды. Принципами регулярных наблюдений являются:

•комплексность гидрологических, гидрохимических, гидробиологических и метеорологических наблюдений;

•продолжительность и систематичность наблюдений.

69

Сеть наблюдения за состоянием водных объектов может быть стационарной – для оценки состояния и загрязнения природных вод, и специализированной (экспедиционной) – для решения научноисследовательских и других прикладных задач. Одной из важных исследовательских задач является изучение процессов самоочищения водных объектов, оценка накопления загрязняющих веществ в донных отложениях и изучение закономерностей миграции загрязняющих веществ.

Все многообразие характеристик качества воды может быть сведено к шести группам показателей. Показатели, рекомендуемые для оценки качества природных вод, в том числе автоматизированного контроля, представлены в табл. 3.1.

Число соединений, поступающих в водные объекты и образующиеся в результате химических и биохимических процессов, существенно превосходят число характеристик, применяемых в оценке

70

уровня загрязнения и классификациях загрязненности воды. В основном выделяют три типа изучаемых показателей: консервативные, длительно сохраняющиеся (хлориды, сульфаты и т.д.); неконсервативные, сохраняющиеся ограниченное время (биогенные элементы, ионы металлов); нестойкие (биохимическое потребление кислорода, кислород и т.д.).

Концентрация растворенного кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов окисления органических и неорганических соединений. Определение кислорода включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов и характеристика процессов смешения и трансформации загрязняющих веществ.

Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности. Минимальное содержание кислорода в пресных водах, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/л, понижение до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыбы. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов хозяйственнобытового назначения содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 ч дня, не должно быть ниже 4 мг/л в любой период года; для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода не должна быть ниже 4 мг/дм3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм3 – в летний.

Величина, характеризующая содержание в воде окисляемых органических и минеральных веществ, называется окисляемостью или химическим потреблением кислорода (ХПК). Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, йодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и йодатной окисляемости воды. Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Величины окисляемости природных вод изменяются в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности

71