CC BY
41
УДК 502.51:504.5:543.31
КЛАССИФИКАЦИЯ И РАЙОНИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ ДЛЯ ОСНОВНЫХ РЕК ПРОВИНЦИИ ДОНГТХАП
Фан Чунг Канг, А.Ф. Симанкин
Тянь и Као Лань реки в провинции Донгтхап (Юг Вьетнама) являются важным источником поверхностных вод, в которых были взяты образцы речной воды с февраля 2008 по октябрь 2010 года на отдельных участках. Исследовались основные показатели качества воды (индекс качества) были выполнены по методике, разработанной Бхаргава (Бхаргава - WQI). Показано, что индекс качества воды может быть использован как эффективный инструмент для управления качеством воды и борьбы с загрязнением воды в реках.
Ключевые слова: Бхаргава, индекс качества воды (WQI), классификация.
Тянь и Као Лань река являются важными источниками поверхностных вод в провинции Донгтхап (Юг Вьетнама). Они снабжают водой все местные предприятия: промышленности, включая хозяйственно-питьевое водоснабжение, сельского хозяйства, судоходства, туризма, аквакультуры. Тем не менее, на этих реках имеются места, в которые поступают стоки от необработанных отходов, от деятельности местных предприятий. Одной из серьезных проблем является наводнения, в результате которых в реки поступает огромное количество неорганизованных стоков.
Для того чтобы управлять качеством воды (WQ) и вести борьбу с загрязнением воды была предпринята попытка выяснить, насколько эффективен и прост метод оценки WQ, имеет ли он важное значение не только для специалистов, но и сообщества в целом и для лиц, принимающих решения.
Во многих странах мира, с целью оценки качества воды, анализируются отдельные показатели WQ и сравниваются с заданными значениями, установленными национальными стандартами различных видов водопользования. Однако при этом сталкиваются с трудностями, т.к. не все параметры могут удовлетворять определенным целям использования. Например, во вьетнамском стандарте TCVN 5942:1995 [1] значения растворенного кислорода (DO), взвешенных веществ (SS) и общего числа кишечной палочки (ТС) в поверхностных водах в 6 мг/л и 2 мг/л; 20 мг/л и 80 мг/л; 5.000 MPN/100 мл и 10.000 MPN/100 мл, соответственно классифицируются уровнем А (уровень хозяйственно-питьевого водоснабжения) и уровнем В (не отвечают стандарту хозяйственно-питьевого водоснабжения и используются для других целей). В реке (или в одной части реки), например, DO находится на уровне А, но SS и ТС находятся ниже уровня А. В то время как в другой реке (или другой части реки) SS находится на уровне А, DO и ТС находятся ниже уровня А, или DO и SS находятся на уровне А,
но ТС находится ниже уровня А или даже на уровне В. При таком сочетании параметров очень трудно произвести оценку качества воды и отнести их, например, на уровень А или В. Более того, на основе отдельных параметров можно запутать оценку временных и пространственных изменений и тенденций развития WQ; зонирования и классификации WQ; сравнение WQ в реках, а также интерпретацию качества воды для целей сообщества.
Индекс WQI является агрегацией параметров и рассчитан на объединение многих параметров WQ в соответствии с определенным методом. WQI может изменяться от 0 (наихудшее качество воды) до 100 (лучшее качество воды). Модель WQI является первой, которая начала применяться в США в 1965 году [2]. В настоящее время, насчитывается более чем 30 видов WQI. WQI используется во многих странах мира (Нельсон и др., 2004). Модель WQI была усовершенствована Бхаргава [3, 4] (в Индии) в 1983 году и является одной из простых моделей, которые легко использовать в развивающихся странах. С другой стороны, эта модель позволяет оценить WQI как для общего (многоцелевого) так и для конкретного использования (например, бытового водоснабжения, сельского хозяйства и аквакультуры).
Для анализа качества воды в реках производился отбор проб. На рис. 1 показаны участки отбора проб, простирающиеся от верхней части к нижней части реки Тянь (5 участков, помеченных Р1, Р2, РЗ, Р5, Р7) и реки Као Лань (4 участка, помеченных как Р2, Р4, Р6, Р7).
Контрольные створы на р. Као Лань
На каждом из участков, были взяты по две пробы. Места отбора находятся вдали от обоих берегов реки на подходящем расстоянии. В каждой точке, композитный материал собирался с двух разных глубин 50 см и
100см водного столба в объемном соотношении 1:1. Параметры температуры, рН, мутности (TUR), электропроводности (ЕС), общее количество растворенных твердых веществ (TDS), растворенного кислорода (DO), оценивался по полю (с помощью WQC 22A - TQA, Япония) на двух глубинах от 50 см и 100 см, а затем усреднялся.
Лабораторный анализ WQ параметров, таких как химическое потребление кислорода (ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК5), активного фосфата (РО4), нитратов (NO3), аммиака (NH4/NH3), общее содержание твердых веществ (TS), твердость (по СаСО3), общая кишечная флора (ТС), фекальные кишечные микроорганизмы (FC), К, Na и общее растворенное железо осуществлялись в соответствий со стандартным методом АРНА [5].
Расчет WQI по Бхаргава модели. WQI конкретных (или полезных) объектов рассчитывается по следующей формуле (Бхаргава, 1983)
-|1/n
WQI
n
•100:
П ¥
_1=1
где ¥1 - значение чувствительности функции. Параметр I (¥ - 0,01^1),. определяется исходя из графика функции чувствительности I. Графики функции чувствительности являются линейными и устанавливается на основе национальных стандартов WQ для каждого конкретного применения I, количества выбранных параметров для каждого конкретного использования (табл. 1).
п - число выбранных параметров.
Таблица 1
Выбранные параметры WQ для конкретных целей
№ пп. Способ использования Выбранные параметры n
1 Купание, плавание TURR, FC, TC, БПК5, DO 5
2 Общественное водоснабжение TUR, ХПК, TC, FC, DO, NH4/NH3, PO4 7
3 Сельское хозяйство TDS, Cl-, EC 3
4 Промышленность TUR, TDS, жесткость 3
5 Рыба и косвенный контакт БПК5, DO, Cl- 3
Величина индекса WQI реки будет равна нулю, если концентрации тяжелых металлов и стойких органических соединений, будет выше допустимого уровня, указанного в национальных стандартах.
По модели Бхаргава значения диапазонов WQI от 0 (худшее качество) до 100 (наилучшее качество) могут быть разделены на 5 классов: класс I - 90...100 (очень хорошее); класс II - 65...89 (хорошее); класс III - 35...64
(среднее); класс IV - 11...34 (плохое), класс VI - 1...10 (очень плохое). Когда значение WQ1 соответствует первому и второму классу, качество воды в реках отвечает требованиям для общего использования.
В табл. 2. приведены временные и пространственные вариации значений WQ1 для общих и конкретных целей по указанным рекам.
Таблица 2
Значения WQIреки для конкретных целей
Мес- WQ1 для конкретных целей (в среднем ± стандартное отклонение)
то Купание, плава- Общественное во- Сельское хозяйство Промышленность
Река отбо- ние доснабжение
ра Сухой Дожд- Сухой Дожд- Сухой Дождли- Сухой Дождли-
проб сезон ливый сезон сезон ливый сезон сезон вый сезон сезон вый сезон
Р1 62 ±13 65 ±15 54 ±11 44 ±10 80 ±15 79 ±12 82 ± 9 83±26
Тянь Р3 51 ±17 66 ±14 40 ±9 50 ±12 83 ± 16 85 ± 23 81 ± 12 84± 23
Р5 43 ±13 50 ±18 35 ±7 41 ±7 87 ±16 82 ± 16 80 ±15 86 ±26
Р7 40 ±11 41 ±11 31 ±3 40 ± 8 80 ±15 87 ±12 83 ± 14 83 ±27
Р2 51 ±12 66 ±10 47 ±15 41 ±8 80 ± 12 81 ± 10 71 ± 31 66 ±10
Као Р4 54 ± 10 68 ± 27 48 ± 14 44 ± 12 85 ± 10 82 ± 17 73±-30 72 ±14
Лань Р6 48 ± 14 68 ± 28 41 ± 12 50+10 79 ± 13 82 ± 15 80 ±30 67 ±11
Р7 42+10 70±10 45+11 43+11 82+11 80 ± 11 86 + 24 69 ±12
Классификация конкретных видов водопользования представлена в
табл.3.
Таблица 3
Классификация рек
Мес- Класс реки для конкретных целей
Река то отбо- Купание, плавание Общественное водоснабжение Сельское хозяйство Промышленность
ра Сухой Дождли- Сухой Дождливый Сухой Дождли- Сухой Дождли-
проб сезон вый сезон сезон сезон сезон вый сезон сезон вый сезон
Р1 III II III III II II II II
Тянь Р3 III II III III II II II II
Р5 III III III III II II II II
Р7 III III III III II II II II
Р2 III II III III II II II II
Као Р4 III II III III II II II II
Лань Р6 III II III III II II II II
Р7 III II III III II II II II
На основании сходства WQ классов (табл. 3) предлагается зонирование рек по видам водопользования так, как показано в табл. 4.
В целом WQ рек имеет тенденцию к снижению в низовьях, особенно в сухой сезон. Это ограничивает сферу использования воды. Основной причиной этой проблемы является то, что в реки по ходу реки попадают необработанные отходы (жидкие и твердые) от деятельности человека. С другой стороны, отходы от деятельности аквакультуры и солености втор-
жения также вносят свой вклад в снижение качества воды в нижнем течении.
Таблица 4
Зонирование рек и предложение конкретных видов использования
Река Зона Приемлемые конкретные цели WQI, относящиеся только к классу I или II
Сухой сезон Дождливый сезон
Тянь Р1-Р3 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, промышленность, сельское хозяйство
Р3-Р5 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Р5-Р7 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Као Лань Р2-Р4 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, промышленность, сельское хозяйство
Р4-Р6 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Р6-Р7 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, общественное водоснабжение, промышленность, сельское хозяйство
Результаты расчетов индекса WQI показывают, что если один какой-либо выбранный параметр имеет значение F = 0,01 (очень плохое качество), то расчетное значение индекса WQI по совокупности параметров может находиться на среднем уровне (III) или даже плохом уровне (IV). В результате качество воды WQ не может удовлетворить их конкретному использованию. Это ясно показывает, что WQI является чувствительным отражением качества воды рек WQ. Тем не менее, WQ оценка, основанная на WQI, ограничена из-за затмения параметров плохого качества воды.
Список литературы
1. Tieu chuan Viet Nam TCVN 5942:1995, chat luong nuac, tieu chuan chat luong nuac mat // Bo Khoa hoc Cong Nghe va Moi Truong.
2. Ott W.R. Environmental indices - Theory and practice // Ann Arbor Science Publishing Inc. 1978
3. Bhargava D.S. Use of water quality index for river classification and zoning of Ganga River // Environmental Pollution (Series B). 1983. Vol. 6. P.51 - 67.
4. Bhargava D.S. Water quality variations and control technology of Yamuna river // Environmental Pollution (Series A). 1985. Vol. 37. P. 355 -376.
5. Clesceri L.S., Greenberg A.E. and Eaton A.D. Standard method for the examination of water and wastewater, 20th Ed., APHA, USA. 1998.
Фан Чунг Канг аспирант, cangtrungphan@gmail.com Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Симанкин Аркадий Федорович, канд. техн. наук, проф., spl.@tsu.tula.ru Россия, Тула, Тульский государственный университет
CLASSIFICATION AND ZONING OF WATER QUALITY FOR MAIN RIVERS IN DONG THAP PROVINCE
Фан Чунг Канг, А. Ф. Симанкин
Tien and Cao Lanh rivers are the important surface water sources in Dong Thap province (south of Vietnam). The rivers’ water samples which were taken from 2008 to 2010, were at selected sites. Water quality index was developed by Bhargava (Bhargava-WQI), was modified and applied to assess water quality of the above mentioned rivers. Based on Bhar-gava-WQI, the classification and zoning of the rivers for beneficial uses were carried out. The obtained results show that the water quality index can be used as an efficient tool for the water quality management and water pollution control of the rivers.
Key words: Bhargava, Water quality index (WQI), classification.
Phan Trung Cang, postgraduate, cangtrungphan@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,
Simankin Arkady Fedorowich, candidate of technical sciences, professor, spl.@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
