CC BY
24
УДК 502.51-027.21
КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СБРОСОВ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ОБЪЕКТОВ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОСТОЯНИЕ ГИДРОСФЕРЫ
DOI: 10.24412/1816-1863-2021-3-71-76
М. В. Зильберман, д. хим. н., ведущий научный сотрудник отдела проблем охраны окружающей среды, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем» (ФГБУ УралНИИ Экология»), zilberman@ecologyperm.ru, Пермь, Россия,
М. В. Черепанов, начальник отдела проблем охраны окружающей среды, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем» (ФГБУ УралНИИ «Экология»), cherepanov@ecologyperm.ru, Пермь, Россия, Е. А. Пичугин, к. т. н, заместитель начальника отдела проблем охраны окружающей среды, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем» (ФГБУ УралНИИ «Экология»), pich@ecologyperm.ru, Пермь, Россия Б. Е. Шенфельд, д. т. н., научный руководитель, Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем" (ФГБУ УралНИИ "Экология"), shenfeld@ecologyperm.ru, Пермь, Россия
М. С. Дьяков, к. т. н., директор, Федеральное государственное бюджетное учреждение "Уральский государственный научно-исследовательский институт региональных экологических проблем" (ФГБУ УралНИИ "Экология"), dyakov@ecologyperm.ru, Пермь, Россия
CD
о ф
О
О -1
Основными факторами, определяющими негативное воздействие хозяйственной деятельности на состояние гидросферы, является вытеснение природных сред в границах этого объекта и снижение продуктивности экосистемы в результате загрязнения прилегающих акваторий. В настоящей работе на основе данных государственного реестра объектов негативного воздействия на окружающую среду и представлений о площади данных объектов выполнена комплексная оценка влияния сбросов загрязняющих веществ в водные объекты. Проведена оценка значимости воздействия объектов негативного воздействия, осуществляющих сброс сточных вод в водные объекты, выявлены наиболее значимые загрязняющие вещества в сбросах сточных вод объектов негативного воздействия, оценена суммарная площадь, используемая для сбора воды объектами негативного воздействия и необходимая для разбавления наиболее значимого компонента сточных вод до безопасной концентрации. Получены коэффициенты, учитывающие линейную скорость среды воды, использование которых позволит вычислять минимальный объемный расход воды, необходимый для того, чтобы разбавить каждое вещество, содержащееся в сбросе конкретного объекта негативного воздействия до концентрации, равной или меньшей предельно допустимой концентрации, оценить значимость влияния отдельных объектов негативного воздействия на состояние поверхностной воды, а также сравнивать объекты негативного воздействия разных категорий м ежду собой и более корректно систематезировать объекты хозяйственной деятельности с отнесением их к той или иной категории.
The main factors determining the negative impact of economic activity on the state of the hydrosphere is the displacement of natural environments within the boundaries of this object and a decrease in the productivity of natural ecosystems as a result of pollution of adjacent water areas. In this work, on the basis of data from the state register of objects of negative impact on the environment and ideas about the area of these objects, a comprehensive assessment of the impact of discharges of pollutants into water bodies is carried out. An assessment of the significance of the impact of objects of negative impact that discharges wastewater into water bodies was carried out, the most significant pollutants in wastewater discharges of objects of negative impact were identified, the total area used for collecting water by objects of negative impact and required to dilute the most significant component of wastewater to safe concentration. Coefficients have been obtained that take into account the linear velocity of the water environment, the use of which will make it possible to calculate the minimum volumetric flow rate of water required to dilute each substance contained in the discharge of a specific object of negative impact to a
concentration equal to or less than the maximum permissible concentration, to assess the significance of the effect of individual objects of negative impact on the state of surface water, as well as to compare objects of negative impact of different categories with each other and, more correctly, to categorize ob-^ jects of economic activity with their assignment to one category or another. О
Ключевые слова: объекты негативного воздействия, окружающая среда, сбросы, государствен-О ный реестр, категорирование, загрязняющие вещества, водные объекты. Ф
— Keywords: objects of negative impact, environment, discharges, state register, categorization, pollutants, water objects.
Основными факторами, определяющими негативное воздействие на природные среды объекта хозяйственной деятельности, является вытеснение природных сред в границах объекта и снижение продуктивности экосистемы в результате загрязнения прилегающих территорий (акваторий).
В настоящее время в Российской Федерации все объекты хозяйственной деятельности категорированы согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 31.12.2020 № 2398 [1] по четырем категориям от объектов I категории, оказывающих значительное негативное воздействие на окружающую среду до объектов IV категории, оказывающие минимальное негативное воздействие на окружающую среду и учтены в государственном реестре объектов негативного воздействия на окружающую среду (далее — объекты НВОС).
При этом при категорировании объектов НВОС не учитывается фактическое воздействие объекта на компоненты окружающей среды.
Объекты, включенные в государственный реестр объектов НВОС, характеризуются:
— положением границ объекта (широта и долгота поворотных точек);
— видом экономической деятельности и проектной мощностью;
— качественным и количественным составом сбросов.
Качественный состав сбросов характеризуется кодом и наименованием загрязняющего вещества, количественный — величиной сбросов (тонны/год).
Признаки, представляющие характеристику объекта с точки зрения его воздействия на окружающую среду, сод ер -жатся в формах статистической отчетности 2-ТП и отражаются в публичных данных Росстата как в целом по Российской Федерации, так и в виде группировок по региональным и отраслевым признакам. Кроме того, данные о воздействии на ок-
ружающую среду отражены для каждого объекта, включенного в государственный реестр объектов НВОС. Объем этих данных может быть достаточно большим, поскольку приходится учитывать значительное количество источников воздействия и компонентов, влияющих на окружающую среду.
Актуальность работы заключается в выработке подхода оценки влияния объектов НВОС на поверхностные водные источники с целью совершенствования нормативного правового регулирования в части корректности присвоения объектам хозяйственной деятельности той или иной категории.
Целью работы является разработка подхода, позволяющего установить значимость влияния объектов НВОС на состояние поверхностной воды.
Объектом исследования является государственный реестр объектов НВОС.
Предметом исследования являются сведения о сбросах загрязняющих веществ, содержащихся в государственном реестре объектов НВОС.
Методы
По мере удаления от источника сброса концентрации загрязняющих веществ уменьшаются. Этот эффект д остигается за счет разбавления потока загрязняющего вещества потоком природной среды (воды) и отчасти химическими реакциями, приводящими к разрушению загрязняющего вещества или его поглощения (донными отложениями в случае природных водных объектов).
Пренебрегая изменением концентраций за счет химических реакций и поглощения, можно получить выражение, связывающее концентрацию загрязняющего вещества с его потоком и объемным потоком природной среды (1):
C = G/W, (1)
где C — концентрация загрязняющего вещества (г/м3); G — поток загрязняющего
вещества (г/сек); IV — объемный поток среды (м3/сек).
Из выражения (1) следует, что, зная поток загрязняющего вещества и безопасную концентрацию этого вещества в природной среде, в качестве которой можно принять предельно д опустимую концентрацию, можно определить поток среды, необходимый для разбавления загрязняющего вещества до безопасного уровня (2):
W=
C
(2)
ПДК
где Спдк — предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества (г/м3).
При этом значимость влияния объекта негативного воздействия на состояние поверхностной воды осуществляется по формуле (3):
Zni = ек- g/пдк
(3)
где Zni — значимость влияния i-го объекта негативного воздействия на состояние поверхностной воды; Gi — сброс i-го загрязняющего вещества; ПДКг- — предельно д о-пустимая концентрация i-вещества; K — коэффициент, учитывающий линейную скорость среды.
В физическом смысле значимость влияния i-го объекта негативного воздействия на состояние поверхностной воды, определяемая формулой (3), представляет собой минимальный объемный расход воды, необходимый для того, чтобы разбавить каждое вещество, содержащееся в сбросе до концентрации равной или меньшей предельно д опустимой концентрации для этого вещества.
Результаты и обсуждения
Доля площади водосбора, необходимая для водоснабжения или сбора воды, обеспечивающего разбавление веществ, содержащихся в сточных водах до безопасных концентраций, по своей сути являются индикатором интенсивности хозяйствен -ной деятельности в пределах соответствующей территории. По мере увеличения доли площади водосбора растет количество случаев высоких и экстремально высоких случаев загрязнения водных объектов.
Анализ государственного реестра объектов НВОС показал, что сброс сточных вод в природные водные объекты осуще-
ствляют только 4,31 % объектов НВОС от общего числа объектов, занесенных в государственный реестр объектов НВОС (табл. 1). При этом наибольшая доля таких объектов согласно постановления Правительства Российской Федерации от 31.12.2020 № 2398 [1] являются объектами I и II категории, осуществляющими деятельность по сбору и обработке сточных вод в части, касающейся очистки сточных вод централизованных систем водоотведения.
Отметим, что технические мероприятия на объектах, осуществляющих очистку сточных вод, могут привести к улучшению качества очистки, однако, в принципе они не могут изменить объема обрабатываемых (и соответственно отводимых) сточных вод, поскольку эти объемы определяются технологиями, используемыми на объектах, производящих сброс своих сточных вод в канализационные сети.
При этом оценки значимости воздействия объектов НВОС, не осуществляющих сброс сточных вод в водные объекты (а доля таких объектов превышает 95 % от общего числа), также представляет интерес.
Согласно типовой форме учета статистических наблюдений за использованием воды [2] при организации водоснабжения учитываются забор воды из природных источников, получение воды от поставщиков, ее использование, передача и потери. Каждая из этих характеристик представляет собой объемный расход воды в единицу времени (размерность м3/год).
В качестве данных по забору, использованию и отведению воды использова-
Таблица 1 Доля объектов, осуществляющих сброс сточных вод в природные водные объекты
Категория объектов Число объектов НВОС Доля объектов, осуществляющих сброс сточных вод (%)
Всего Осуществляющих сброс сточных вод
I 7268 1117 15,37
II 37 546 5362 14,28
III 174 270 5286 3,03
IV 58 311 200 0,34
Всего 277 395 11 965 4,31
CD О Ф
О
О -1
О ^
т О ш
Таблица 2
Объемный расход воды
Расчетный параметр Объемный расход воды (млн м3/год)
Забор воды Использование Сброс сточных вод Разбавление 68 035,6 52 964,7 40 059,0 106 626,7
лись данные за 2018 год [3], представленные в таблице 2.
При этом расчет объема воды, необходимого для разбавления наиболее значи-
мого компонента сточных вод до безопасной концентрации, проводился исходя из значимости сброса отдельных компонентов сточных вод в природные водные объекты в 2018 году (табл. 3).
Потоки, необходимые для разбавления загрязняющих веществ, могут быть вычислены для каждого из веществ, присутствующих в сбросах отдельного объекта негативного воздействия на окружающую среду. При этом величина потока, обеспечивающая разбавление конкретного вещества до безопасного значения, по своей сути является оценкой значимости этого вещества в сбросе конкретного объекта. В качестве обобщенной оценки сбросов
Таблица 3
Расчетные значения объема воды, необходимого для разбавления этого сброса до предельно допустимых концентраций (далее — ПДК) для водоемов рыбохозяйственного значения
Загрязняющие вещества Сброс в 2018 г. (тонны/год) ПДК (мг/дм3) Объем, необходимый для разбавления ( млн м3)
Фосфаты (по Р) 15 994,00 0,15 106 626,7
Азот аммонийный 51 018,50 0,5 102 037,0
Нитрит-анион (МО2-) 5597,40 0,08 69 967,5
БПК 131 883,00 2,1 62 801,4
Нефть и нефтепродукты 2661,70 0,05 53 234,0
Фтор (Б-) 1766,00 0,05 35 320,0
Железо (Бе2+, Бе3+) (все растворимые в воде 3005,70 0,1 30 057,0
формы)
Медь (Си2+) 27,02 0,001 27 020,0
Марганец (Мп2+) 242,02 0,01 24 202,4
Цинк (2п2+) 213,99 0,01 21 398,7
Фенол 21,15 0,001 21 154,0
Хлориды (С1-) 6 286 300,00 300 20 954,3
Сульфат-анион (сульфаты) ^04) 1 737 200,00 100 17 372,0
Алюминий (А13+) 507,93 0,04 12 698,3
Нитрат-анион (МО3-) 387 920,00 40 9698,0
Лигнин сульфатный 12 555,20 2 6277,6
Натрий (№+) 462 160,00 120 3851,3
Никель (№2+) 30,28 0,01 3028,4
ОП-10. СПАВ. смесь моно- и диалкифеноловых 1372.10 0.5 2744.2
эфиров полиэтиленгликоля
Кальций (Са2+) 398 755,00 180 2215,3
Ванадий (V) 2,16 0,001 2158,4
Калий (К+) 64 458,50 50 1289,2
Лингосульфат аммония 2755,80 3 918,6
Магний (Mg) (все растворимые в воде формы) 32 890,00 40 822,3
Формальдегид 80,29 0,1 802,9
Ртуть (Щ^ 0,01 0,00001 713,0
Свинец (РЬ) (все растворимые в воде формы) 4,15 0,006 692,2
Хром (Сг3+) 19,60 0,07 280,0
Бор (по В3+) 94,67 0,5 189,3
Мочевина (карбамид) 4492,80 80 56,2
Бензол 0,05 0,5 0,1
Таблица 4 _
Соотношение расходов на укрупненные направления природоохранной деятельности е
в 2010-2018 гг. Э
___^
Направления природоохранной деятельности Доля расходов (%)
средняя максимальная минимальная
Охрана и рациональное использование водных ресурсов 52,3 58,6 45,4
Охрана атмосферного воздуха 36,1 47,4 29,8
Охрана и рациональное использование земель 11,6 18,6 7,2
конкретного объекта естественно принять максимальную значимость этого сброса.
Для расчета коэффициента K (формула (3)), учитывающего линейную скорость среды в зависимости от вида использования воды, расход воды необходимо разделить на площадь, используемую для сбора воды объектами негативного воздействия на окружающую среду.
Для вычисления суммарной площади, используемой для сбора воды объектами НВОС, проведена оценка доли инвестиций, направляемых на охрану компонентов окружающей среды [3] (табл. 4).
Из таблицы 4 следует, что доля инвестиций, направляемая на отдельные мероприятия природоохранной деятельности, в течение исследуемого периода менялась в относительно узких пределах.
Можно считать, что доля инвестиций, направляемых на охрану того или иного компонента окружающей среды является отражением значимости, которую общество придает охране этого компонента. Если считать, что значимость компонента природной среды равна значимости воздействия на этот компонент, то из таблицы 4 следует, что средние по Российской Федерации показатели воздействия на водные ресурсы и земли должны относиться друг к другу как 4,52 : 1. Учитывая, что системы водоснабжения и канализации устроены таким образом, что для забора воды используются одни объекты хозяйственной деятельности, использование воды происходит на других объектах, а сброс в природные водные объекты — на третьих, значимость воздействия каждого из потоков (забор воды, использование воды, отведение воды) на водные ресурсы и земли находится в пропорции 1,51: 1.
Зная среднюю площадь объекта НВОС (воздействие на земли, вытеснение земельных ресурсов в границах объектов) и
общее число объектов, можно вычислить общую площадь, занимаемую объектами НВОС.
На рисунке 1 представлены эмпирические кривые распределения объектов негативного воздействия на окружающую среду по площади для отдельных категорий объектов.
Как видно из рисунка 1, наблюдается уменьшение площадей объектов по мере изменения категорий от I до IV.
По нашим оценкам, эта площадь составляет 3291,59 тыс. га, что составляет 0,12 % от общей площади территории Российской Федерации.
Таким образом, суммарная площадь используемой для сбора воды объектами НВОС составляет 4970,3 тыс. га.
При этом, разделив объемный расход воды в зависимости от вида использования на суммарную площадь, используемую для сбора воды объектами НВОС, получим коэффициент K, учитывающий линейную скорость среды воды:
— для забора воды — 1,369;
— для использования воды — 1,066;
— для сброса сточных вод — 0,806;
— для разбавления — 2,145.
юо юооо юооооо юооооооо
Площадь объекта, м2
Категория I Категория П Категория Ш Категория IV
Рис. 1. Эмпирические кривые распределения объектов по площадям
IK S
О ^
m
О ф
Заключение
Использование данных коэффициентов позволит вычислять минимальный объемный расход воды, необходимый для того, чтобы разбавить каждое вещество, содержащееся в сбросе конкретного объекта НВОС д о концентрации равной или меньшей предельно допустимой концентрации, оценить значимость влияния отдельных объектов негативного воздействия на состояние поверхностной воды, сравнивать объекты НВОС разных категорий между собой, более корректно категориро-
вать объекты хозяйственной деятельности с отнесением их к той или иной категории.
В том случае, если для объекта НВОС получено несколько оценок объемного расхода воды, необходимого для разбавления каждого вещества, содержащегося в сбросе объекта НВОС до концентрации равной или меньшей предельно допустимой концентрации (например, при наличии забора, использования, сброса воды), в качестве результирующей оценки следует использовать максимальное значение из всех доступных.
Библиографический список
1. Об утверждении критериев отнесения объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, к объектам I, II, III и IV категорий»: постановление Правительства Российской Федерации от 31.12.2020 № 2398 // Электронный ресурс. — URL: Ы^://консультантплюс.сайт/, дата доступа: 12.10.2021.
2. Об утверждении формы федерального статистического наблюдения с указаниями по ее заполнению для организации Федеральным агентством водных ресурсов федерального статистического наблюдения об использовании воды: приказ Федеральной службы государственной статистики от 27.12.2019 № 815: с изменениями от 12.03.2020 // Электронный ресурс. — URL: ИЦрв://консуль-тантплюс.сайт/, дата доступа: 12.10.2021.
3. О состоянии и об охране окружающей среды в 2018 году: Государственный доклад // Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации // Электронный ресурс. — URL: http://gosdoklad-ecology.ru/2018/%20, дата доступа: 12.10.2021.
COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF DISCHARGES OF POLLUTANTS FROM OBJECTS OF NEGATIVE IMPACT ON THE STATE OF THE HYDROSPHERE
M. V. Zilberman\, Ph. D. (chemistry), Dr. Habil, Leading Researcher Department of Environmental Protection, Federal State Budgetary Institution "Ural State Research Institute for Regional Environmental Problems" (FGBU UralNII "Ecology"), zilberman@ecologyperm.ru, Perm, Russia,
M. V. Cherepanov, Head of the Department of Environmental Protection, Federal State Budgetary Institution "Ural State Research Institute for Regional Environmental Problems" (FGBU UralNII "Ecology"), cherepanov@ecologyperm.ru, Perm, Russia, E. A. Pichugin, Ph. D. (technical), Deputy Head of the Department of Environmental Protection, Federal State Budgetary Institution "Ural State Research Institute for Regional Environmental Problems" (FGBU UralNII "Ecology"), pich@ecologyperm.ru, Perm, Russia, B. E. Shenfeld, Ph. D. (technical), Dr. Habil, Scientific Director, Federal State Budgetary Institution "Ural State Research Institute of Regional Environmental Problems" (FGBU UralNII "Ecology"), shenfeld@ecologyperm.ru, Perm, Russia M. S. Dyakov, Ph. D. (technical), Director, Federal State Budgetary Institution "Ural State Research Institute of Regional Environmental Problems" (FGBU UralNII "Ecology"), dyakov@ecologyperm.ru, Perm, Russia
References
1. Ob utverzhdenii kriteriev otneseniya ob 'ektov, okazyvayushchih negativnoe vozdejstvie na okruzhayushchuyu sredu, k ob'ektam I, II, IIIi IVkategorij":postanovlenie Pravitel'stva Rossijskoj Federacii [Resolution of the Government of the Russian Federation] ot 31.12.2020 № 2398 // Electronic resource. — URL: https:// KOHcynKraHTnëroc.caËT/, access data: 12.10.2021 [in Russian].
2. Ob utverzhdenii formy" federal"nogo statisticheskogo nablyudeniya s ukazaniyami po ee zapolneniyu dlya organizaczii Federal"ny"m agentstvom vodny"kh resursov federal"nogo statisticheskogo nablyudeniya ob ispol"zovanii vody": prikaz Federal"noj sluzhby" gosudarstvennoj statistiki [order of the Federal State Statistics Service] ot 27.12.2019 No. 815: s izmeneniyami ot 12.03.2020 // Electronic resource. — URL: https://KOHcynbTaHTnëroc.canT/, access data: 12.10.2021 [in Russian].
3. O sostoyanii i ob okhrane okruzhayushhej sredy" v 2018 godu: Gosudarstvenny"j doklad [state report]. Ministerstvo prirodny"kh resursov i e"kologii Rossijskoj Federaczii, available at: // Electronic resource. — URL: http://gosdoklad-ecology.ru/2018/%20, access data: 12.10.2021 [in Russian].
