Методология и подходы к созданию системы эколого - аналитического контроля качества вод водохранилищ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Р. Р. Шагидуллин

МЕТОДОЛОГИЯ И ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГО - АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ВОД ВОДОХРАНИЛИЩ

Ключевые слова: эколого-аналитический контроль, качество вод, водохранилище.

Предложены новые подходы к созданию эколого-аналитической технологии контроля состояния равнинных водохранилищ. Определены виды необходимых экспертных и аналитических работ. Рассмотрены алгоритмы оценки организованных и неорганизованных источников загрязнения водохранилищ и влияния рек - притоков.

Keywords: environmental analytical control, water quality, water reservoir.

New approaches to the creation of environmental analytical technology to control the state of the lowland water reservoirs. The necessary expert and analytical work are depended. Reviewed algorithms evaluate organized and unorganized sources ofpollution of reservoirs.

Существующая система мониторинга качества вод равнинных водохранилищ, включающая отбор, анализ и интерпретацию гидрохимических, гидробиологических и токсикологических данных далека от совершенства. Осуществляемый в настоящее время мониторинг качества вод водохранилищ проводится без учета зон антропогенного воздействия множественных точечных источников загрязнения. Отсутствие локального мониторинга не позволяет в полной мере учесть пространственные неоднородности качества вод водохранилища, что существенно снижает достоверность полученных результатов. При экологическом мониторинге водохранилищ не учитываются такие их экологические особенности, как специфичность водообмена, непостоянство уровневого режима, оценка стока малых и крупных рек - притоков водохранилища, интенсивная аккумуляция веществ и др. Использование традиционных методов и практики контроля с отбором единичных проб дает лишь приблизительную оценку экологической обстановки в поверхностных водах промышленных регионов.

Многолетние системные исследования и контроль поверхностных вод Куйбышевского водохранилища в пределах вод Республики Татарстан в период 1993-2008 гг. позволили обосновать методологию системы эколого-аналитического контроля и прогнозирования экологического состояния равнинных водохранилищ в сочетании с непрерывным автоматизированным контролем обобщенных гидрофизико-химических показателей качества воды по всей площади ключевых участков акватории водохранилища с целью выявления основных источников поступления и путей распространения загрязняющих веществ с поверхностными водами, зон их накопления в водохранилище для принятия решений по минимизации нагрузки [1-7].

Разработанная эколого-аналитическая технология контроля, поиска источника загрязнения и прогнозирования экологического состояния равнинных водохранилищ включает выполнение нижеследующих экспертных и аналитических видов работ.

1. Непрерывный автоматизированный контроль обобщенных гидрофизикохимических показателей качества воды по всей площади основных участков акватории водохранилища для составления целостной картины экологической ситуации в регионе и устранения дискретности наблюдений, характерной для проведения контроля акватории водохранилищ промышленно нагруженных регионов традиционными методами. Одним из важнейших элементов разработанной системы эколого-аналитического мониторинга и контроля качества вод водохранилищ является методологическое обеспечение и реализация возможности получения информации в режиме «on - line» по ходу передвижения мобильных автоматизированных плавучих лабораторий, устраняющая фактор дискретности дорогостоящих отборов и анализов в условиях стационарных лабораторий экологоаналитического контроля.

Осуществлено научно-методическое и нормативное обоснование программы исследований и комплектации оборудованием судового эколого-аналитического природоохранного комплекса применительно к задаче создания новой эколого-аналитической технологии оперативного поиска источника загрязнения поверхностных вод в режиме реального масштаба времени для контроля экологической обстановки и прогнозирования ситуаций чрезвычайного характера на обширных участках акватории водохранилища.

2. Обоснование сети автоматизированных стационарных станций круглосуточного контроля качества воды по приоритетным показателям.

3. Выявление основных организованных и неорганизованных источников поступления и путей распространения загрязняющих веществ с поверхностными водами, зон их накопления в водохранилище, на основе разработанного алгоритма оценки антропогенной нагрузки реки (притока) организованными и неорганизованными источниками загрязнения.

Антропогенное воздействие особенно велико для рек, дренирующих большую часть водосбора и протекающих по территории промышленных городов. Они принимают на себя основную нагрузку от последствий хозяйственной деятельности человека и наименее способны справляться с ними из-за малой водности. Являясь притоками равнинных водохранилищ, такие реки вносят весьма существенный вклад в формирование состава их вод [8]. Водохозяйственные характеристики поступления загрязняющих веществ со сточными водами описываются множеством разнообразных показателей, что затрудняет не только определение тенденций сброса загрязнителей в водный объект и изменения качества воды в нем, но и сопоставление различных источников загрязнения по их масштабности, по приоритетным загрязняющим веществам, и даже сравнение качества поверхностных вод по отдельным расчетным створам и водохозяйственным участкам. Сложности возрастают при распространении масштаба оценки на участок водного бассейна, либо на бассейн в целом. В связи с этим усовершенствован подход к оценке воздействия антропогенно нагруженных притоков на качество воды принимающих водохранилищ с использованием формализованных расчетных показателей. Проработаны две группы взаимосвязанных вопросов: порядок оценки воздействия организованных и неорганизованных источников загрязнения на качество речной воды (притока) в зоне полного смешения и пунктах контроля, а также определение относительного вклада организованных источников загрязнения разного типа в загрязнение речной воды; количественная оценка воздействия антропогенно нагруженного притока на качество речной воды, предполагающая разработку порядка срав-

нительной оценки поступления загрязняющих веществ с водами антропогенно нагруженного притока и с водами основной реки, а также оценки относительного вклада природных и антропогенных факторов в формирование химического состава воды основной реки.

4. Оценка качества воды в зоне воздействия промышленных предприятий на поверхностные природные воды на основе результатов полевых и лабораторных исследований с соответствии с действующей нормативной документацией и разработанной методологией выбора створов контроля с учетом множественности источников загрязнения. Оценка многолетней динамики нагрузки сточных вод на водоемы на основе систематизации материалов статистической отчетности предприятий по форме № 2-тп (водхоз) и фондовых материалов.

5. Выявление основных проблем функционирования биологических городских очистных сооружений, расположенных на водосборе водохранилища и являющихся источником поступления в водохранилище биогенных элементов. Скорость процессов антропогенного эвтрофирования водохранилищ резко возросла в последние десятилетия, что приводит к постоянно усиливающемуся ухудшению качества воды. Поэтому снижение антропогенной нагрузки биогенных элементов на водохранилище требует современных комплексных экоаналитических и экотехнологических подходов. Включение в систему эколо-го-аналитического мониторинга и контроля качества вод водохранилищ нормирования техногенной нагрузки возвратных сточных вод биологических очистных сооружений с учетом используемых технологий очистки. Эколого-аналитический контроль в районе сброса сточных вод в водохранилище.

6. Оценка техногенной нагрузки и воздействия промышленных предприятий на качество поверхностных вод с учетом интенсивности процессов самоочищения вод и с использованием разработанных критериев и методики оценки техногенной нагрузки и воздействия промышленных предприятий на водные объекты акватории водохранилища.

Чаще всего выводы о качестве водных ресурсов в условиях высоких техногенных нагрузок на акваторию водного объекта делаются на основе данных официальной статистической отчетности № 2-тп (водхоз) предприятий-водопользователей с крайне ограниченным перечнем показателей сброса приоритетных загрязняющих веществ. Для возможности оценки техногенной нагрузки и воздействия промышленных предприятий на качество вод крупных водохранилищ в условиях дефицита информации предлагаются количественные критерии, использованные при оценке качества вод и уровня антропогенной нагрузки предприятий на Куйбышевское и Нижнекамское водохранилища в пределах вод Республики Татарстан.

Автор приносит благодарность член-корреспонденту АН РТ, профессору В.З. Латы-повой, заведующему лабораторией ИПЭН АН РТ, кандидату биологических наук Петрову

А.М., заведующему лабораторией ИПЭН АН РТ, кандидату химических наук О.Ю. Тарасову и доценту КФУ, кандидату химических наук О.Г. Яковлевой за участие в проведении экспериментов и полезные обсуждения.

Литература

1. Шагидуллин, Р.Р. Эколого-химический контроль объектов природной среды в Республике Татарстан / Р.Р. Шагидуллин, Г.К. Будников //Российский химический журнал. Журнал Российского химического общества им. Д.И.Менделеева. - 1999. - Т.ХЫП, №34. - С. 100-107.

2. Шагидуллин, Р.Р. Судовый природоохранный комплекс "Волга" в системе оперативного эколо-го-аналитического контроля качества поверхностных вод Республики Татарстан/ Р.Р. Шагидуллин [и др.] // 808. - 2000.- №.4. - С.2-7.

3. Шагидуллин, Р. Р. Применение электрохимических детекторов в составе мобильных средств экологического мониторинга для контроля поверхностных вод в реальном масштабе времени / Р.Р. Шагидуллин, А.С. Бодяжин, В.М. Трофанчук, Г.К. Будников // Сб. науч. трудов: Электрохимические, оптические и кинетические методы в химии. - Казань: КГУ, 2GGG. - С.32В-335.

4. Шагидуллин, Р.Р. Гидрохимический режим Куйбышевского водохранилища: факторы формирования на всех этапах развития / Р.Р. Шагидуллин, В.З. Латыпова, О.Г. Яковлева, Е.А. Минако-ва //Тезисы докладов XVII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии - Казань, 2GG3.-С.45б.

5. Шагидуллин, Р.Р. Оценка неоднородности водного потока по гидрохимическим показателям / Р.Р. Шагидуллин, О.Ю. Тарасов, Р.Ч. Юранец-Лужаева и др. // Тезисы докладов VI республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» - Казань: Отечество, 2GG4. - С.23б-237.

6. Шагидуллин, Р.Р. Задачи государственного экоаналитического контроля в Республике Татарстан / Р.Р. Шагидуллин //Журнал экологии и промышленной безопасности.- 2GG7.- №1. - G5G.

7. Яковлева, О.Г. Критерии и методика оценки техногенной нагрузки и воздействия промышленных предприятий на водные объекты/ О.Г. Яковлева [и др.] // Сб. материалов конгресса «Чистая вода. Казань». - Казань, 2G1G. - C227-23G.

В. Житарь, С.В. Экологический мониторинг фенолов малых рек Чувашской Республики / С.В. Житарь, А.Н. Глебов //Вестник Казан. технол. ун-та. - 2G1G. - № 2. - C3G7-31G.

© Р. Р. Шагидуллин - канд. физ.-мат. наук, директор Института проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected].

б33