CC BY
804
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 333.93
О КАЧЕСТВЕ ВОДЫ ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
И МЕРАХ ПО ЕГО ОБЕСПЕЧЕНИЮ
Н.Н. Дубенок, академик РАН С.Д. Исаева, доктор технических наук Е.В. Овчинникова, кандидат технических наук Н.С. Быстрицкая, кандидат экономических наук
Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (Волгоградский филиал)
Рассмотрены вопросы улучшения качества воды для сельскохозяйственного водоснабжения, обоснована необходимость систематизации требований к качеству воды с целью контроля и определения мер гарантированного обеспечения АПК России водой необходимого качества в требуемых объемах
Ключевые слова: вода, качество, водоснабжение, требования, комплексная оценка, орошение.
Гарантированное водообеспечение является одним из приоритетных направлений развития водохозяйственного комплекса России. Одним из основных потребителей водных ресурсов в стране является агропромышленный комплекс. При его функционировании водные ресурсы используются для хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, обеспечения предприятий пищевой и перерабатывающей промышленности, животноводческих и птицеводческих комплексов, орошения и обводнения земель, рыбоводства. В условиях роста техногенной нагрузки и ухудшения качества природной среды, становится необходимым систематизация требований к качеству воды с целью последующего контроля и определения мер, необходимых для гарантированного обеспечения сельского населения и объектов АПК водой необходимого качества в требуемых объемах.
Требования к качеству питьевой воды для обеспечения населения, а также предприятий перерабатывающей промышленности определены комплексом нормативных документов [11, 12, 13]. Качество воды нормируется по органолептическим, химическим показателям, микробиологическим, паразитологическим, ограничивается возможное содержание пестицидов, определяется радиационная безопасность питьевой воды. Показатели химического состава воды включают предельно допустимые концентрации веществ, встречающихся в природных водах и появляющихся в них в результате антропогенного загрязнения или в результате очистки воды.
Принятые в России государственные нормы качества питьевой воды лимитируют содержание сухого остатка, бериллия, молибдена, мышьяка, нитратов, свинца, селена, стронция, фтора, урана, хлоридов, сульфатов, железа, марганца, меди, цинка, многих других элементов, а также общей жесткости и кислотности. Нормируются органолептические показатели воды (запах, мутность и др.). Безопасность воды в радиологическом отношении оценивают по показателям а-, Р-радиоакивности; в эпидемическом -общим числом микроорганизмов и числом бактерий группы кишечных палочек.
Требования к ПДК веществ в питьевой воде в России учитывают рекомендации Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), но по ряду показателей отличаются от них в сторону ужесточения требований. Так, например, в России, в соответствии с нормативными требованиями, допускается содержание хлоридов до 350 мг/дм3, в то время как по рекомендациям ВОЗ, ООН и Директивы ЕС 98/83 [9] ПДК составляет
20
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
250 мг/дм3, сульфатов - 500 мг/дм3 и 250 мг/дм3 соответственно. По нормам ВОЗ максимально допустимая концентрация марганца 0,4; кадмия - 0,003 мг/дм3, по требованиям СанПин 2.1.4.10-74 и ГН 2.1.5.1315-03 те же показатели составляют 1,0 мг/дм3 и 0,001 мг/дм3соответственно и т.д. Несмотря на стремление стран выработать единые международные нормативы по качеству питьевой воды, учитывается не только влияние компонентов на здоровье человека, но природно-климатические особенности территории, которые в ряде случаев входят в противоречие.
Вода для поения животных также должна отвечать требованиям, предъявляемым к питьевой воде, прежде всего, по органолептическим свойствам. Основные компоненты, подлежащие нормированию - это общая минерализация, жесткость, содержание хлоридов и сульфатов, содержание нитратов, микроэлементов - металлов, органических соединений - пестицидов и других. При водообеспечении животных учитывается возраст скота, суточная потребность в воде, химические элементы, добавляемые в корм животных и т.д. Качество воды для поения сельскохозяйственных животных оказывает значительное влияние на их жизнеспособность и продуктивность, качество мяса и молока.
Предельно-допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, прежде всего, промысловых [8]. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в рыбохозяйственных водоемах и водотоках наиболее жесткие, установлены более чем для 500 ингредиентов с учетом пяти показателей вредности. Три из них общие показатели для оценки качества воды: органолептический, санитарный и санитарно-токсикологический, и два специфических: рыбохозяйственный и токсикологический показатели. Рыбохозяйственный показатель определяет порчу товарных качеств промысловых рыб (появление в рыбе неприятных привкусов и запахов). Токсикологический показатель вредности характеризует токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Наименьшая из безвредных концентраций по этим пяти показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.
Изучению влияния качества оросительной воды на развитие процессов засоления и осолонцевания почв посвящены работы В.В. Докучаева, А.Н. Костякова, В.А. Ковды, С.Я. Бездниной, И.С. Рабочева, И.П. Айдарова, О.Г. Грамматикати, Б.А. Зимовца, А.И. Голованова, Н.Б. Хитрова, Н.Г. Минашиной, А.И. Королькова, И.Н. Антипова-Каратаева и др. Во ВНИИГиМ на протяжении многих лет эти вопросы разрабатывались С.Я. Бездниной [1], которой предложена комплексная оценка пригодности воды для орошения: по степени ее влияния на почву, возделываемые сельскохозяйственные культуры, в зависимости от содержания в поливной воде тяжелых металлов, пестицидов, а также по воздействию воды на сооружения мелиоративных систем.
В последние десятилетия с развитием капельного орошения сформулированы особые требования к оросительной воде [14]. В этом случае, помимо общей минерализации и рН воды, ограничивается содержания марганца, железа, популяций бактерий и др. Вода обязательно проходит механическую очистку для предотвращения заиления отверстий капельниц.
Зачастую качество воды из-за техногенного загрязнения не соответствует целевому использованию. Наиболее подвержены загрязнению поверхностные воды. В водные объекты за счет стоков поступают сульфаты, хлориды, азот, фосфор, тяжелые металлы и другие загрязняющие вещества. С 1990 г. из-за экономического спада в России
21
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
использование пресной воды снизилось более, чем на 30 %. Сократился и сброс загрязняющих веществ со сточными водами (кроме нитратов) из-за сокращения объемов промышленного производства, однако адекватного улучшения качества воды в поверхностных водных объектах не произошло [10].
Предъявляя определенные требования к качеству используемых вод, АПК одновременно является загрязнителем водных объектов, особенно поверхностных. Опасный источник загрязнения - стоки животноводческих предприятий и птицефабрик, с участков сельскохозяйственных массивов, обрабатываемых ядохимикатами и удобрениями, коллекторно-дренажные воды.
Животноводческие относятся к высококонцентрированным стокам и требуют сложной технологии очистки. Для предотвращения загрязнения водных объектов необходимо внедрение высокотехнологичных, экологически безопасных, безотходных технологий переработки, обеззараживания и утилизации животноводческих стоков. В России разрабатываются современные многостадийные технологии очистки стоков. В крупных агрохолдингах в нашей стране, так же как в США, ЮАР, странах ЕС в последние годы успешно применяются газогенераторные технологии, основанные на термохимической конверсии, позволяющие получать электроэнергию за счет переработки отходов животноводческих комплексов и обеспечивающих практически полную утилизация твердых и жидких стоков.
Существует ряд технологий для очистки минерализованных и загрязненных дренажных вод [6, 5]. В современной практике применяются различные методы: физические (дистилляция, вымораживание, активация), химические (ионный обмен, опреснение клатратами); физико-химические (электродиализ, обратный осмос, сорбция); биологические и биохимические методы, основанные на использовании очистительной способности аэробных и анаэробных микроорганизмов, водорослевых образований (микрофитов) и высших водных растений (гидромакрофитов). Большое внимание методам и технологиям очистки коллекторно-дренажных вод уделяется в исследованиях ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова [5], однако их широкое внедрение в практику требует больших организационных усилий и материальных затрат.
Менее значимы по объемам поступлений загрязнения, связанные со сбросом хозяйственно-бытовых сточных вод. В России разрабатывается широкий спектр технологического оборудования для очистки таких вод: от сооружений небольшой производительности, рассчитанных на очистку воды для отдельных фермерских хозяйств до крупных водоочистных сооружений, предназначенных для очистки сточных вод поселков с населением более 3000 человек. Современные модели водоочистных сооружений экспонировались на международном Водном форуме «ЭКВАТЭК-2014», проходившем в Москве 3-6 июня 2014 года.
В обычной ситуации подземные воды относительно защищены от загрязнения. Тем не менее, по данным Роспотребнадзора, продолжается развитие процессов их загрязнения. Следует отметить, что если ранее загрязнители проникали преимущественно в грунтовые воды, то в последние годы техногенное загрязнение стало характерным и для глубоких водоносных горизонтов. Всего в 2013 г. установлено более 6 тыс. участков загрязнения подземных вод, из которых 3,4 тыс. связаны с наиболее опасным загрязнением - на водозаборах подземных вод. Как правило, это водозаборы малодебитные, порядка 1 тыс. м3/сут [2]. Загрязняющими подземные воды техногенными веществами преимущественно являются соединения азота (нитраты, нитриты, аммиак или аммоний) и нефтепродукты. С сельскохозяйственной деятельностью связано 15 % загрязнений [2].
22
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Техногенное загрязнение подземных вод часто связано с тем, что недропользователи, эксплуатирующие водозаборы, не выполняют условий лицензионных соглашений: отсутствуют зоны санитарной охраны водозабора, не выполняется программа по контролю качества подземных вод, техническое состояние эксплуатационных скважин нередко неудовлетворительное. Регулярный контроль качества извлекаемых вод, как и организация зон санитарной охраны (ЗСО) является обязательным условием для утверждения объемов запасов подземных вод при эксплуатации участка недр с целью добычи подземных вод или забора поверхностных при организации как централизованного, так и нецентрализованного водоснабжения. Создание ЗСО регламентировано [13]. Организация зон санитарной охраны стала особенно трудной в связи с частной собственностью на землю. Неблагоприятной остается обстановка с ликвидацией бездействующих скважин. Бесхозяйные скважины являются источниками загрязнения подземных вод, т.к. устья их, как правило, открыты, павильоны разрушены, тампонаж приустьевых площадок нарушен или совсем отсутствует. Загрязнению способствует большое количество неликвидированных и не действующих наблюдательных гидрогеологических скважин по всей территории, в том числе и ранее входящих в систему Г осударственно-го мониторинга состояния недр, а теперь не эксплуатирующихся.
Кроме техногенного загрязнения подземных вод, на территории России широко развиты природные аномалии их химического состава. Гидрохимический состав подземных вод определяется минералами, содержащимися в водоносных породах, что обуславливает повышенное относительно нормативов содержание в водах железа, бария, фторидов и других веществ, радиоактивность вод и иные неблагоприятные для использования свойства. Отклонения качества питьевых вод от нормативных требований по основным эксплуатируемым водоносным горизонтам характерны при водоснабжении в Московском регионе. При низком качестве воды (существовании доказанного риска для здоровья) необходимо внедрение системы сертифицированных фильтров доочистки, подобранных оптимально к данному источнику водоснабжения. При этом требуется определить реальные показатели, по которым наблюдается несоответствие нормативам, и рекомендовать основную технологию доочистки. В настоящее время в России около 90 % поверхностных вод, используемых для водоснабжения, и не менее 30 % подземных вод подвергается обработке. В современной практике улучшения качества и доведения до питьевых кондиций природных загрязненных и минерализованных вод применяются различные методы. К наиболее распространенным и перспективным методам очистки (обессоливания) питьевых вод относятся обратный осмос, электродиализ, ионный обмен, дистилляция, сорбция, биологические и биохимические методы.
Для реального улучшения состояния водных объектов в большинстве случаев необходимы конструктивные изменения законодательного обеспечения в области их охраны, совершенствование принципов нормирования сбросов загрязняющих веществ, платы за сброс и др. Такой подход должен позволить перейти к управлению сбросами загрязняющих веществ в речных бассейнах, что обеспечит безопасность питьевого водоснабжения, постепенное снижение сбросов неочищенных сточных вод и нормализацию ситуации [7, 4].
С другой стороны, управление адекватное водными ресурсами, состоянием природной среды возможно только на основе достоверной и полной информации. Для обеспечения благоприятной экологической ситуации при использовании вод в сельском хозяйстве, сохранения благоприятных условий водообеспечения населения и объектов АПК, необходимо, так же как и в иных сферах охраны окружающей среды, развитие
23
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
системы экологического мониторинга. При сельскохозяйственном водопользовании в условиях на мелиорируемых землях экологический мониторинг имеет определенную специфику, определяемую воздействием осушительных и оросительных мелиораций на земельные ресурсы, необходимостью использования удобрений и пестицидов, изъятием вод из поверхностных и подземных водных объектов и сбросами отработанных вод, коллекторно-дренажных и пр. В настоящее время площадь мелиорированных сельскохозяйственных угодий составляет 9,1 млн га. Уже сегодня на орошение используется 94,8 млн м воды в год. В соответствии с Концепцией развития мелиорации к 2020 г., предполагается введение в строй еще 840,96 тыс. га, мелиорируемых земель.
Для обеспечения благоприятной мелиоративной ситуации на землях сельскохозяйственного назначения и прилегающей территории, сохранения благоприятных условий водообеспечения населения и объектов АПК, необходимы единовременные комплексные наблюдения за состоянием земель, почв, оросительных и коллекторно-дренажных сбросных, подземных вод и вод водоприемников, мелиоративных систем и отдельных гидротехнических сооружений. Комплексные наблюдения в пределах мелиорируемых и прилегающих земель, оценка состояния земель, почв и водных объектов, гидромелиоративных систем и гидротехнических сооружений, а также и прогноз динамики, должны составить подсистему экологического мониторинга мелиорируемых земель в системе в системе государственного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.
С целью обеспечения органов государственной власти полной и достоверной информацией о состоянии окружающей среды на мелиорированных землях необходимо создать в системе Минсельхоза России службу экологического мониторинга мелиорируемых земель как развитие службы гидрогеолого-мелиоративного контроля, образованной под методическим руководством ВНИИГиМ в 1970-х гг., на основе образования экспедиций и партий экологического мониторинга в республиках и областях РФ в структуре службы эксплуатации мелиоративных систем.
Развитие водопользования в агропромышленном комплексе предполагает преобразование системы управления водохозяйственными предприятиями на основе совершенствования законодательно-правовой и нормативной системы, экономических основ формирования цен и платежей за использование природных ресурсов и загрязнение окружающей среды и др. рычагов стимулирования эффективности водохозяйственной деятельности. Для улучшения ситуации в водохозяйственном комплексе в настоящее время планируется его реформа на основе двух подходов. Один из них основан на господдержке проектов по осуществлению инвестиций в сектор водоснабжения. Второй - на использовании механизмов взаимодействия различных уровней власти, частных операторов и инвесторов. Господдержка может быть осуществлена за счет предоставления субсидий из средств федерального бюджета федеральным округам. Для повышения инвестиционной привлекательности сектора водоснабжения, водоотведения и очистки сточных вод частным инвесторам должен быть обеспечен гарантированный возврат вложенных средств, повышение доходности инвестированного капитала. Для учета разной водообеспеченности и качества воды в регионах страны возможен рентный подход к оценке водных ресурсов и при определении водного налога. Таким образом, развитие экосистемного водопользования в агропромышленном комплексе предполагает рациональное использование водных ресурсов при обеспечении населения и отраслей сельского хозяйства водой в необходимых объемах и требуемого качества, охрану поверхностных и подземных водных объектов от загрязнения и истощения, сохранение благоприятной экологической обстановки на мелиорируемых и прилегающих землях. Решение возникающих при этом задач может быть
24
***** ИЗВЕСТИЯ *****
№ 3 (39), 2015
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ
только комплексным, охватывающим развитие систем водоподготовки, очистки сбросных и дренажных вод, внедрение замкнутых циклов водопользования на предприятиях перерабатывающей промышленности, развитие мониторинга водных объектов, совершенствование норм водопользования, оросительных систем, а также системы управления водохозяйственным комплексом в АПК и экономического стимулирования рационального природопользования.
Библиографический список
1. Безднина, С.Я. Научные основы оценки качества воды для орошения [Текст]/ С.Я. Безднина. - Рязань: Изд. РГАТУ, 2013. - 171 с.
2. Государственный доклад о состоянии окружающей среды в 2013 г. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mnr.gov.ru/upload/iblock/6c7/gosdokladeco.pdf
3. ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.infosait.ru/norma_doc/41/41363/index.htm
4. Данилович, Д.А. Необходимость комплексной реформы законодательной системы защиты водных объектов от загрязнения сточными водами [Текст]/ Д.А. Данилович, Е.В. До-влатова//Управление водными ресурсами в России. Законодательное регулирование и перспективы. - М.: Издание Государственной Думы, 2014. - С. 59-77.
5. Конторович, И.И. Каталог перспективных ресурсоэкономичных технологий и технических средств для очистки дренажных и сбросных вод гидромелиоративных систем. [Текст]/И.И. Конторович. - М.:, ВНИИГиМ, 2007.
6. Овчинникова, Е.В. Обезжелезивание и деманганация коллекторно-дренажных вод [Текст] / Е.В. Овчинникова// Мелиорация и проблемы восстановления сельского хозяйства России: матер. Междунар. науч.-практ. конф. - М.: Изд. ВНИИА, 2013.- С. 313-317.
7. Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года [Электронный ресурс]. - Режим доступа:. http:/www.consultant.ru/law/hotdogs/ 18367.html
8. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды, водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение [Электронный ресурс]: Приказ Госкомрыболов-ства РФ от 28.04.1999 № 96. - Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.
9. Руководство по контролю качества питьевой воды [Текст]: рекомендации. - Второе издание. - Женева: ВОЗ, 1994. - Т.1. - 256 с.
10. Рыбина, Н. Н. Повышение степени обеспеченности подземными водами сельского населения и объектов АПК [Текст]/ Н.Н. Рыбина. С.Д. Исаева //Водное хозяйство России. -2012. -№6. - С. 78-87.
11. СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ross-water.com/files/sanpin/file-
2.pdf?1242648352
12. СанПиН 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованных систем питьевого водоснабжения. Санитарная охрана источников» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10948/
13. СанПиН 2.1.4.1110-02 «Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого водоснабжения» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.tehbez.ru/Docum/DocumShow_DocumID_489.html/
14. Шуравилин, А.В. Режим орошения земляники при дождевании и капельном поливе [Текст] / А.В. Шуравилин, М.Ю. Храбров// Международный научно-технический и производственный электронный журнал «Науки о Земле». - 2011.- 01.
E-mail: vkovniigim@yandex.ru
25
