CC BY
37
УДК 574.5
DOI: 10.24411/1728-323X-2020-14118
СИСТЕМА РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ТЕРРИТОРИИ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ
Ю. А. Прохоров, ведущий эксперт Министерства природных ресурсов и экологии Калужской области, prohorovya@adm.kaluga.ru, А. Д. Молодык, к. х. н., ведущий эксперт ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru Калуга, Россия, И. Н. Лыков, д. б. н, проф., научный руководитель Института естествознания Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского, linprof47@yandex.ru Калуга, Россия,
И. В. Маньшина, генеральный директор ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru Калуга, Россия, Р. Р. Шошина, к. б. н., с. н. с. ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, Калуга, Россия
Вода является одной из наиболее важных для жизнедеятельности человека природных сред. Особенно востребованными источниками природной воды являются поверхностные водные объекты. Калужская область богата поверхностными водными ресурсами. На территории области протекает более 2000 средних и малых рек, которые составляют разветвленную региональную сеть поверхностных водотоков, используемых промышленностью, коммунальным хозяйством, сельским хозяйством и населением для питьевых, производственных целей и в качестве приемников сточных вод. Значительная доля поверхностных вод сосредоточена также в водоемах: озерах, водохранилищах и прудах. Настоящее сообщение затрагивает именно водотоки, поскольку от состояния и качества этих водных объектов в первую очередь зависит здоровье населения, состояние и развитие промышленного и сельскохозяйственного производств. В статье предложен оригинальный подход к организации регионального мониторинга поверхностных водных объектов, учитывающий как федеральные требования, так и практические потребности субъекта Российской Федерации. На примере Калужской области в статье рассмотрены вопросы выбора створов наблюдений и показателей, характеризующих качество водных объектов (донных отложений и воды), гидрологические характеристики водотоков и антропогенные воздействия на них.
Water is one of the most important natural environments for human life. Surface water bodies are especially popular sources of natural water. The Kaluga Region is rich in surface water resources. Over 2,000 medium and small rivers flow in the region, which make up an extensive regional network of surface watercourses used by industry, utilities, agriculture and the population for drinking, production purposes and as waste water receivers. A significant proportion of surface water is also concentrated in water bodies: lakes, reservoirs and ponds. This communication affects watercourses, since the state and quality of these water bodies primarily determine the health of the population, the state and development of industrial and agricultural industries. The article proposes an original approach to organizing regional monitoring of surface water bodies, taking into account both federal requirements and practical needs of the subject of the Russian Federation. In the case study of the Kaluga Region, the article discusses the choice of observation targets and indicators characterizing the quality of water bodies (bottom sediments and water), hydrological characteristics of watercourses and anthropogenic impacts on them.
Ключевые слова: поверхностные водные объекты, качество воды, донные отложения, мониторинг.
Keywords: surface water bodies, water quality, bottom sediments, monitoring.
Важным фактором охраны водных объектов является текущее обеспечение их качества и предотвращение развития негативных процессов, ухудшающих их состояние в будущем. Источником знаний для оценки состояния и прогноза на перспективу является мониторинг поверхностных водных объектов. Для получения объективных оценок и принятия на их основе эффективных и технически обоснованных управленческих решений необходима такая организация мониторинга водных объектов, чтобы показатели, получаемые в результате мониторинга, четко и по возможности однозначно идентифицировали конкретные антропогенные воздействия и давали оценку их интенсивности, особенно при выходе за допустимые пределы. Как показывает практика, результаты, получаемые при осуществлении государственного мониторинга в рамках полномочий субъекта Российской Федерации, не обеспечивают региональные потребности в информации об антропогенном воздействии на водные объекты. Этот недостаток может быть устранен путем расширения рамок действующего государственного мониторинга на основе концепции комплексного регионального мониторинга [1].
На федеральном уровне мониторинг поверхностных водных объектов Калужской области осуществляет подразделение Росгидромет. Цель этих наблюдений — получение данных о качестве основных водных объектов. В сеть мониторинга включены только крупные реки: Ока, Угра, Ша-ня, Протва и Жиздра. Между тем для Калужской области более важными являются небольшие реки, так как они вследствие своей маловодности наиболее подвержены влиянию сбросов сточных
вод и других антропогенных воздействий. Источниками загрязнения этих рек являются предприятия местной промышленности и коммунального хозяйства. Загрязненные небольшие реки, являясь притоками крупных, в свою очередь, становятся источниками их загрязнения [2]. При этом вдоль таких рек расположены многочисленные небольшие поселки, жители которых в отсутствие централизованного водоснабжения пользуются речной водой для хозяйственных нужд (водопоя скота, полива огородов), а также в рекреационных целях (для рыбалки и отдыха).
На региональном уровне государственный мониторинг поверхностных водных объектов в рамках полномочий субъекта Российской Федерации организует министерство природных ресурсов и экологии Калужской области. Главным отличием региональной сети государственного мониторинга является то, что она охватывает широкий круг малых рек, интенсивно используемых населением области. В целом региональные сети государственного мониторинга призваны дополнять и конкретизировать данные, полученные на федеральных сетях наблюдений.
Региональная сеть наблюдения государственного мониторинга Калужской области сформирована таким образом, что основные створы расположены в устьевых или приустьевых частях водотоков. На некоторых наиболее нагруженных водотоках имеется по два створа наблюдений, один из которых расположен в окрестностях сброса сточных вод, а второй — в приустьевой части. Развитая в 2011—2014 годы региональная сеть государственного мониторинга включает 52 водных объекта с 84 створами наблюдений.
На региональной сети выполняются следующие наблюдения: определение качества донных отложений и воды, определение гидрологических характеристик водотоков, наблюдения за характером русловых процессов, наблюдения за состоянием и использованием водоохранных зон.
В Калужской области отсутствуют крупные предприятия с экологически опасными технологиями, сбрасывающие в водные объекты специфические загрязняющие вещества. Наиболее значимыми водопользователями региона являются предприятия коммунальной отрасли, машиностроения, производства продуктов питания, мясомолочного производства и животноводства. Поэтому качество водной среды контролируется по общепринятым показателям [3]. Основные компоненты из этого перечня учитываются и при контроле донных отложений. Обсудим кратко проводимые наблюдения, основные результаты и их практическую ценность для региона.
Донные отложения. Химический анализ проб донных отложений проводится по следующим показателям: рН, нефтепродукты, нитраты, аммоний, фосфор, органические вещества, медь, цинк, свинец, железо, марганец. Наиболее опасными в донных отложениях являются тяжелые металлы и токсичные химические соединения. Как показывают многолетние наблюдения, донные отложения водотоков области не токсичны. Загрязняющими веществами антропогенного происхождения являются нефтепродукты, присутствующие преимущественно в створах наблюдения пригородных рек Калуги (реки Киевка и Тере-пец) [4]. Содержание тяжелых м еталлов в донных отложениях находится на уровне их содержания в прилегающих к водотоку почвах, что указывает на их вероятный природный источник — продукты эрозии береговых и прибрежных территорий. При этом иловые массы обычно находятся только в прибрежной части, в центре водотоков иловые отложения практически отсутствуют. Такое состояние донных отложений ожидаемо из-за отсутствия в Калужской области больших объемов сбросов, загрязненных токсичными веществами. Исследования возможности вторичного загрязнения водной среды металлами из донных отложений показывают, что загрязняющие вещества в донных отложениях находятся в стабильном состоянии и в водную среду не переходят [5].
Водная среда. Состав воды водотоков контролируется в соответствии с методическими указаниями [3] по 15 обязательным показателям: растворенный кислород, БПК, ХПК, фенолы, нефтепродукты, нитриты, нитраты, аммоний, хлориды, сульфаты, железо, медь, цинк, никель, марганец. При этом различные реки характеризуются широким диапазоном интегрального качества воды, рассчитанного по этим показателям — от чистой до очень грязной. Многолетними наблюдениями установлено, что интегральное качество воды зависит не только от антропогенных, но и от природных факторов, определяемых гидрогеологическими особенностями территории региона, причем природные факторы часто превалируют, и при интегральной оценке качества воды они маскируют антропогенную составляющую [6, 7]. В то же время именно информация об антропогенной составляющей загрязнения воды является для региона наиболее важной, поскольку позволяет планировать водоохранные мероприятия и принимать взвешенные управленческие решения.
Русловые процессы, состояние и использование водоохранных зон. В рамках региональной части государственного мониторинга наблюдения
за этими параметрами проводятся в окрестностях контролируемых створов. Результаты наблюдений показывают, что основное воздействия на русловые процессы оказывают природные факторы, определяемые особенностями территории Калужской области. Значимых воздействий антропогенного характера на русловые процессы, состояние и использование водоохранных зон не выявлено.
Таким образом, проводимые в рамках государственного мониторинга наблюдения, позволили получить огромный пласт информации об основополагающих характеристиках основных водотоков области. В то же время выяснилось, что государственный мониторинг, осуществляемый в рамках полномочий Российской Федерации, предоставляя данные о качестве водных объектов, не обеспечивает потребностей Калужской области в наиболее важной для региона информации об антропогенном воздействии на них. Стало ясно, что необходимо переформировать систему государственного мониторинга, осуществляемого в рамках полномочий субъекта Российской Федерации, для решения задач в интересах региона.
Практически в каждом регионе имеется большой объем сведений о техногенном влиянии сбросов сточных вод на водные объекты. К таким сведениям относятся данные, получаемые водопользователями в рамках производственного контроля и предоставляемые в заинтересованные органы в виде отчетов по ПЭК и по форме 2ТП-водхоз. Как правило, эти сведения не используются при осуществлении государственного мониторинга в рамках полномочий субъекта Российской Федерации. В то же время достоверная информация о локальных загрязнениях позволит решать региональные задачи и существенно повысит направленность и эффективность водоохранных мероприятий. Результаты производственного контроля характеризуют качество воды водотока непосредственно в местах антропогенного воздействия на нее, что позволяет исключить некоторые промежуточные створы сети государственного мониторинга на водотоках.
Анализ отчетов по ПЭК и по форме 2ТП-вод-хоз [8] позволил установить шесть показателей качества воды, характерных для сбросов сточных вод водопользователями Калужской области. Это аммоний, БПК, фосфаты, нитриты, АПАВ и нефтепродукты, определенные нами как «антропогенные компоненты». Определение интегрального качества воды по этим компонентам позволяет выделить антропогенную составляющую в общем загрязнении поверхностных вод. При этом пере-
чень показателей [3], контролируемых в рамках государственного мониторинга, необходимо дополнить данными по фосфатам и АПАВ для оценки антропогенной составляющей в соответствующих створах.
Исходя из этого, можно предложить базовые принципы построения системы комплексного регионального мониторинга, объединяющего государственный мониторинг в рамках полномочий субъекта Российской Федерации с локальным мониторингом воздействий, осуществляемым предприятиями в рамках производственного контроля.
Водная среда. Программа комплексного регионального мониторинга должна объединять створы наблюдения региональной сети государственного мониторинга и створы производственного контроля водопользователей. В перечень контролируемых показателей государственного мониторинга следует внести компоненты, характеризующие антропогенное воздействие на водные объекты (в Калужской области это фосфаты и АПАВ). Створы региональной сети государственного мониторинга следует располагать на устье -вых и приустьевых участках водотоков, а створы производственного контроля — на наиболее антропогенно нагруженных участках. При этом общее загрязнение водотока оценивается по результатам государственного мониторинга с использованием обязательных показателей [3], а антропогенная составляющая оценивается по «антропогенным компонентам», измеренным в рамках производственного контроля и государственного мониторинга. Эта составляющая характеризует техногенное воздействие на водный объект в местах сброса сточных вод и распространение этого загрязнения вдоль водотока до устья.
Донные отложения. Отбор проб следует осуществлять в местах сброса сточных вод, внеся эти створы в региональную сеть государственного мониторинга. Состав водной среды в этих створах определяют водопользователи в рамках производственного контроля.
Гидрологические измерения проводятся по региональной сети государственного мониторинга в устьевых (приустьевых) створах. Измерения, выполняемые водопользователями в м естах сброса сточных вод в рамках производственного контроля, учитываются (после оценки их достоверности) при расчете удельной нагрузки на водоток в результате сброса сточных вод.
Русловые процессы, состояние и использование водоохранных зон. Поскольку наблюдения вдоль всей протяженности водотоков слишком
затратны, то в дополнение к маршрутным наблюдениям в окрестностях створов региональной сети государственного мониторинга и створов производственного контроля целесообразно использовать данные спутниковых съемок, имеющиеся в сети Интернет. В настоящее время они довольно подробны и обновляются с достаточной периодичностью.
На основании предложенных базовых принципов разработана программа комплексного регионального мониторинга поверхностных водных объектов Калужской области. Она включает наблюдения 142 водотоков, в ч исле которых 7 рек 1-го порядка, 52 реки 2-го порядка, 57 рек 3-го порядка, 22 реки 4-го порядка и 4 реки 5-го порядка. В программу наблюдений сети государственного мониторинга включены преимущественно малые реки. Количество створов наблюдений и точек отбора проб донных отложений и воды
уточняются при составлении программы работ на текущий год. Периодичность отборов проб воды определена 2—4 раза за сезон в летнюю и осеннюю межень, донных отложений — 1 раз в сезон, после весеннего половодья, остальные наблюдения — 1 раз за сезон.
Следует отметить, что предложенный подход позволит соблюдать государственные требования в части ведения мониторинга водных объектов и в то же время эффективно решать практические региональные задачи. Несмотря на получение существенно более значимых объемов информации, предлагаемая система не потребует дополнительных финансовых затрат, поскольку производственный контроль осуществляется водопользователями самостоятельно, в соответствии с законодательными требованиями. По нашему мнению, система применима практически в каждом регионе Центральной России.
Библиографический список
1. Молодык А. Д., Марин В. П., Маньшина И. В., Шошина Р. Р., Ваганов Г.А, Коржавый А. П. Концепция целевой региональной системы мониторинга поверхностных водных объектов // Наукоемкие технологии. — 2019. — Т. 20. — № 4. — С. 70—76.
2. Платонова Т. П., Пакусина А. П. Трансформация малых рек урбанизированных территорий (на примере города Благовещенска) // Проблемы региональной экологии. — 2015. — № 2. — С. 25—31.
3. Руководящий документ РД 52.24.643—2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности вод по гидрохимическим показателям». Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). — 2002. — 50 с.
4. Прохоров Ю. А., Маньшина И. В., Шошина Р. Р., Косаковский Ю. Ф., Ослоповских С. И., Иванова О. Г. Техногенное воздействие на поверхностные воды. Мониторинг устьевых и приустьевых створов водотоков Калужской области // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. Калуга: Издательство ООО фирма «Экоаналитика». 2019. С. 21—24.
5. Молодык А. Д., Падалка О. А., Мысева А. Г. Вклад природных факторов в формирование гидрохимического состава водотоков Калужской области. 1. Донные отложения как потенциальный источник загрязнения водной среды // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. — Калуга: Издательство ООО фирма «Эко-аналитика», 2015. — С. 54—56.
6. Молодык А. Д., Падалка О. А., Лавриненко И. Г. Вклад техногенных и природных факторов в формирование гидрохимического состава поверхностных водотоков Калужской области // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. — Калуга: Издательство ООО фирма «Экоаналитика», 2014. — С. 22—24.
7. Бубенов Р. Н., Борисенко В. И., Даниленко А. А., Бубенова Л. А. О некоторых аспектах оценки негативного антропогенного воздействия на качество поверхностных водных объектов в системе обеспечения экологической безопасности // Юг России: экология, развитие. — 2018. — Т. 13, — N 4. — С. 147—156.
8. Молодык А. Д., Маньшина И. В., Шошина Р. Р., Ваганов Г. А. Техногенное воздействие на поверхностные воды. Критерии выбора целевых региональных показателей техногенного воздействия // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. — Калуга: Издательство ООО фирма «Экоаналитика». — 2019. — С. 15—17.
THE SYSTEM OF REGIONAL MONITORING OF SURFACE WATER BODIES IN THE KALUGA REGION
Yu. A. Prokhorov, Leading Expert, Ministry of Natural Resources and ecology of the Kaluga region, Kaluga, Russia;
A. D. Molodyk, Ph. D. in Chemistry, leading expert, LLC firm, Leading Expert, LLC Ecoanalitika, Kaluga, Russia;
I. N. Lykov, Ph. D. in Biology, Dr. Habil, Professor, Scientific Director of Tsiolkovsky Institute of Natural Kaluga State University,
Kaluga, Russia linprof47@yandex.ru;
I. V. Manshina, CEO of Ecoanalytics LLC, Kaluga, Russia;
R. R. Shoshina, Ph. D. in Biology, Senior Researcher, Ecoanalytics LLC, Kaluga, Russia
References
1. Molodyk A. D., Marin V. P., Manshina I. V., Shoshina R. R., Vaganov G. A., Korzhavyi A. P. Koncepciya celevoj regionalnoj sistemy monitoringa poverhnostnyh vodnyh obektov [The concept of the target regional system for monitoring surface water bodies] Naukoemkie tehnologii. 2019. Vol. 20. No. 4. P. 70—76 [in Russian].
2. Platonova T. P., Pakusina A. P. Transformaciya malyh rek urbanizirovannyh territorij (na primere goroda Blagoveshenska) [Transformation of small rivers in urban areas: a case study of the city of Blagoveshchensk]. Problemy regionalnoj ekologii. 2015. No. 2. P. 25—31 [in Russian].
3. Rukovodyashij dokument RD 52.24.643—2002 "Metod kompleksnoj ocenki stepeni zagryaznennosti vod po gidrohim-icheskim pokazatelyam". [Method for a comprehensive assessment of the degree of water pollution by hydrochemical indicators]. Federalnaya sluzhba po gidrometeorologii i monitoringu okruzhayushej sredy (Rosgidromet). 2002. 50 p. [in Russian].
4. Prokhorov Yu. A., Manshina I. V., Shoshina R. R., Kosakovskiy Yu. F., Oslopovskikh S. I., Ivanova O. G. Tehnogennoe vozdejstvie na poverhnostnye vody. Monitoring ustevyh i priustevyh stvorov vodotokov Kaluzhskoj oblasti [Technogenic impact on surface waters. Monitoring of estuarine and estuarine sections of watercourses in the Kaluga Region]: Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge: Sbornik materialov. Kaluga: Izdatelstvo OOO firma "Ekoanalitika". 2019. S. 21—24 [in Russian].
5. Molodyk A. D., Padalka O. A., Myseva A. G. Vklad prirodnyh faktorov v formirovanie gidrohimicheskogo sostava vodotokov Kaluzhskoj oblasti. 1. Donnye otlozheniya kak potencialnyj istochnik zagryazneniya vodnoj sredy [Contribution of natural factors to the formation of the hydrochemical composition of watercourses in the Kaluga Region. 1. Bottom sediments as a potential source of water pollution]. Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge: Sbornik materialov. Kaluga, Izdatelstvo OOO firma "Ekoanalitika". 2015. P. 54—56 [in Russian].
6. Molodyk A. D., Padalka O. A., Lavrinenko I. G. Vklad tehnogennyh i prirodnyh faktorov v formirovanie gidrohimicheskogo sostava poverhnostnyh vodotokov Kaluzhskoj oblasti [Contribution of technogenic and natural factors to the formation of the hydrochemical composition of surface watercourses in the Kaluga Region]: Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge: Sbornik materialov. Kaluga, Izdatelstvo OOO firma "Ekoanalitika". 2014. P. 22—24 [in Russian].
7. Bubenov R. N., Borisenko V. I., Danilenko A. A., Bubenova L. A. O nekotoryh aspektah ocenki negativnogo antropogennogo vozdejstviya na kachestvo poverhnostnyh vodnyh obektov v sisteme obespecheniya ekologicheskoj bezopasnosti [On some aspects of assessing the negative anthropogenic impact on the quality of surface water bodies in the environmental safety system]. Yug Rossii: ekologiya, razvitie. 2018. Vol. 13. No. 4. P. 147—156 [in Russian].
8. Molodyk A. D., Manshina I. V., Shoshina R. R., Vaganov G. A. Tehnogennoe vozdejstvie na poverhnostnye vody. Kriterii vybora celevyh regionalnyh pokazatelej tehnogennogo vozdejstviya [Man-made impact on surface water. Criteria for choosing target regional indicators of technogenic impact]. Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge: Sbornik materialov. Kaluga: Izdatelstvo OOO firma "Ekoanalitika". 2019. P. 15—17 [in Russian].
