КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОДЫ В КРУПНЫХ ГОРОДАХ


Основное понятие в оценке качества воды – "водная экосистема". По Одуму [ 1 ], экосистема вообще: "Объединение жизни и среды, которое характеризуется определенной стабильностью и обладает четко функционирующим внутренним круговоротом". Исходя из этого, водная экосистема – стабильная саморазвивающаяся система, в которой живые организмы среды взаимодействуют с самой средой обитания и в результате этого создается трофическая структура водоема, его видовое разнообразие.

Также одно из самых необходимых понятий для оценки состояния водных экосистем – "критерий качества воды". Согласно ГОСТу СССР [ 2 ] оно определяется следующим образом: "Критерий качества воды – признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды". Принятое Всемирной организацией здравоохранения определение критерия звучит следующим образом: "Критерий – свод знаний, использованный в качестве основы для вынесения суждения применительно к загрязнению окружающей среды и его последствиям”. Критерий, по мнению ВОЗ, определяется как информация об отношениях "доза–эффект" или "доза–реакция".

В данной работе используется также понятие критериев 1–го порядка. Определения критериев 1–го порядка звучат следующим образом:
"Экологический критерий – критерий качества воды, учитывающий условия нормального функционирования водных экосистем.

Рыбохозяйственный критерий – критерий качества воды, учитывающий пригодность воды для обитания и размножения промысловых рыб и водных организмов.

Гигиенический критерий – критерий качества воды, учитывающий токсикологическую, эпидемиологическую и радиологическую безопасность для живущего и последующих поколений людей" [ 2 ].

Наиболее важными критериями для определения качества воды в городских водоемах являются экологический и гигиенический. Последний представляет особую важность, так как санитарно-гигиенические последствия загрязнения водных объектов являются замыкающим звеном цепочки причинно-следственных связей [ 3 ].

Важнейшими понятиями, применяемыми для оценки состояния водной среды и при составлении классификации качества вод, являются понятия "класс качества воды" и "индекс качества воды". Приведем определения, данные ГОСТом [ 4 ]:

"Класс качества воды – уровень качества, установленный в интервале числовых значений свойств и состава воды, характеризующий ее пригодность для конкретного вида водопользования". "Индекс качества воды – обобщенная числовая характеристика качества воды".

Для оценки состояния водной экосистемы необходимо избегать использования понятия "загрязнитель". Вместо него по ГОСТу предлагается понятие "источник загрязнения", то есть конкретный источник загрязнения (фабрика, завод, ферма, колхозное поле, бытовой объект и пр.). Для определения химического состава сточных вод и поверхностных загрязненных вод используются понятия "загрязняющее вещество" или "поллютант", "токсикант". Разница между понятиями "загрязняющее вещество" и "токсикант" состоит в следующем. Токсикант – небиогенное вещество, которое оказывает неблагоприятное токсическое воздействие на биоту водоема и на здоровье человека. Загрязняющее вещество – любое вещество, в том числе и токсичное, которое содержится в водоеме в необычно больших концентрациях или не характерно для данного водоема. Например, соединения тяжелых металлов являются одновременно и загрязняющими веществами, и токсикантами, но нитраты – не относятся к токсикантам, однако являются загрязняющим (эвтрофирующим) агентом при наличии их в водоеме в достаточно больших концентрациях. Ясно, однако, что при определенных концентрациях любое вещество может являться токсичным, но токсиканты отличаются от обычных веществ тем, что при концентрации их в водоеме в 2 –3 раза выше фоновой величины, они уже являются токсичными. Загрязняющие же вещества лишь при экстремальных уровнях загрязнения водоема могут оказывать токсическое действие на организмы.

В качестве наиболее часто используемых критериев оценки качества воды служат нормы предельно-допустимых концентраций (ПДК) [ 5 ].

Все загрязняющие вещества можно условно разделить на биогенные (повышающие продуктивность экосистемы, например, фосфаты) и токсичные (тормозящие развитие организмов биоты) вещества. В свою очередь токсичные вещества можно подразделить на природные вещества, образование которых предопределилось происходящими на Земле геохимическими и геологическими процессами, а также биохимическими процессами в живой природе, и ксенобиотики, или вещества, искусственно созданные человеком. Например, химической промышленностью ежегодно создаются десятки неизвестных в природе соединений, в том числе таких, о действии которых на живое вещество науке ничего не известно.

Существуют металлы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организмов, иначе говоря, жизненнонеобходимые. К таким, к примеру, относятся железо, медь и кобальт. Существуют также металлы, которые не только являются токсичными, но и признаны ненужными для организма, балластными веществами. К таким металлам до последнего времени относили кадмий, ртуть и свинец. Однако, в настоящее время доказано, что кадмий в ограниченном количестве необходим растениям для нормального процесса фотосинтеза. Появились сведения о том, что микроколичества ртути останавливают рост злокачественных новообразований и являются одним из самых высокоэффективных и безвредных препаратов от рака. На основе соединений ртути в Петрозаводском НИИ экспериментальной медицины создан противоопухолевый препарат "Витурид". Таким образом, до сегодняшнего времени единственным балластным для организма человека металлом считается свинец.

Л.Я.Хейфец [ 6 ] для классификации загрязняющих веществ предложил выделить следующие их группы:
1. Органические загрязняющие вещества (например, нефтепродукты, СПАВ). К этой группе относится большинство биогенных соединений.
2. Металлы
3. Галогены и их производные.

По мнению Н.П.Дубинина, загрязняющие вещества, поступающие со сточными водами, можно разделить на несколько групп. Так, по физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые вещества. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические [ 7 ].

Некоторые другие исследователи [ 8, 9, 10 ] также выделяют в качестве особого класса загрязняющих веществ биологические загрязняющие вещества и агенты, среди которых можно выделить антропогенные (продукты белкового синтеза, патогенные бактерии, вирусы, грибы) и внутриводоемные (токсины водорослей, продукты биологического распада органического вещества).
К сожалению, общепринятые оценки качества водной среды (ПДК) имеют ряд недостатков. Во-первых, система критериев ПДК опирается лишь на токсикологические понятия и знания. Во-вторых, исследования проводятся лишь на организменном и популяционном уровнях, в то время как очевидна необходимость постановки исследований на экосистемном и внутриклеточном уровнях для того, чтобы возможно было уловить сдвиги как в экосистеме в целом, так и биохимические сдвиги в отдельно взятом организме. В-третьих, ПДК не учитывает комплексного действия загрязняющих веществ на организмы и популяции. Известно, что отдельно взятые вещества при совместном действии на организм усиливают токсическое действие друг друга. Например, в присутствии бария и хрома сильно возрастает патогенность сальмонелл [ 11 ]. Существует и обратный эффект – снижение токсичности при воздействии нескольких поллютантов (например, некоторые тяжелые металлы при связывании в органоминеральные комплексы снижают токсичность) [ 12, 13, 14 ]. В-четвертых, ПДК почти не учитывают процессов аккумуляции веществ в организме и движения по трофическим цепям к организмам более высокого трофического уровня. Многие из соединений с высокой кумулятивной активностью вообще не имеют ПДК. В-пятых, при нормировании особо токсичных соединений, которые приводят к тяжелым поражениям гидробионтов, теплокровных и человека, по-видимому, следует исходить не из величины ПДК, а из величины фонового содержания вещества в природной среде. Для нормирования содержания ртути, кадмия, свинца, нефтепродуктов и многих других веществ необходимы ПДК, которые учитывали бы воздействие поллютанта на экосистему в целом и на отдельные участки организмов гидробионтов. В-шестых, список ПДК насчитывает 1500 наименований загрязняющих веществ, в то время как в окружающей среде содержатся миллионы опасных соединений. Некоторые из исключительно опасных для природной среды веществ вообще не нормируются. К таким веществам относятся бифенилы, диоксины, многие дефолианты, инсектициды, гербициды. Не нормируются вещества, играющие чрезвычайно важную роль в экосистеме, использующие на разложение большое количество кислорода, например, лигнины. И, наконец, критерии ПДК ограничены верхним пределом содержания вещества в воде, однако известно негативное влияние на здоровье человека недостатка ряда веществ в окружающей среде. В природе, как известно, существуют вещества, которые в определенных количествах необходимы для поддержания гомеостаза. Например, "цветение" синезеленых водорослей невозможно в условиях дефицита в воде меди и кобальта [ 15 ].

Если критерии 1–го порядка являются нечисловыми, то критерии II–го порядка, как это показано Ю.В.Новиковым [ 16 ], могут иметь вид обобщающих формул и числовых значений. Это не детальное рассмотрение состава воды, но уже конкретизация по типу действия. Ю.В.Новиков выделил четыре критерия для оценки качества водной среды: органолептический, критерий санитарного режима, санитарно-токсикологический, эпидемиологический [ 16 ]. Система критериев Ю.В.Новикова создавалась как система оценки критериальных значимостей для здоровья населения, поэтому она имеет отношение к "гигиеническому критерию качества воды" в определении ГОСТа 27065 –86 "Качество воды. Термины и определения".

Для оценки состояния экосистемы водоема особенно важен критерий санитарного режима, который может использоваться также для гигиенической оценки качества воды. В этот критерий входят такие важные показатели или критерии II порядка, как биохимическое и химическое потребление кислорода (БПК и ХПК), содержание кислорода, солевой состав, лигнинные вещества и другие важные компоненты для оценки качества воды. Органолептический также важен для оценки качества воды, особенно с точки зрения эстетической ценности водоема. К тому же, наличие пленок на поверхности воды не только нарушает привлекательность водоема, но и приводит к повышению токсичности многих веществ, о чем более подробно говорится ниже. Санитарно-токсикологический критерий имеет различные показатели и различную приоритетность. В любом случае, наиболее приоритетными загрязняющими веществами являются те, которые, во-первых, оказывают наибольшее влияние на жизнь экосистемы, а, во-вторых, в наибольшей степени опасны для человека и теплокровных животных. Очевидно, что для каждого отдельно взятого водоема ряд приоритетности должен быть свой, так как на экосистему воздействуют различный спектр загрязняющих веществ [ 17, 18 ].

В условиях городской агломерации на экосистемы водоемов, как отмечалось выше, влияет очень широкий спектр загрязняющих веществ, поэтому следует выделить приоритетные именно для этой городской агломерации и конкретного водоема. Однако, для всех водоемов и водотоков в городах самыми важными показателями являются показатели загрязнения водоемов высокотоксичными элементами (тяжелые металлы, нефтепродукты, полихлорированные бифенилы, канцерогенные вещества), а также такие важные показатели как ХПК, БПК, содержание кислорода, солевой состав воды, показатели микробиологического загрязнения.

В качестве дополнительного критерия качества воды, вероятно, необходимо отметить наличие или отсутствие в водоеме экстремальных явлений – сильного "цветения", заморов, заболеваний гидробионтов, животных, птиц и человека, развитие нетипичных для водоема биологических видов.

Литература

1. Одум Е. Основы экологии. – М.: Мир, 1975 – 740 с. 124
2. ГОСТ 27065 –86 “Качество воды. Термины и определения”. М.: Издательство стандартов, 1986. – 19 с.
3. Пути совершенствования природопользования в бассейнах больших озер. – Л.: Наука, 1990. – 135 с.
4. ГОСТ 27065–86 “Качество воды. Термины и определения”. М.: Издательство стандартов, 1986. – 19 с.
5. Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. Ч. 4. – Минск: БелНИЦ «Экология», 1992. – С.80 –131.
6. Унифицированные критерии качества воды. – М.: СЭВ, 1977. – 111 с.
7. Дубинин Н.П. Общая генетика. – М.: Мир, 1986. – 559 с.
8. Горюнова С.В., Демина И.С. Водоросли – продуценты токсических веществ. – М.: Наука, 1974. – 255 с.
9. Новиков Ю.В. Антропогенное эвтрофирование поверхностных водоемов и его влияние на здоровье человека // Гиг. и сан., 1986, №7. – С.56 –59.
10. Новиков Ю.В. Современные проблемы зарегулированных водоемов // Гиг. и сан., 1987, №3. – С.54 –58.
11. Каримова Р.И. и др. Экспериментальные исследования сочетанного действия металлов и энтеробактерий // Гиг. и сан., 1982, №12. – С.58 –61.
12. Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду. – Женева: ВОЗ, 1987. – 155 с.
13. Токсикометрия химических веществ, загрязняющих окружающую среду. – М.: СЭВ, 1986. – 140 с.
14. Токсические вещества. Ртуть. Вып.1. – Женева: ВОЗ, 1981. – с. 5 –15.
15. Величко И.М. Роль железа и марганца в жизнедеятельности синезеленых водорослей рода Microcystis // Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине. – Киев: Наукова Думка, 1968, вып.4. – С.11 –18
16. Новиков Ю.В. Использование комплексных показателей при разработке классификации водоемов по степени их загрязнения // Гиг. и сан., 1984, №6. – С.11 –13.
17. Якушко О.Ф., Мысливец И.А. Устойчивость озерных экосистем в условиях антропогенного воздействия \ История озер в СССР: Тез. Докл. VII Всесоюз. Симпоз. – Таллинн: 1993. – Т.1. – с. 205 –206.
18. Якушко О.Ф., Власов Б.П., Романов В.П. и др. Основные критерии оценки качества воды малых озер в условиях интенсивной хозяйственной деятельности // Тез. Докл. V Всес. Конф. Гидролог. Съезда. – Л.: 1986 – с. 97 –98.






Рейтинг работы: 0
Количество рецензий: 0
Количество сообщений: 0
Количество просмотров: 19
© 05.12.2018 Condorita
Свидетельство о публикации: izba-2018-2431436

Рубрика произведения: Разное -> Научная литература











1