Критерии состояния водной среды

 

Вода, необходимая для удовлетворения ежедневных потребностей, должна быть свободна от микроорганизмов и ве­ществ, представляющих угрозу для здоровья человека. Среди факторов, обеспечивающих существование людей, наиболее бы­стро и опасно загрязняется питьевая вода. По некоторым оцен­кам, истощение запасов пресных вод произойдет раньше, чем топливных ресурсов. В современных условиях среднее удельное водопотребление в городах и населенных пунктах составляет око­ло 250 л/сут на человека.

Основное требование к гидроэкологическим критериям и показателям состояния водной среды — это доступность исход­ных данных и их высокая информативность в отношении здо­ровья и жизнедеятельности людей, а также функционирования водных и околоводных организмов. Одно из важных требований сохранения в водоемах необходимых условий существования экосистем при хозяйственном использовании рек — обеспечение в них экологического стока. Необходимым условием сохранения здоровья населения, эстетического и рекреационного потенци­ала, обеспечения рыбопродуктивности водоемов является высо­кое качество вод. В настоящее время разрабатываются методы оценки качества воды на основе исследования патофизиологиче­ского состояния рыб. Как известно, многие физиологические системы у рыб и теплокровных животных сходны, что позволяет предполагать последствия загрязнения токсичными веществами водной среды и для здоровья человека.

Существующие стандарты и нормативы качества воды раз­личны для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-быто­вого водопользования и рыбохозяйственного назначения. Для водоснабжения населения качество воды определяется по сле­дующим критериям: содержание взвешенных частиц, поверхно­стные плавающие примеси, запахи, привкусы, окраска, темпера­тура, концентрация ионов водорода (рН), минеральный состав, растворенный кислород, биохимическая потребность в кислоро­де, возбудители заболеваний, ядовитые вещества.

Критерии и показатели состояния вод базируются на оценке систематического (не менее года) поступления в водные объекты загрязняющих веществ и накопления их в донных осадках и ор­ганизмах; присутствия в воде канцерогенов, возбудителей ин­фекционных заболеваний; несоответствия санитарно-гигиениче­ским требованиям качества потребляемой населением воды. Для оценки экологического состояния поверхностных вод использу­ются уровни загрязнения особо опасными токсическими вещест­вами: нефтью и нефтепродуктами, фенолами, синтетическими поверхностно-активными веществами (СПАВ), фосфор- и хлорорганическими соединениями (ФОС, ХОС), тяжелыми металла­ми, а также отклонения от гидрохимических, гидробиологиче­ских, микробиологических нормативов.

Следует отметить миграцию ртути из воздушной среды в водные объекты. Из воздушной среды ртуть вымывается на земную поверхность, а затем поверхностным стоком попадает в водоемы. В них под влиянием микроорганизмов соединения ртути трансформируются в высокотоксичные органические фор­мы (метилртуть), способные вызвать отравление при попадании в организм животных и человека.

Индикатором техногенного воздействия на реку выступают донные отложения, поскольку в них идет формирование литогеохимических аномалий. Концентрация загрязняющих химиче­ских элементов размером меньше 0,02 мм (глинистые и илистые частицы) в наносах зачастую превышает их содержание в речной воде в 5—10 раз. Поэтому в общей системе наблюдений за состо­янием водной среды проводятся исследования донных отложе­ний. Большую токсикологическую опасность для водорослей, фитопланктона представляет загрязнение водоемов тяжелыми металлами (кадмий, медь, хром, ртуть, свинец, цинк, никель).

Надежный способ определения уровня токсической загряз­ненности водной среды — биотестирование. К достоинствам биотестирования относят сравнительно быстрое получение ин­формации. О крайне негативном качестве воды свидетельствует мгновенная или в течение 1—2 ч полная гибель тест-культуры дафний (низших ракообразных), о весьма неблагополучном сос­тоянии — гибель свыше 50% тест-культуры в течение 24 ч. Смертность дафний, не превышающая 10%, может рассматри­ваться в качестве относительно удовлетворительного геоэколо­гического состояния водоема.

Динамика и последовательность развития стрессовых эф­фектов в водных экосистемах, как правило, такова:

• биохимические проявления, поведенческие реакции, фи­зиологические реакции, клеточные аномалии, нарушения энер­гетического баланса, тканевые аномалии (часы, сутки, недели);

• снижение скорости роста, уменьшение размеров, болезни, нарушения процесса размножения, изменение численности, сни­жение видового разнообразия, деградация биотопов и биоцено­зов (месяцы, сезоны, годы).

В начале деградации экосистемы обрываются связи между элементами, затем изменяется видовой состав, далее падает уро­вень функционирования экосистемы в целом.

Патологические изменения в организме рыб, занимающих верхний уровень в трофической системе водоема, позволяют оп­ределить степень токсичности водной среды, оценить кумуля­тивные эффекты, а также сформировать представление о потен­циальной опасности группы веществ, поступающих в водоем, и для человека. Поэтому в оценках геоэкологических последст­вий загрязнения вод предпочтение отдается исследованию рыб на уровне организма.

Весьма информативен в конце зимнего сезона рН снеговых вод, характеризующий концентрацию ионов водорода и показы­вающий кислотность или щелочность воды, позволяя получить сведения о загрязненности всей толщи снежного покрова. Изме­нение величины рН водной среды оказывает отрицательное влияние на водные организмы, которое проявляется при значе­ниях рН ниже 6,0, когда гибнут ракообразные, улитки, моллю­ски, лосось, форель, плотва, сиг, хариус и др. Полностью рыба в водоемах погибает при значениях рН ниже 5,0.

Качество воды большинства водных объектов в России не отвечает нормативным требованиям. По многолетним наблюде­ниям за динамикой качества поверхностных вод установлена тенденция увеличения проб с высоким уровнем загрязненности воды (более 10 ПДК) и количества случаев экстремально высо­кого содержания (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах. Регламентация качества воды на основе ПДК не справляется с задачей охраны экосистем водоемов в силу вза­имного усиления элементов при комплексном загрязнении вод. Например, комбинация Zn, Си, Сг для рыб во много раз токсич­нее, чем каждый элемент в отдельности.

Содержание хлорорганических пестицидов, наиболее опас­ных для водных организмов, превышает допустимую норму в 20% проб воды таких рек, как Печора, Мезень, Сев. Двина, Онега, Днепр, Дон, Терек, Волга, Урал, Обь, Енисей, Амур.

Состояние используемых поверхностных и подземных вод и систем централизованного водоснабжения не может гарантиро­вать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (ни­зовья Волги, Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Се­вера) оно достигло опасного уровня для здоровья населения. Проблематично использование воды из Чебоксарского и Брат­ского водохранилищ, поскольку в выловленных в ни хлеще и щуке обнаружены ртутные соединения.

Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в во­доисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно-неблагоустроенных населенных мест, сельскохозяй­ственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период ве­сеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование питьевой воды, что небе­зопасно для здоровья населения вследствие образования хлорорганических соединений.

Качество питьевой воды, подаваемой населению, практиче­ски не улучшается. Около 22—23% исследованных проб не отве­чают гигиеническим требованиям, а 12—13% — по микробиологическим показателям. В России обеспеченность водопроводами населенных пунктов от их общего числа следующая: из 1078 го­родов — 98%, из 1686 поселков городского типа — 86%, из 33 527 сельских поселений — 22%. Из децентрализованных источников воду для питья берет 1/3 населения. Анализ воды из таких источ­ников показал, что 28% проб из числа исследованных не отвеча­ют гигиеническим требованиям по санитарно-химическим, а 29% — по бактериологическим показателям. В целом, около 50% населения России использует для питья воду, не соответст­вующую гигиеническим требованиям по различным показате­лям. Особенно тяжелое положение сложилось в Архангельской, Калининградской, Калужской, Курской, Ростовской, Томской, Ярославской областях, Приморском крае, Дагестане, Калмыкии и Карачаево-Черкесии.

Неблагополучно состояние многих водных объектов в мес­тах отдыха населения. Геоэкологическое состояние морских бас­сейнов оценивается по степени загрязнения морской воды токсичными веществами, нарушению биопродуцирования гидробионтов, негативному влиянию на человека и его хозяйствен­ную деятельность. Судя по опубликованным данным, нефтяны­ми и ароматическими углеводородами, тяжелыми металлами, пестицидами (уровень ПДК превышает в десятки раз) загрязне­ны воды прибрежных районов Азовского и Черного морей. За­грязнены Калининградский залив Балтийского моря (фенолы, медь — от 3 до 5 ПДК), Кольский залив Баренцева моря (нефте­продукты — до 8 ПДК), прибрежные зоны Охотского и Японско­го морей (фенолы, цинк — от 3 до 5 ПДК). Воды Каспия загряз­нены нефтью и нефтепродуктами — от 3 до 5 ПДК (ПДК на со­держание нефти в воде — 0,05 мг/л). В последнее время ежегодно в Каспий поступает свыше 1 млн. тонн нефти из раз­личных источников. В Южном и Среднем Каспии отмечаются «кочующие» нефтяные поля площадью до 800 км², что может влиять на снижение испарения, усиливая, таким образом, повы­шение уровня Каспийского моря.

Загрязнению подвергаются не только поверхностные, но и подземные воды. Выявлено около 1800 очагов загрязнения под­земных вод, из которых ³Д приходится на европейскую часть России. Зарегистрировано 70 загрязненных питьевых водозабо­ров, в том числе в Каменск-Шахтинском, Орле, Тамбове, Туле, Уфе и других городах, где отмечено ухудшение качества воды. Загрязнение на 320 водозаборах связано с деятельностью пред­приятий черной и цветной металлургии, производства удобре­ний, химической и нефтехимической промышленности. Основ­ными источниками загрязнения пресных подземных вод на региональном уровне являются накопители промышленных отходов, закачка загрязненных вод в глубокие горизонты горных пород, инфильтрация загрязнений с промышленных и селитебных тер­риторий, фильтрация из загрязненных рек, а также воздушные выпадения микрокомпонентов техногенного происхождения. Наиболее распространены химическое и бактериальное загряз­нения.

Обратим внимание на результаты исследования качества грунтовых вод вдоль автострад и железнодорожных магистра­лей. Так, в Тверской области концентрации нитратов, сульфатов и хлоридов в грунтовых водах вдоль автострад и местных авто­дорог (в полосе 30 м) превышают в 3—20, 5—12 и 2—3 раза содер­жание этих компонентов в водопунктах, расположенных на уда­лении. Например, в грунтовой воде колодца, находящегося в 25 м от автодороги обнаружено 63,8 NO_s (при ПДК — 45 мг/л), 320 Сl (при ПДК — 350 мг/л) и 60 мг/л SО₄, а в грунтовой воде колодца, расположенного в той же деревне, но в 50 м от дороги, содержание этих же компонентов составляло 19,7; 99 и 35 мг/л соответственно. Установлено также, что загрязнены грунтовые воды в зоне до 100 м вдоль трассы железной дороги Москва-Санкт-Петербург.

В соответствии с состоянием водных экосистем дается сле­дующая градация оценки качества вод: чистая, слабо загрязнен­ная, умеренно загрязненная и грязная. При геоэкологической ха­рактеристике водной среды принимается, что если свойства во­ды отвечают условиям существования и воспроизводства наиболее чувствительных водных организмов, то качество вод можно считать соответствующим требованиям и для сохранения здоровья человека. В «Основах водного законодательства Рос­сийской Федерации» содержатся обязательные для всех пред­приятий, учреждений и граждан общие положения о порядке ис­пользования и охраны рек, озер, морей, водохранилищ и других поверхностных и подземных водных объектов.

Предельно допустимая концентрация вредных веществ в во­де — гигиенический норматив, положенный в основу современно­го водно-санитарного законодательства. Нормативы ПДК (мг/л) разработаны почти для всех возможных веществ, поступающих в водоемы. Уместно отметить, что 1 л нефтепродуктов, попадаю­щий в водоем, выводит из водопотребления 1 млн. л воды.

Недостаток в пресной воде уже ощущается на 60% площади суши. Ряд стран (Алжир, Нидерланды, Сингапур и др.) исполь­зуют привозную воду, во многих странах работают опреснители морской воды. Около 80% всех случаев заболеваний в развиваю­щихся странах связано с употреблением воды, не отвечающей санитарным нормам. От заболеваний, вызванных потреблением за­грязненной воды, ежедневно в мире умирает 14—30 тыс. человек. По данным ВОЗ, около 1,5 млрд. человек испытывают нехватку безопасной питьевой воды и около 3 млрд. человек не имеют до­ступа к адекватным системам канализации (условия, имеющие серьезные последствия для устойчивого развития). Нехватка во­ды может также иметь неблагоприятные последствия для обес­печения продуктами питания. По некоторым оценкам, для улуч­шения ситуации с питьевой водой в мире необходимо порядка 30 млрд. долл. в год.