Оцінка динаміки якості поверхневих вод басейну р. Дніпро

Реферат на тему:

Оцінка динаміки якості поверхневих вод басейну р. Дніпро






Стратегічне планування є головним механізмом екологічного управління природоохоронною діяльністю. Основною організаційною формою при цьому виступають екологічні програми різного рівня (від місцевих до Національних та Міжнародних). Прикладом такої програми в Україні є "Національна програма екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води" [1].

Українська частина басейну Дніпра має складні екологічні проблеми. Водами Дніпра забезпечується біля 30 млн жителів України і приблизно 75% сільськогосподарського землекористування. Біля 80% водних ресурсів України складають ресурси Дніпра, понад 10 тис. підприємств використовують його води. У басейні функціонують біля 50 великих зрошувальних систем і чотири атомні станції. Тривале інтенсивне водокористування, розвиток багатьох галузей промисловості призвели до того, що спроможність до самоочищення природної системи басейну порушена. Щорічно в басейні Дніпра забирається біля 17 км3 води й у водні об'єкти надходить приблизно 8 км3 стічних вод, що містять багато забруднюючих речовин. Це позначається на якості не тільки поверхневих, але і підземних вод. Як відомо, підприємства окремих галузей господарства скидають специфічні забруднюючі речовини. Наприклад, підприємства хімічної промисловості: важкі метали, феноли, ртуть, фтор і т.ін.; чорної металургії: феноли, нафтопродукти, завислі речовини, іони хлоридів, заліза, сульфатів і т.ін. Агресивність промислових стоків велика, а тільки підприємства хімічної промисловості басейну за рік скидають біля 400 млн.м3 неочищених вод [2].

Розв'язання накопичених протягом тривалого часу екологічних проблем у басейні Дніпра потребує значних фінансових ресурсів. Для раціонального використання коштів необхідно визначити пріоритетні завдання та відпрацювати ефективні та економічно вигідні рішення і етапи їх реалізації.

Вирішення завдань "Національної програми…" вимагає активізації усіх видів ресурсів, в тому числі і науково-технічного потенціалу [4].

Інформаційне забезпечення процесів планування, реалізації, моніторингу та оцінки ефективності екологічних програм (регіональних, локальних та басейнових) повинно інтегрувати в першу чергу дані, що стосуються різних аспектів суспільного розвитку – економічних, соціальних та екологічних. При цьому необхідно також враховувати дані та інформацію, що відображають різні суб"єктивні погляди учасників процесу планування та реалізації програм [5].

Екологічні показники з точки зору аналізу ефективності реалізації завдань "Національної програми…" є результуючими всієї водоохоронної діяльності і достатньо об"єктивно відображають зміни екологічного стану як окремих його ділянок, так і басейну в цілому.

Інтегроване управління водними ресурсами є ключовим моментом у реалізації екологічної політики країни: інтеграція природоохоронних програм різних організаційних структур, інтеграція системи моніторингу, інтеграція інформаційних потоків тощо.

Однією з головних задач інтегрованого управління водними ресурсами є екологічне оздоровлення водних джерел, розв'язання конфліктів між інтересами водокористувачів, які мають різні системи вимог.

При впровадженні екологічних імперативів в управління водоохоронною діяльністю крім врахування різних вимог водокористувачів доцільно також враховувати належність об'єкту управління до природної чи господарської ланки кругообігу води.

Збереження природного стану екосистем та їх різноманіття у природних ланках кругообігу води повинно бути головним пріоритетом водоохоронної діяльності в межах річкового басейну. В той же час водоохоронна діяльність в водогосподарських комплексах повинна бути спрямована на підтримку такого стану екосистем (штучно створених водних об’єктів), який би забезпечував можливість відновлення якості води, що відповідає технологічним вимогам первинних та вторинних водокористувачів та якості води, необхідної для відтворення життєвого середовища екосистем [3].

Забезпечення відновлення та збереження сталого функціонування екосистем водних об'єктів, якісного водопостачання, екологічно безпечних умов життєдіяльності населення і господарської діяльності, захист водних ресурсів від забруднення та виснаження можливе лише за умов впровадження реалістичного підходу до розв'язання екологічних проблем з визначенням пріоритетних дій та їх цільової спрямованості. Однією з умов досягнення екологічної безпеки водних екосистем є розробка та впровадження у господарську практику комплексу регіональних екологічних нормативів, вимог, правил, а також створення геоінформаційних систем підтримки прийняття управлінських рішень.

Екологічну оцінку динаміки якості води річок та водосховищ басейну Дніпра було виконано за періоди: 1987 рік - як близький за рівнем водності до середньо-багаторічного рівня водозабезпеченості басейну; 1992 рік - як початок кризових явищ у економіці країни; 1997-1999 роки - як період реалізації програм оздоровлення басейну Дніпра.

Екологічна оцінка якості води річок басейну Дніпра виконана за «Методикою екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями» (1998). Для розрахунків екологічних індексів якості вод використовувалися дані Укрдержкомгідромету.

Аналіз екологічного стану поверхневих вод басейну у 1987 році виконувався на 109 контрольних створах 40 водотоків за 55 параметрами водного середовища, а у 1992 році - на 103 створах 41 водотоку за 44 параметрами. Як вже відмічалось, надійність оцінки якості вод залежить від надійності екологічної інформації, яка використовується. Нажаль, у різні роки істотно змінюється як кількість пунктів, так і перелік параметрів контролю якості води та строки і періодичність відбору проб, що не може не впливати на результати аналізу екологічної ситуації. Проте, достатньо великий обсяг інформації дозволяє з певним ступенем надійності оцінювати стан поверхневих вод басейну в цілому.

Результати водогосподарської (за рибогосподарськими нормативами) та екологічної оцінки якості води річок свідчать про те, що екологічний стан водотоків басейну в цілому в 1987 році був кращим, ніж у 1992. У якості інтегральної водогосподарської оцінки використано коефіцієнт забрудненості. Розрахунки виконано за офіційно затвердженою методикою "Рекомендации по применению обобщенного показателя для оценки уровня загрязненности природных вод - коеффициента загрязненности" (1982 р.) У якості базових нормативів використано рибогосподарські ГДК забруднюючих речовин, як більш жорсткі. Аналіз цих результатів свідчить про те, що коефіцієнт забрудненості поверхневих вод (КЗ) у 1992 році як і екологічний індекс був вищим у порівнянні з 1987 роком.

У 1987 році більшість пунктів контролю басейну Дніпра (37,6% створів) за екологічним індексом, розрахованим за середніми значеннями показників, можна було віднести до ІІІ категорії («досить чисті води»); а у 1992 році кількість пунктів такої категорії дорівнювала лише 17,5%. У 1987 році в 34,9% створів  якість води виходила за межі ІІІ категорії (тобто ці води відносилися до категорій забруднених), а в 1992 році кількість таких створів дорівнювала 54,4%. Відповідно, за екологічним індексом, розрахованим за найгіршими значеннями показників у 1987 р., більшість створів (49,5%) можна було віднести до III-IV категорії, а у 1992 році 52,4% створів - до IV-V категорії. 

Динаміка якості вод водосховищ дніпровського каскаду виражена не так яскраво, як це спостерігається у річках басейну Дніпра. Проте якість води водосховищ у 1992 році була гіршою у порівнянні з 1987 роком. Зокрема у 1987 році за максимальними значеннями екологічного індексу до категорії "чистих вод" відносилось 53,1% пунктів спостережень, а у 1992 році - лише 35,6%.

Необхідно звернути увагу на те, що за узагальненими екологічними індексами можливо оцінити лише загальну екологічну ситуацію. Для розуміння того, які саме складові екологічного індексу зазнали змін, необхідно розглянути динаміку блокових індексів якості води. При екологічній оцінці найбільш суттєвим є значення індексу трофності, що пов'язане з великою кількістю показників, за якими він розраховується, та особливостями функціонування водних екосистем басейну (для річок басейну характерна природна висока трофність). Достатньо високі значення показників індексу сольового блоку для деяких південних районів пов'язані з певними недоліками "Методики ..." за якою проводились розрахунки. Для цих вод характерною (природною) є висока мінералізація у зимовий період, що завищує оцінку ступеню забрудненості вод за показниками сольового складу. Саме тому доцільно розробити спеціальну шкалу якості даної категорії вод (перехідних між прісними та солонуватими).

Співставлення даних дозволяє зробити висновок про те, що у 1992 році екологічна оцінка якості води річок басейну Дніпра за блоковими індексами (розрахованими як за середніми значенням, так і за найгіршими) свідчить про погіршення у порівнянні з 1987 роком якості води перш за все за показниками сольового складу та токсичної дії. 

При виконанні порівняння між окремими часовими періодами використовувались середні значення індексів (інтегральних та блокових). Слід зауважити, що такий підхід до порівняння часових рядів має очевидні недоліки. Втім, оскільки, по-перше, ряди даних за 1997-1999 рік мають достатню довжину (20-30 спостережень на кожний пункт контролю), та по-друге, цей період порівнюється з двома суттєво відмінними роками (1987 та 1992), це до певної міри виправдовує саме такий спрощений підхід, що базується на моделі варіаційної статистики.

Аналіз екологічної інформації дозволяє зробити висновок про те, що за період з 1987 по 1992 рік якість води у 64,58% пунктів залишилась без змін, за окремими показниками складу поверхневих вод покращалась у 20,14% пунктів, та у 15,28% стала гіршою.

За період з 1992 по 1999 рік без змін якість води збереглася у 46,15% пунктів, стала кращою у 53,15% та лише у 0,7% пунктів стала гіршою.

Порівняння зміни екологічного стану з 1987 року по 1999 рік свідчить про те, що у 31,47% пунктів якість води залишається без змін, покращання якості води спостерігається у 58,04% пунктів спостережень. Погіршення якості води зафіксовано у 10,49% пунктів.

Таким чином з 1992 по 1999 рік спостерігається тенденція до покращання екологічного стану басейну р.Дніпро. Особливо необхідно підкреслити, що ця тенденція висвітлюється у порівнянні і з 1987 роком, що дозволяє з достатньою мірою впевненості говорити про обгрунтованість даного висновку, так як за цей період спостерігалися різні кліматичні умови. Певним чином на зміні екологічної ситуації у басейні р. Дніпро позначилась загальна тенденція до зниження антропогенного навантаження через спад виробництва в Україні. В той же час погіршення екологічного стану в ряді пунктів басейну р. Дніпро потребує спеціального розгляду для виявлення причин погіршення та тлі загальної тенденції до покращання. Потребує також аналізу відсутність зміни якості води майже у 32% пунктів контролю.

Аналіз динаміки значення індексу за сольовим складом поверхневих вод басейну р. Дніпро в період з 1987-1999 рр. свідчить про те, що різке погіршення у 1992 році та покращання у 1999 році якості води за цією характеристикою може бути пов'язане зі зміною водності у досліджувані періоди. За період з 1987 по 1992 рік без змін за цим показником залишилося 54,86% пунктів контролю, якість води покращалась у 4,86% пунктів, погіршення якості води за цим показником відмічається у 40,28% пунктів контролю. Зміна екологічного індексу за сольовим складом в період з 1992 по 1997-1999 роки носить зовсім інший характер. При майже незмінній кількості пунктів, в яких якість води залишилася без змін (58,16%), поліпшення спостерігається вже у 43,03% пунктів, а погіршення - лише в 1,42% відсотків. Порівняння екологічного індексу за сольовим складом між 1987 та 1997-1999 роками свідчить, що в цьому випадку без змін залишилося 60,28% пунктів, погіршення екологічного стану - у 23,4%, поліпшення - 16,31% пунктів контролю. Тобто у цілому за показниками сольового складу якість води за досліджуваний період, хоча і зазнавала суттєвих змін (коливань), але у цілому залишилась майже на одному і тому ж рівні.

Зміна індексу за еколого-санітарними (трофо-сапробними) критеріями у порівнянні з сольовим індексом менш значна. Спостерігається загальна тенденція до збільшення пунктів, у яких відмічається покращення якості води. В той же час залишається значний відсоток пунктів, у яких позитивні зміни не відбуваються. Це може бути пов'язано як з високими фоновими значеннями складових цієї характеристики, так і з незадовільною роботою очисних споруд.

За період з 1987 по 1992 рік відбувалися наступні зміни за еколого-санітарними критеріями: без змін залишалася якість води у 68,06%, погіршення відмічалося у 6,25%, поліпшення - 25,69% пунктів контролю.

За період з 1992 по 1997-1999 роки покращення екологічного стану відмічається вже у 36,11% без змін залишається у 51,39% пунктів, в той же час погіршення якості води відмічається вже у 12,5%.

Зміни якості води в окремих пунктах не носять систематичного характеру. Так в пунктах, які в період з 1987 по 1992 роки характеризувалися покращенням якості води, у наступний період (з 1992 по 1997-1999 роки) часто якість води погіршувалась. Незважаючи на це загальна тенденція зміни якості води за цим показником є виразно позитивною. Порівняння екологічного стану 1987 з 1997-1999 роками дає таки результати: "без змін" - 54,86%, "стало гірше" - 0,69%, "стало краще" - 44,44%. В той же час, абсолютні значення цього блокового екологічного індексу залишаються дуже високими.

За період з 1987 по 1992 рік відбувалося погіршення екологічного стану поверхневих вод басейну р. Дніпро за показниками токсичної дії. Починаючи з 1992 року якість води за цими показниками суттєво покращала. Без змін залишилась якість води лише у 20,98% пунктів, в той же час як покращення було зафіксовано у 72,73% пунктів контролю. 

Порівняння за цим індексом екологічного стану поверхневих вод басейну р. Дніпро у 1987 та 1999 роках свідчить про стійку тенденцію до покращення за показниками цього блокового індексу та обгрунтованість цього висновку. Але перед тим, як робити оптимістичні висновки варто зважити на наступне.

Основний "внесок" в такі позитивні зміни робиться ділянками басейну з найбільш розвинутою промисловістю (так званий Дніпропетровсько-Запорізький коридор). Тобто ті райони на рівень забрудненості вод річок яких спад виробництва позначився найбільшою мірою. Втім очевидно, що коли подібні позитивні зміни не пов'язані з природоохоронною політикою та реалізованими природоохоронними заходами, загроза "відновлення" попереднього стану забрудненості ніякою мірою не усунена і вона буде збільшуватись по мірі стабілізації та відновлення обсягів виробництва промисловості.

Необхідно враховувати і те, що за останні роки відбувається деяке зменшення частоти відбору проб та кількості параметрів, за якими виконуються спостереження, що може певним чином впливати на абсолютні величини індексу.

Виконання оцінки екологічного стану поверхневих вод у басейні р. Дніпро за офіційно діючою "Методикою..." дає дещо усереднену інформацію, яка в деяких випадках приховує наявність погіршення якості води за окремими показниками за рахунок покращення інших. Саме тому були виконані розрахунки екологічних індексів та їх складових (блокових індексів) за модифікованою методикою з урахуванням найгірших значень показників. Розрахунки за модифікованою методикою показали, що у 1987 р. майже 48% пунктів контролю мали інтегральний екологічний індекс більше 6. У 1992 році кількість таких пунктів складала вже 53,47%, а у 1997-1999 рр. - лише 34,03%. Таким чином, висновок про тенденцію до покращання екологічного стану у басейні р. Дніпро підтверджується при проведенні розрахунків за модифікованою методикою. В цілому ж загальна характеристика екологічного стану у цьому випадку більш "песимістична". Найбільш незадовільна екологічна ситуація при використанні цієї методики спостерігається при оцінці за показниками еколого-санітарного (трофо-сапробного) індексу. Пункти, що характеризуються найбільшими значеннями, розташовані достатньо мозаїчно і знаходяться як у південній, так і у північній частинах басейну. При загальній тенденції до покращання екологічного стану басейну р.Дніпро кількість пунктів, у яких значення індексу за еколого-санітарними показниками перевищує 6,0 залишається у 1997-1999 роках на рівні 34,72%. Аналіз зміни екологічного стану поверхневих вод басейну р. Дніпро за індексом показників токсичної дії свідчить, що кількість пунктів, де значення індексу менше 4, зростає за період з 1987 р. по 1992 р. з 2,08% до 11,11% та до 38,89% у 1997-1999 рр. Цей факт підтверджує висновок про загальне покращення токсикологічної ситуації у басейні р. Дніпро, особливо у період з 1992 по 1997-1999 роки.

Таким чином, оцінка динаміки якості поверхневих вод басейну р. Дніпро за період з 1987 року по 1999 рік свідчить про наявність загальної тенденції покращення екологічного стану якості поверхневих вод басейну за інтегральними показниками. 

В той же час, слід підкреслити, що використаний метод оцінки і порівняння якості вод дозволяє зробити лише загальні ("для басейна в цілому") висновки. Метод був обраний цілком свідомо, оскільки він менше, порівняно з більш "тонкими" методами та статистичними моделями, залежить від якості вихідних даних, та, з іншого боку, дозволяє робити статистично обгрунтовані висновки за рахунок використання великих обсягів вихідної інформації. При цьому, при аналізі та інтерпретації результатів розрахунків слід постійно мати на увазі, що даний метод дозволяє говорити лише про загальну тенденцію для всього басейну; в той же час висновки по окремим ділянкам та пунктам контролю слід робити дуже обережно, оскільки даний метод пристосований саме для великих масивів даних, при обробці яких окремі похибки в оцінці стану якості вод в окремих пунктах спостереження усереднюються, і за рахунок цього загальна тенденція виявляється достатньо достовірно (за принципом великих чисел).

З цієї точки зору виконану роботу слід вважати як перший (початковий) етап більш глибокого аналізу екологічного стану басейну ріки Дніпро, чинників впливу на нього та ефективності заходів, які реалізуються в межах Національної програми та окремих регіональних програм. Особливо це стосується тих пунктів контролю та басейнів приток Дніпра де на фоні загальної тенденції до покращення якості води спостерігається погіршення або стабільно низькі значення екологічних індексів. 

Наведені в цьому розділі результати є однією з перших спроб використання "Методики оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями ..." саме для оцінки динаміки якості вод по роках в масштабі великого басейну. Використання комплексних оцінок (екологічних класифікацій), коефіцієнта забрудненості, екологічного індексу та його блокових складових тощо) дозволяє узагальнити великі обсяги екологічної інформації та отримати інтегровану оцінку динаміки екологічного стану як водного басейну у цілому, так і окремих його ділянок. 

Слід зазначити, що у цілому "Методика ..." виявилась цілком придатною, зважаючи на результати, які, по-перше, дуже наочні, а по-друге, досить легко піддаються змістовній інтерпретації. 

Надійність цієї оцінки залежить як від якості вихідної інформації, так і від розробленості методів, що використовуються. Розрахунки, виконані з використанням "Методики екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями" показали, що ця методика потребує цілого ряду уточнень. Зокрема:

- в "Методиці..." відсутні чіткі вимоги до статистичної обробки вихідної інформації (вимоги до обсягів вихідної інформації, порядок використання статистик типу середніх значень тощо, методи побудови інтервалів достовірності навколо точкових оцінок тощо);

- у складі "Методики ..." відсутній блок, який би чітко визначав порядок її використання при вирішенні задач оцінки динаміки стану водних об'єктів, що ускладнює її систематичне використання у якості стандартного інструменту оцінки;

- потребує уточнення оцінка забруднення вод, перехідних до солонуватих, а також деяких інших показників, при екологічній оцінці яких бажано враховувати високий рівень природних фонових значень концентрацій;

- для більш тонкої оцінки стану та динаміки якості поверхневих вод можна запропонувати введення деяких додаткових блокових індексів, які б враховували реальну структуру забрудненості водного об'єкту.

Виконання даної роботи виявило дуже низький рівень контролю якості вихідних даних що надаються з місць. Проведений аналіз показав, що до 20% записів наданої бази даних містять у собі або очевидно помилкові, або сумнівні значення за одним чи більше показниками, що так чи інакше призводить до можливих похибок у висновках, навіть при використанні стійких статистичних методів обробки даних. Це, у свою чергу, може призвести і до невиправданих економічних втрат внаслідок недостатньої обгрунтованості управлінських рішень. 

Першою очевидною причиною низької якості вихідної екологічної інформації є відсутність відповідної системи контролю якості вихідних даних, аналізу їх внутрішньої цілісності, наявності протиріч між окремими гідрохімічними, фізичними та біологічними показниками. Другою причиною можна назвати низький рівень використання цих даних для прийняття управлінських рішень. 

На сьогодні в Україні не впроваджений чіткий регламент підготовки (у тому числі аналізу достовірності) та надання вихідної інформації для прийняття управлінських рішень та аналізу ефективності реалізації водоохоронної політики та окремих водоохоронних заходів.

Проблема якості інформаційного забезпечення має, окрім організаційного, також і науковий аспект. Мова йде про розробку та впровадження сучасних ефективних комп'ютеризованих методів обробки інформації з метою виявлення існуючих можливих помилок в інформації та залученні висококваліфікованих експертів для прийняття висновків щодо їх виправлення, або вилучення. Очевидно, що вирішенню проблеми сертифікації даних державної системи моніторингу якості природних вод, як основи для прийняття управлінських рішень, слід надати найбільшого пріоритету.

Для більш об'єктивної оцінки екологічного стану необхідно виконати роботу по вдосконаленню програми екологічного моніторингу, яка зараз не включає важливі з екологічної точки зору показники. Потребує також корегування і регламент проведення спостережень з метою урахування не лише водогосподарських, але і екологічних аспектів.

Для характеристики стану водних ресурсів басейну р.Дніпро недостатньо лише водогосподарської оцінки якості води (вона не диференціює стан тих водних об'єктів в яких не спостерігається перевищення ГДК та обмежена лише тими показниками, для яких встановлені величини ГДК). Екологічна оцінка дозволяє не лише оцінити якість води, але і умови її формування, що особливо є важливим для вирішення проблеми екологічного оздоровлення. 

Використання картографічного методу надання інформації дозволяє достатньо оперативно оцінювати загальну ситуацію в басейні та виділяти території, що потребують першочергового втручання.

Оцінка екологічного стану поверхневих вод окремих басейнів (як це показано на прикладі р.Дніпро) може використовуватись в цілому для басейну, для окремих регіонів та пунктів, за всім переліком параметрів, що контролюється, по блоках, за окремими показниками в залежності від необхідної деталізації екологічної інформації. 





Список літератури

1. Національна програма екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води, Затверджена Постановою Верховної Ради України від 27 лютого 1997 року, Київ, 1998. - 79с. 2. Васенко А.Г., Дронова Е.Л.,.Горленко И.А,.Руденко Л.Г. Проблемы Большого Днепра и мероприятия по охране окружающей среды. // глобальные и региональные изменения климата и их природные и социально-экономические последствия. –М.: ГЕОС, 2000. – С. 191-194. 3. Национальный доклад о состоянии окружающей природной среды на Украине в 1996 г. Киев, 1998. -  96 с. 4. Васенко О.Г. Науково-технічне забезпечення національної програми екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води. Український географічний журнал №3 (27) 1999. - С. 44-51. 5. Васенко О.Г., Станкевич П.П., Голян Н.В.. Сучасні принципи управління екологічними даними та розвиток національної системи моніторингу поверхневих вод. //Проблеми охорони навколишнього природного середовища та техногенної безпеки: Зб. наук. пр./ УкрНДІЕП. С., Харків, 2000. -  С.10-29.