О методах оценки экологического состояния водных объектов

УДК 504.4

О МЕТОДАХ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

В.А. Березовская

Приводятся сведения о методах оценки экологического состояния водных объектов. Показано, что надежные критерии в этом вопросе пока не разработаны.

The author provides the information on methods of evaluation of ecological condition of water bodies and proves that reliable criteria have not been developed so far.

В настоящее время все природные среды, в том числе и гидросфера, испытывают все возрастающее антропогенное воздействие. Для сохранения качества водной среды требуется строгое нормирование поступления в нее загрязняющих веществ. Для этого проводят экологическое нормирование, которое направлено на ограничение антропогенного воздействия и оптимизацию взаимодействия человека и природы.

Основной величиной экологического нормирования содержания вредных веществ в природной среде, в том числе и в водной, является предельно допустимая концентрация (ПДК), в водной среде выражаемая в миллиграммах вещества на 1 л воды (мг/л). ПДК загрязняющих веществ устанавливаются в законодательном порядке или рекомендуются органами здравоохранения для воздуха, воды, почвы, пищевых продуктов и кормов. В настоящее время установлены ПДК большого количества загрязняющих веществ для воздушной и водной среды. При этом для

водных объектов важным является, кроме ПДК, и такой показатель, как лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), который отражает приоритетность требований к качеству воды.

ПДК загрязняющих веществ устанавливаются с учетом нескольких признаков вредности, один из которых является лимитирующим, при этом для каждого вещества лимитирующий признак индивидуален [1]. В водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения важны санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический ЛПВ.

Для определения уровня загрязнения рыбохозяйственных водоемов по отдельным ингредиентам существующая система оценки использует традиционные ПДК и такое весьма аморфное понятие, как «качество воды», опирающееся в токсикологическом отношении на те же критерии ПДК. Для рыбохозяйственных водоемов вредные вещества объединяют в группы по следующим ЛПВ: токсикологическому, органолептическому, рыбохозяйственному и общесанитарному.

В водных объектах разных категорий ПДК одного и того же вещества могут иметь различные значения. Так, для питьевой воды ПДК для нефти и нефтепродуктов составляет 0,3 мг/л, а в рыбохозяйственных водоемах уменьшается до 0,05 мг/л. Это связано с тем, что мясо рыбы, которая обитает в воде, загрязненной нефтью, приобретает неприятный вкус и запах. Кроме того, нефть и нефтепродукты оказывают токсическое действие на икру и мальков рыб.

Многие исследователи считают, что оценка экологического состояния водоемов с использованием только ПДК не отражает общего состояния водной экосистемы и несовершенна с различных точек зрения [2-4 и др.]. Это связано с тем, что подавляющее большинство из них установлены экспериментальным путем для пресноводных водоемов средней широты и не могут механически переноситься на пресноводные водоемы других регионов, в частности Сибири и Дальнего Востока, где обитают другие виды, и тем более на морские водоемы.

Морские организмы характеризуются иным спектром адаптивных реакций на токсическое воздействие среды, поэтому для них необходимо определение других величин ПДК. Помимо этого, в морской среде процессы рассеивания, накопления и трансформации загрязняющих веществ имеют свои особенности. Для морских вод ПДК небольшого количества загрязняющих веществ были определены еще в 1984 г. [5]. В настоящее время разработано более 1200 рыбохозяйственных ПДК, из которых только 74 - для морских вод [6].

Для получения наиболее полной информации об уровне загрязнения В.П. Лебедев предлагает использовать обобщающие показатели качества воды [7]. Л.П. Брагинский с соавторами [2] предлагают использовать не ПДК, а КДА и КБА - коэффициенты донной и бентической аккумуляции, а для более объективной оценки использовать весь комплекс определяемых параметров, объединяемых в систему оценки уровней загрязнения водных экосистем.

В.И. Лукьяненко и М.М. Камшилов предложили другую концепцию экологических ПДК -как предельно допустимых колебаний экологических факторов водной среды абиотической и биотической природы [8, 9]. По их мнению, экологические ПДК должны характеризовать условия экологической нормы или оптимума и ограничивать диапазон изменений каждого из основных физико-химических параметров водной среды. Экологические ПДК должны дополняться токсикологическими и служить основой регламентации антропогенных нагрузок на водоем.

Другой подход к нормированию воздействия загрязняющих веществ на водные экосистемы предложили С.Д. Авилова и В.И. Авилов [10]. По их мнению, нормирование должно проводиться по-разному в зависимости от механизма воздействия загрязняющих веществ.

Ситуация усложняется еще и тем, что морские акватории почти всегда испытывают комплексное воздействие загрязняющих веществ и интегральная токсичность среды может существенно отличаться от показателей, устанавливаемых по формальным критериям, соответствующим уровням ПДК. Не так давно для совершенствования системы оценки качества вод была предложена классификация водных систем по уровням комплексной токсической загрязненности (УТЗ). Она была разработана на основе использования рыбохозяйственных ПДК, опирающихся на результаты токсикологических исследований гидробионтов [11].

В зависимости от химической природы загрязняющих веществ используют разные классификации. Степень загрязнения водоема органическими веществами оценивается по шкале сапробности, которая установливается по индикационным видам. Согласно ей водоемы или их зоны в зависимости от загрязнения органическими веществами подразделяются на полисапробные (очень сильное загрязнение), а-мезосапробные и Р-мезосапробные (среднее загрязнение), олигосапробные (чистые).

Для оценки загрязнения водоема токсичными веществами используют термин «таксоб-ность». Соответственно в зависимости от уровня загрязнения различают политаксобные (очень

сильно загрязненные), мезотаксобные (слабо загрязненные) и олиготаксобные (чистые) воды. В принципе все классификации сопоставимы друг с другом, что видно при сравнении схем токсичных и сапробных загрязнений. Практика использования различных классификаций для определения состояния загрязнения среды показывает, что все они достаточно условны и с их помощью не всегда возможно получить объективную картину экологического состояния водоема.

Для получения более объективной картины стали применять индекс загрязненности воды (ИЗВ). Он дает совокупную оценку качества вод и определяется расчетным методом по четырем загрязняющим веществам, содержание которых наиболее велико [12]. Согласно этой классификации вода по степени загрязнения подразделяется на семь классов качества: I - очень чистая, II - чистая, III - умеренно загрязненная, IV - загрязненная, V - грязная, VI - очень грязная, VII - чрезвычайно грязная. В таблице приведены значения ИЗВ для поверхностных и морских вод. Кроме этого, при чрезвычайных экологических ситуациях предлагается применять суммарный показатель химического загрязнения (ПХЗ-10) по 10 загрязняющим веществам, содержание которых превышает ПДК [13].

Соотношение индекса загрязненности воды и классов ее качества

Класс качества воды Текстовое описание Величина ИЗВ

для поверхностных вод для морских вод

I Очень чистая Менее или равно 0,3 Менее или равно 0,25

II Чистая Более 0,3 до 1 Более 0,25 до 0,75

III Умеренно загрязненная Более 1 до 2,5 Более 0,75 до 1,25

IV Загрязненная Более 2,5 до 4 Более 1,25 до 1,75

V Грязная Более 4 до 6 Более 1,75 до 3

VI Очень грязная Более 6 до 10 Более 3 до 5

VII Чрезвычайно грязная Более 10 Более 5

Контроль за состоянием морских вод верхних отделов шельфа является еще более сложной задачей, потому что прибрежные воды отличаются чрезвычайно высокой изменчивостью химического состава. Этому способствуют приливно-отливные течения, волновое перемешивание, сток пресных вод, выпадение осадков и некоторые другие природные явления. Их совместное действие часто приводит к тому, что в прибрежной зоне в одном и том же месте в разное время суток концентрации поллютантов могут значительно различаться.

В то же время получение даже самых точных данных по содержанию в прибрежных водах загрязняющих веществ часто не дает объективного представления об экологическом состоянии водоема [14, 15]. С.А. Патин указывает, что антропогенное воздействие на морские экосистемы следует трактовать как совокупное проявление деятельности, которое приводит к явным или скрытым нарушениям природной структуры и функций водных сообществ, состава и свойств их биотопов и т. д. [16]. Характеристика экосистемы, основанная только на ее абиотической составляющей, не позволяет выявить изменения исходной структуры, уменьшения биологического разнообразия и упрощения биоценозов.

Каждая экосистема характеризуется определенной способностью адаптации к загрязнению. В конкретных условиях она имеет определенный экологический резерв, или «экологическую емкость» [17], поэтому после снятия антропогенной нагрузки она не всегда возвращается к своему исходному состоянию. В результате адаптации к неблагоприятным факторам среды наиболее чувствительные виды вымирают, биологическое разнообразие уменьшается, происходит изменение функциональных и структурных характеристик природных сообществ и популяций.

Поэтому контроль за состоянием экосистемы, особенно в районах сильного антропогенного загрязнения, должен базироваться на критериях, учитывающих взаимосвязанность всех процессов. В связи с этим, по мнению Л.А. Виноградовой и ее соавторов, нормирование антропогенних нагрузок нужно осуществлять не по меркам существующих ПДК, а с учетом допустимых экологических нагрузок для всей экосистемы [3]. К этому мнению можно присоединиться, но, к сожалению, такие методы до настоящего времени не разработаны.

Литература

1. Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 240 с.

2. Эколого-токсикологическая ситуация в водной среде. Основные принципы оценки и прогнозирования / Л.П. Брагинский, Ф.Я. Комаровский, Э.Р. Щербань и др. // Гидробиологический журн. - 1989. - Т. 25. - № 6. - С. 91-101.

3. Функционирование экосистемы мелководной зоны северо-западной части Черного моря в районах дампинга грунтов / Л.А. Виноградова, В.Н. Васильева, Н.В. Дерезюк, Л.Е. Рязанова // Экологические исслед. состояния морской среды и приводной атмосферы: Тр. ГОИ. Вып. 203. -М.: Гидрометеоиздат, 1992. - С. 113-130.

4. Охрана окружающей среды / А.М. Владимиров, Ю.И. Ляхин, Л.Т. Матвеев, В.Г. Орлов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 424 с.

5. Правила охраны от загрязнения прибрежных вод морей. - М.: ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1984. - 109 с.

6. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно-безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. - М.: Роскомрыболовст-во: Мединор, 1999. - 220 с.

7. Лебедев В.Л. Граничные поверхности в океане. - М.: Изд-во МГУ, 1986. - 193 с.

8. Лукьяненко В.И. Экологические ПДК - предельно допустимые колебания естественных факторов водной среды // Экологическая физиология и биохимия рыб: Тез. докл. VII Всесоюз. конф., Ярославль, май 1989 г. - Ярославль, 1989. - С. 15-16.

9. КамшиловМ.М. Норма и патология в функционировании водных экосистем // В кн.: Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология. - М.: Наука, 1983. - С. 22-25.

10. Авилова С.Д., Авилов В.И. Оценка экологического состояния водных объектов по биохимическим показателям: Метод. указания. - М.: Наука, 1997. - 35 с.

11. Брагинский Л.П. Некоторые принципы классификации пресноводных экосистем по уровням токсического загрязнения // Гидробиологический журн. - 1985. - С. 65-73.

12. Методические указания по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. - М.: Гидрометеоиздат, 1988. - 287 с.

13. Критерии оценки экологической обстановки // Зеленый мир. - 1994. - № 11. - С. 7-11; № 12. - С. 8-11; № 13. - С. 12-14; № 14. - С. 6-9.

14. Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Макрофитобентос Авачинской губы и его антропогенная деструкция. - Владивосток: Дальнаука, 2001. - 208 с.

15. Березовская В.А. О надежности применения гидрохимических и гидробиологических методов для оценки экологического состояния прибрежных вод // Изв. высш. учеб. заведений (Северо-Кавказский регион). - Новочеркасск, 2004. - С. 102-107.

16. Патин С.А. Экологические проблемы освоения нефтегазовых ресурсов морского шельфа. - М.: Изд-во ВНИРО, 1997. - 350 с.

17. Израэль Ю.А., Цыбань А.В. Об ассимиляционной емкости Мирового океана // ДАН СССР. - 1983. - Т. 272. - № 3. - С. 702-705.