Оптимизация качества и уровень безопасности пресных вод Республики Тыва

2. Акулов А., Леонтьев Д. Индуцированная неспецифическая устойчивость растений: история и современность. - Х.: Изд-во ХНУ им. В.Н. Каразина. - 37 с.

3. Булыгин С.Ю. Микроэлементы в сельском хозяйстве. - Изд. 3, доп. и перераб. - Днепропетровск, 2007. - 100 с.

4. Бухало А.С. Высшие съедобные базидиомицеты в чистой культуре. - Киев: Наук. думка, 1988. - 47 с.

5. Вардья П.Н. Роль меди в обмене веществ ячменя // Микроэлементы в сельском хозяйстве и медицине. - Киев: Гос. изд-во с.-х. лит. Укр сСсР, 1963. - 690 с.

6. Участие микроэлементов в обмене веществ растений / П.А. Власюк, В.А. Жидков, В.И. Ивченко [и др.].

- М.: Наука, 1983. - 38 с.

7. Маленев Ф.Е. Микроэлементы в фитопатологии. - М.: Сельхозиздат, 1961. - 120 с.

8. Миесерова С.И., Садименко П.А., Ткачева В.А. Микроэлементозы. - Ростов н/Д, 1977. - 160 с.

9. Custers J.H. Engineering disease resistance in plants: дис. Custers Je^me H.H.V. - W., 2007. - 182 s.

10. Durrant W.E., Dong X. Systemic acquired resistance // Phytopathology. - 2004. - № 42. - Р. 185 - 209.

11. Franklin L. Alternaria Deseases // Agriculture and Natural Resources. - 2001.

12. Magan N., Cayley G.R., Lacey J. Effect of Water Activity and Temperature on Mycotoxin Production by Alternaria alternata in Culture and on Wheat Grain // Applied and environmental microbiology. - 1984. - V. 47. -

№ 5. - Р. 1113-1117.

13. Sensitivity among species of Solanaceae to AAL toxins produced by Alternaria alternata f.sp. lycopersici / L.A. Mesbah, G.M. van der Weerden, H. J. J. Nijkamp [et al.]// Plant Pathology. - 2000. - V. 49. - Р. 734-741.

14. Jasmonic acid carboxyl metiltransferase: A key enzyme for jasmonate-regulated plant responses / H.S. Seo [et al.]// Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2001. - V. 98. - № 8. - Р. 4788-4793.

15. Stalpers J.A. Identification of wood-inhabiting Aphillophorales in pure culture // Stud. Mycol. - 1978. - № 16.

- 248 p.

16. Thoma B.P. Alternaria spp.: from general saprophyte to specific parasite // Molecular Plant Pathology. -2003. - V. 4. - № 4. - Р. 225-236.

----------♦'-----------

УДК 623.394 М.Ф. Андрейчик

ОПТИМИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА И УРОВЕНЬ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕСНЫХ ВОД РЕСПУБЛИКИ ТЫВА

Проведена комплексная оценка качества пресных вод и обоснован методический подход к разработке системы управления безопасности гидросферы.

Научно обоснованные предложения позволяют разработать систему управляющих мероприятий.

Ключевые слова: вода, качество, экологическая безопасность, оценка, управленческое воздействие, Республика Тыва.

M.F. Andreychik QUALITY OPTIMIZATION AND SAFETY LEVEL OF FRESH WATERS IN THE REPUBLIC OF TYVA

Complex estimation of fresh water quality is conducted and methodical approach to development of the hydrosphere safety management system is proved.

Scientifically substantiated proposals allow to develop the managerial action system.

Key words: water, quality, ecological safety, estimation, managerial influence, the Republic of Tyva.

Введение. Актуальность. Речная сеть в Республике Тыва хорошо развита, однако качество поверхностных вод в ряде районов не соответствует требованиям СанПиН [3]. Так, воды трех крупнейших рек Тувы (Енисей, Хемчик и Элегест) отнесены к III классу качества - загрязненные, IV классу - грязные и V классу -очень грязные. Средняя концентрация меди, фенолов и нефтепродуктов за 1999-2008 годы составила в них

соответственно 203, 25 и 6 ПДК. К специфическим условиям водопользования в Туве следует отнести практически полное отсутствие зон санитарной охраны в районах вскрытий водоносных горизонтов.

Значительную роль в загрязнении подземных вод оказывают депонированные объекты бытовых и промышленных отходов. В водах скважин, расположенных в 20 м ниже по потоку от иловых полей, обнаруживается марганец, медь, свинец, цинк, фосфорорганика, хром в повышенных (по сравнению с фоновыми) содержаниях.

Существующие рекомендации в республике не отвечают требованиям современных разработок по геотехнике и конструированию объектов депонирования отходов в развитых странах Европы.

Цель исследований: с использованием интегральных показателей качества гидросферы оценить уровень экологической безопасности и степень обеспеченности населения Республики Тыва питьевой водой для управленческих решений.

Научная новизна. Впервые в диагностике гидросферы проведена комплексная оценка качества пресных вод и обоснован методический подход к разработке системы управления безопасностью гидросферы.

Практическая значимость: научно обоснованные предложения по обеспечению экологической безопасности гидросферы позволяют разработать систему управляющих мероприятий.

Оптимизация качества вод

Основными источниками загрязнения поверхностных вод в Республике Тыва являются промышленные выбросы, химизация сельскохозяйственного производства и объекты депонированных отходов. Существенную роль в загрязнении гидросферы играет верхний слой литосферы. Почву мы рассматриваем с трех взаимосвязанных позиций: как накопитель и преобразователь поступающих на поверхность почвы загрязняющих веществ, как экран на пути их продвижения вглубь и поступления в грунтовые воды и как вторичный источник загрязнения подземных вод. Этому способствует наличие в зоне аэрации хорошо водопроницаемых галечников и отсутствие во многих районах республики водоупорных глин. Поэтому микробному загрязнению могут подвергаться грунтовые воды при наличии полей ассенизации и фильтрации, скотных дворов, выгребных ям, через которые идет прямая фильтрация загрязненных вод.

Оценка уровня безопасности поверхностных вод

Оценка уровня безопасности поверхностных вод проводилась по четырем показателям [2]. В качестве исходного критерия использовался комплексный показатель - индекс загрязнения воды (ИЗВ), определяемый по 6-7 показателям. В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов можно разделить на пять уровней (табл. 1).

Таблица 1

Характеристика качества поверхностных вод в зависимости от индекса загрязнения воды

Класс качества Характеристика качества воды ИЗВ

1 Чистая <1,0

2 Умеренно загрязненная 1,0—2,5

3 Загрязненная 2,5—4,0

4 Грязная 4,0—6,0

5 Очень грязная >6,0

Индексы загрязнения воды сравниваются для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени и т. д.).

Первым показателем является уровень безопасности загрязнения воды водоемов и водотоков (Кбзвв), определяемый через пороговые значения ИЗВ по формуле

„ , г^г ИЗВ, ИЗВ........... , " , ИЗВ, ИЗВ...... £д.у|-г

а.БЗВВ £ ИЗВ ИЗВ ; г=1 к ИЗВ. ИЗВ <2, И ’ т

где ИЗВ1 - индекс загрязнения воды в /-м водоеме;

ИЗВш1п - допустимый уровень загрязнения воды равен 1;

ИЗВтах - условно максимально возможный уровень загрязнения воды, принимаемый за 10

единиц;

2^ , 2рС - объем речного стока /-го водоема и общий сток рек в республике;

@В,, - объем воды в /-м водоеме и общий объем воды в водоемах республики.

Водоемы и водотоки с ИЗА менее ИЗВтт в расчете не отражаются.

Оценка уровня безопасности по загрязнению воды представлена в виде следующей шкалы (табл. 2).

Таблица 2

Уровень безопасности по загрязнению воды

Индекс Уровень безопасности

I >0,8 Высокий

II 0,8-0,7 Приемлемый

III 0,7-0,6 Средний

IV 0,6-0,5 Критический

V <0,5 Катастрофический

Вторым показателем является уровень безопасности по дефициту пресной воды. В настоящее время критерием измерения количества пресной воды является показатель водного стресса Квс, который представляет собой отношение хозяйственного водозабора к естественному стоку пресной воды. В соответствии с международной классификацией критическим является уровень при Квс <5, т.е. в случае забора более 20% пресной воды от его естественного стока.

Уровень безопасности по дефициту пресной воды (Кбдпв) определяется по формуле

0 1

К БДПВ ~ |тгг 6

2

2гт

2

где х - показатель водного стресса (Квс); ц - математическое ожидание; а2~ дисперсия.

5 ^пе

п

,-?1

м = 1~1п

/5^'

п 2

2 _^

г П ’ V V

где - площадь и показатель водного стресса /-го района.

Уровень безопасности по дефициту пресной воды представлен в таблице 3.

Таблица 3

Уровень безопасности по дефициту пресной воды

Индекс Уровень безопасности

I >0,9 Высокий

II 0,9-0,8 Приемлемый

III 0,8-0,7 Средний

IV 0,7-0,6 Критический

V <0,6 Катастрофический

При уровне безопасности по дефициту пресной воды менее 0,6 риск нехватки пресной воды составляет более 40%.

Третьим показателем экологической безопасности водной среды является обеспеченность населения питьевой водой. Количественную оценку ее характеризует доля населения (%), обеспеченная водой в необходимом объеме из систем централизованного и децентрализованного водоснабжения.

У, = РВ. + РДГ

где - обеспеченность питьевой водой /-го района в необходимом количестве, %;

Р , Р

в’ Д  - обеспеченность питьевой водой /-го района соответственно из водопроводной сети и децентрализованных источников, %.

Качественная оценка водообеспеченности учитывает степень загрязненности питьевой воды гидрохимическими и гидробиологическими ингредиентами и представляет собой долю населения района (%), обеспеченных водой, степень загрязнения которой не превышает ПДК

К, = 1~РвЫв1 +тв)~Р д1 {хд. +тд),

где К‘ - обеспеченность населения водой, %;

X в ’ в г -

в, в, - удельный вес проб водопроводной воды /-го района, не соответствующий норматив-

ным документам соответственно по химическим и микробиологическим показателям.

Показатель уровня экологической безопасности по питьевой воде, определяемый на основе интегрированной оценки обеспеченности районов водой, представляет собой результат свертки данных, т.е. перехода от частных критериев (количественных и качественных оценок) к одному обобщенному коэффициенту безопасности потребления воды Кбпв .

+Кг‘)

к =Ы___________________________________________________

1\. БПВ

Тн,

1=1

где Н, - количество населения /-го района.

Критерии оценки водообеспеченности населения представлены в таблице 4.

Таблица 4

Критерии оценки водообеспеченности населения

Индекс Г радация по степени водообеспеченности, % Обобщенная оценка степени водообеспеченности

I 100-95 Удовлетворительная

II 95-90 Напряженная

III 90-75 Критическая

IV 75-50 Предкризисная

V 50-0 Кризисная

Степень водообеспеченности населения Республики Тыва характеризуется как удовлетворительная. Уровни безопасности по дефициту пресной воды представлены в таблице 5.

Таблица 5

Уровни безопасности по дефициту пресной воды

Индекс Уровень безопасности

I >0,95 Высокий

II 0,95-0,9 Приемлемый

III 0,9-0,8 Средний

IV 0,8-0,6 Критический

V <0,6 Катастрофический

Согласно расчетам уровень безопасности по дефициту пресной воды в республике - высокий. Для водной среды (гидросферы) мы выделяем три показателя безопасности, которые ранжируются по видам угроз. Их весовые показатели оцениваются по следующим критериям: значимости, управляемости, масштабу угроз - а (х1, х2, х3) (табл. 6).

Таблица 6

Оценка критериев показателей по водной среде

Критерий оценки Показатель безопа по загрязнению во и в то О ^ О V сн дое д Показатель безопасности по деградации воды Показатель безопасности питьевой воды

Значимость (х1) Очень значимые 2 Крайне значимые 3 Крайне значимые 3

Управляемость (х2) Хорошо управляемые 3 Управляемые 2 Хорошо управляемые 3

Масштаб угроз (х3) Локальные 1 Глобальные 3 Национальные 2

Всего 6 8 8

Интегральный показатель уровня экологической безопасности воды к определяется по формуле

-л-\-ЭБВ

п

Кэш = Т.а,КБ

1=1 1

где Кы - частный -й показатель ранжирования по критериям оценки (х1, х2, х3); п - количество значимых угроз для управления безопасностью;

а,- вклад /-го показателя безопасности в общий интегральный вклад экологической безопасности гидросферы.

Как правило, вес каждого показателя безопасности оценивается методом субъективной оценки на ос-

нове результатов экспертного анализа географической матрицы

а Х11 СО х1 2 х1

а Х21 х22 х23

а Х31 со х 2 со х

Столбцы матрицы представляют собой оценку безопасности гидросферы по трем критериям: по значимости, управляемости, масштабу угроз и могут изменяться в пределах количественных значений от 1 до 3. Трехбалльная шкала сокращает число альтернатив, снижая разброс экспертных мнений при определении весовых показателей. Для элиминирования (исключения) человеческого фактора и снижения субъективизма в оценке весовых показателей коэффициент а целесообразно вычислять по формуле

3

а і = V

г=1

Критерии оценки экологической безопасности воды и вклад каждого фактора в интегральный показатель представлены в таблице 7.

Таблица 7

Критерии оценки экологической безопасности воды и вклад весовых показателей

Показатель безопасности Составляющие показателя Вклад каждого показателя а

Безопасность загрязнения водоемов и водотоков Кбзвв Индекс загрязнения воды 0,364

Безопасность дефицита пресной воды Кбдпв Показатель водного стресса 0,364

Безопасность по питьевой воде Кбпв Показатель качества и доступности питьевой воды 0, 272

Практические рекомендации

Для Республики Тыва следует рекомендовать естественную биологическую очистку сточных вод в соответствии с требованиями канализования.

1. Поля орошения выполняют функции обезвреживания сточных вод, предназначенных для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур. Устройство таких полей не разрешается на территориях, находящихся в пределах I и II поясов зон санитарной охраны источников централизованного водоснабжения и минеральных источников; в непосредственной близости от мест выклинивания водоносных горизонтов, а также при наличии трещиноватых пород и закарствованных, не перекрытых водоупорным слоем; на территориях с грунтовыми водами менее 1,25 м от поверхности.

2. Поля фильтрации используются для очистки жидкой фазы сточных вод. Требования при выборе территории для этих целей остаются те же, что и для полей орошения. Наиболее подходящими грунтами для полей фильтрации являются пески и супеси. Поля фильтрации следует располагать ниже водозаборных сооружений по течению грунтового потока. Расстояние от указанных объектов определяется величиной радиуса депрессионной воронки водозаборной скважины, но должно быть не меньше 200 м для легких суглинков, 300 м для супесей и 500 м для песков.

3. Качеству вод будет способствовать внедрение на всех приисках по добыче золота системы оборотного водоснабжения, экранирование иловых полей и бортов городских очистных сооружений, контроль технического состояния плавательных средств, вынесение за пределы водоохранной зоны Кызылского пимо-катно-кожевенного завода, а также ферм, животноводческих комплексов и купочных ванн.

4. Существующий в республике могильник, предназначенный для захоронения не пригодных к использованию ядохимикатов, нуждается в рекультивации, так как выбор участка не отвечает геологическим, гидрологическим и экологическим требованиям, предъявляемым к депонированным объектам. Пренебрежение закономерностями природы привело к тому, что в подземных водах концентрация токсичных элементов составляет 1,8-48 ПДК. По прогнозным оценкам, через 10—12 лет признаки загрязнения могут проявиться в источнике минеральных вод аржаана «Бурен», находящегося в 11 км от могильника.

5. Заслуживает внимания изучение влияния отстойников гидрозолоудаления ТЭЦ на изменение физических параметров водоносных горизонтов. Повышение температуры подземных вод (в настоящее время она на 2°С выше фоновой) способствует интенсификации химических реакций и дополнительному загрязнению токсичными соединениями.

6. Сложившаяся ситуация вокруг действующего водозабора инфильтрационного типа, расположенного в пределах города Кызыла, требует строительства нового централизованного водозабора выше п. Каа-Хем. Депрессионная воронка водозабора уже достигла границы частного сектора, где нет канализационной

системы, и все бытовые стоки попадают непосредственно в водоносный горизонт аллювиальных отложений, что грозит возможностью бактериального загрязнения. Химическое загрязнение в водах района уже наблюдается в виде повышенных концентраций нитратов и аммония.

7. Совершенствование форм и методов реализации Программы экологического образования населения Республики Тыва, где автор являлся исполнителем [1]. Она предусматривает систему непрерывного экологического образования от дошкольных учреждений до высших учебных заведений и производственных коллективов.

Заключение

В республике выявлена тенденция изменения экологического состояния гидросферы, адекватная антропогенной нагрузке. Уровни экологической безопасности оценены по пятибалльной шкале: I — высокий, II — приемлемый, III — средний, IV — критический, V — катастрофический. Степень водообеспеченности населения Республики Тыва удовлетворительная, уровень безопасности по дефициту пресной воды — высокий. Предлагаются дифференцированные управленческие решения по мероприятиям, способствующим экологической безопасности пресным водам.

Литература

1. Андрейчик М.Ф. Формирование экологической культуры и экологическое образование населения Республики Тыва // Этносоциальные процессы в Сибири. — Вып. 3. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000.

— С. 149—153.

2. Бертокс П., РaddД. Стратегия защиты окружающей среды от истощения. — М., 1980. — 606 с.

3. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества // СанПиН 2.1.4.1074-01. — М., 2002.

---------♦----------

УДК 574.5 Н.А. Ташлыкова

ВОДОРОСЛИ ЛЕДОВЫХ СООБЩЕСТВ ОЗЕРА АРАХЛЕЙ*

В работе представлены результаты исследования водорослей ледовой интерстициали озера Арахлей (Ивано-Арахлейская система) в зимний период 2009-2011 годов. Получены данные по качественному и количественному развитию водорослей, их дифференциации в толще льда.

Ключевые слова: лед, ледовые сообщества, водоросли, озеро Арахлей, количественное развитие.

N.A. Tashlykova

ICE COMMUNITY SEAWEEDS OF THE ARAKHLEY LAKE

The research results of seaweeds of the Arakhley lake ice interstitial (Ivano-Arakhley system) in winter period in 2009-2011 are given in the article. The data on qualitative and quantitative development of seaweeds, their differentiation in the ice thickness are received.

Key words: ice, ice communities, seaweeds, Arakhley lake, quantitative development.

Введение. Лед — это особая среда для существования организмов, практически лишенная питательных веществ, имеющая температуру ниже нуля градусов и ограничивающую способность организмов к передвижению. В последнее время биологической наукой накоплено достаточно сведений о развитии организмов в ледовых покровах морей и крупных озер [Мельников, 1980, с. 61-97; Оболкина и др., 1999, с. 119-120; 2000, с. 815-817; Стунжас и др., 2000, с. 377-385; Бордонский и др., 2003, с. 22-23; Бондаренко и др., 2004, с. 76-83, Осипова и др., 2007, с. 73-75 и др.]. Однако лед малых водоемов и водотоков изучен крайне слабо

* Работа выполнена в рамках темы «Водоросли-криофилы ледовых сообществ малых соленых и пресных озер Забайкалья», при поддержке проекта VII.65.2.2 «Роль ледяных покровов в сезонных гидрогеохимических и биологических циклах малых соленых и пресных озер (на примере Забайкалья)».