Методы оценки качества поверхностных вод суши

Решетняк Ольга

При распашке почв в пределах сельскохозяйственных угодий происходит увеличение эрозии почв и далее при орошении это способствует выносу значительного количества минеральных и взвешенных веществ. Происходит усиленная водная миграция веществ, что приводит не только к загрязнению поверхностных вод, но и к усилению процессов эвтрофирования водных объектов. Значительную долю в загрязнение водных объектов вносят стоки животноводческих комплексов (бактериальное загрязнение).

Существенным источником загрязнения водоемов и водотоков являются хозяйственно-бытовые (в том числе фекальные) сточные воды, спускаемые через канализационную сеть. Бытовые сточные воды насыщены бактериальной флорой,

значительную долю которой составляют болезнетворные формы.

Влияние на качество поверхностных вод оказывают и такие глобальные процессы, так воздушный перенос и загрязнение воздушного бассейна. Из воздуха в гидросферу поступают минеральные, органические и взвешенные вещества, оксиды азота, серы, углерода, некоторые тяжелые металлы и другие вещества. Особенно сильно загрязнен воздух в крупных городах, где основным источником загрязнения является автомобильный транспорт. В автомобильном топливе содержатся соединения свинца (тетраэтилсвинец), которые попадают в воздух, а затем и в водные объекты (Никаноров, 2008).

Значительное загрязнение водоемов вызывают кислотные дожди, образующиеся в результате соединения в атмосфере диоксида серы с парами воды. По некоторым данным (Израэль, 1979), ущерб от закисления почв в северо-западной части территории СНГ (в том числе за счет трансграничного переноса) достигал 100 млн руб./год, для раскисления почв здесь вносилось до 1,5 млн т извести.

На гидрохимический и гидробиологический режим водных объектов в значительной мере влияют тепловые и атомные электростанции, происходит увеличение температуры воды водоема или водотока за счет поступления в них подогретых сточных вод промышленных предприятий, ТЭС или АЭС. Такое загрязнение природных вод называют тепловым.

В первую очередь тепловое загрязнение нарушает гидролого-экологическое состояние водной экосистемы. Сброс подогретых вод предприятий в водный объект изменяет тепловой баланс и нарушает основные химико-биологические процессы в экосистеме. Б'oльшая часть природной воды, забираемой из водного объекта, используется на ТЭС для охлаждения различных агрегатов, при этом она нагревается на 8–10 °С. После использования в технологической цепи вода хоть и возвращается в водный объект практически с тем же химическим составом, но со значительным снижением содержания растворенного в ней кислорода. Это в свою очередь приводит к изменению скоростей продукционно-деструкционных процессов, нарушению режима биогенных элементов (изменяется соотношение концентраций N- и P-содержащих соединений). Эти нарушения влекут за собой усиление развития процессов антропогенного эвтрофирования водной экосистемы (Никаноров, 2008).

Изменение температурного режима водного объекта способствует трансформации экосистемы в целом. При повышении температуры воды (являющейся средой обитания биоты) в экосистеме активизируются различные биохимические процессы, начинает усиливаться выработка первичной продукции и, как следствие, возрастает интенсивность фотосинтеза, бурно развиваются планктонные сообщества, увеличивается общая масса органического вещества. А при сильном тепловом загрязнении может проявляться одна из основных опасностей «теплых вод» – это усиление токсичного действия загрязняющих веществ и их метаболитов. В экосистеме быстрее происходит накопление токсичных металлов (Pb, Hg, Cd, Zn, Ni и др.) конечных звеньях трофических цепей (Никаноров и др., 2000). Таким образом, нарушаются естественные гидрохимические и биологические процессы, усиливается эвтрофирование водоемов и биотический круговорот веществ в них изменяется.

В нашей стране установлены предельные нормы повышения температуры водоемов в результате сброса теплых вод. Особенно это важно для водоемов рыбохозяйственного назначения. Эта температура не должна

повышаться по сравнению с естественной температурой воды более чем на 5 °С, с общим повышением температуры не более чем до 20 °С летом и 5 °С зимой для водных объектов, где обитают холодолюбивые рыбы (лососевые и сиговые), и не более, чем до 28 °С летом и 8 °С зимой в остальных случаях (Методические указания … 2009).

Кроме названных основных источников поступления загрязняющих веществ в водные объекты, следует указать такие, как городские ливневые стоки, лесосплав, утечки и потери нефтепродуктов и химикатов при транспортировке, шахтные и рудничные воды и др.

Особо следует выделить радиоактивное загрязнение водных объектов. Радиоактивное загрязнение возникает вследствие внутриядерных процессов, оно не зависит от природных физикохимических условий и пока не устраняется на очистных сооружениях. Радиоактивное загрязнение может быть обусловлено поступлением в водную среду радиоактивных изотопов естественного или искусственного происхождения. Для водных экосистем наибольшую опасность представляют остатки деления тяжелых ядер, образующиеся при цепных реакциях в атомных реакторах или при ядерных взрывах. При расщеплении тяжелых ядер (²³⁵U, ²³³U, ²³⁹Pu и др.) образуется до 200 изотопов различных радиоактивных и нерадиоактивных элементов. Наиболее опасными являются долгоживущие изотопы, такие как ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs с периодами полураспада соответственно 29 лет и 33 года (Никаноров, 2008).

Радиоактивные элементы имеют способность адсорбироваться находящимися в воде взвешенными веществами, которые, оседая, вызывают радиоактивное загрязнение донных отложений.

Источниками радиоактивного загрязнения поверхностных вод естественными радионуклидами являются также отвалы горных пород на горнодобывающих и перерабатывающих предприятиях. Причем радиоэкологическую опасность представляют не только предприятия по добыче и переработке радиоактивных материалов, но и предприятия добычи неурановых руд и ТЭС, работающие на угле. Уровни дозовых нагрузок от этих станций могут в десятки раз превышать уровни, создаваемые атомными станциями при их нормальной эксплуатации. Активность радионуклидных выбросов крупных электростанций, работающих на угле, составляет от 8 до 20 Кюри в сутки .

Радиоактивное загрязнение воды весьма опасно даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ. Наиболее вредные «долгоживущие» и подвижные в воде радиоактивные элементы (⁹⁰Sr, U, ²²⁶Ra, Cs и др.) могут попадать в поверхностные водоемы при сбрасывании радиоактивных отходов в атмосферу, а в подземные воды – в результате просачивания в глубь земли вместе с атмосферными водами или в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами (Коробкин, Передельский, 2002).

3. Методы химического анализа поверхностных вод

Изменчивость химического состава воды любого водотока, водоема или отдельных участков водных объектов во времени обусловлена действием различных факторов (физических, химических, биологических и т.д.), физико-географическими условиями бассейна и антропогенным воздействием (зависит также от степени антропогенного воздействия на водный объект, в частности, от объема, химического состава, концентрации и частоты сброса загрязнителей, интенсивности обработки водосборной площади). Изменчивость проявляется в виде многолетних, сезонных и суточных колебаний концентрации компонентов химического состава и показателей физических свойств воды, уровня загрязненности воды, стока химических веществ, изменении процессов загрязнения и самоочищения водных объектов (Никаноров, 2008).