Оценка загрязнения разных типов вод (поверхностных, подземных, морских) проводится с помощью цифровых показателей и соответствующих им качественных описаний.
Одним из важнейших является индекс загрязненности воды. Так называют усредненный показатель отношения концентрации конкретного загрязняющего вещества к его ПДК.
О том, как определяется индекс и какое практическое значение он имеет подробно рассказывается в представленном материале.
Содержание
Что такое ИЗВ?
Под ИЗВ понимается количественный показатель, который характеризует, насколько загрязнена вода в конкретном водоеме (реке, озере, водохранилище и других). Оценку проводят как в пресных, так и в соленых водоемах.
Для этого с определенной периодичностью отбирают пробы и проводят измерения в соответствии с принятой методикой.
В результате получается конкретное значение, в зависимости от которого судят о степени загрязненности водоема (на примере поверхностных пресных вод):
| Класс качества воды | Качественное описание | Значение ИЗВ |
| 1 | Очень чистая | Менее 0,3 |
| 2 | Чистая | От 0,3 до 1 вкл.* |
| 3 | Умеренно загрязненная | От 1 до 2,5 |
| 4 | Загрязненная | От 2,5 до 4 |
| 5 | Грязная | От 4 до 6 |
| 6 | Очень грязная | От 6 до 10 |
| 7 | Чрезвычайно грязная | От 10 |
*включительно
Таблица с аналогичными показателями на примере морских вод:
| Класс качества воды | Качественное описание | Значение ИЗВ |
| 1 | Очень чистая | Менее 0,25 |
| 2 | Чистая | От 0,25 до 0,75 вкл.* |
| 3 | Умеренно загрязненная | От 0,75 до 1,25 |
| 4 | Загрязненная | От 1,25 до 1,75 |
| 5 | Грязная | От 1,75 до 3 |
| 6 | Очень грязная | От 3 до 5 |
| 7 | Чрезвычайно грязная | От 5 |
*включительно
ИЗВ – сокращение, которое использовали в российских нормативных документах и статьях до 2006 года.
После этого начали применять удельный комбинаторный индекс загрязненности воды, который обозначают аббревиатурой УКИЗВ, он представляет собой количество загрязняющего вещества в единице объема воды (например, в 1 мл).
Оценка проводится в соответствии с требованиями руководящего документа РД 52.24.643-2002. Здесь указаны методические принципы и инструкции, по которым можно оценить степень загрязненности поверхностных вод того или иного водоема (естественного или искусственного).
Последовательность действий исследователей такая:
- Проводится отбор проб с последующим анализом и выявлением факта превышения ПДК, например, по содержанию железа.
- Определяется степень превышения, например, в 4,3 больше, чем установленная норма ПДК.
- Определяется количество случаев за год или другой период, когда были обнаружены эти нарушения.
В результате воде присваивается определенный класс и разряд. Лучшей оценкой является «условно чистая». Такая жидкость не содержит веществ с концентрациях, превышающих ПДК.
Вместе с тем гарантировать ее чистоту на 100% невозможно ввиду влияния непредвиденных факторов (например, кислотные дожди, сброс сточных вод). Худшая оценка – экстремально грязная вода.
| Класс и разряд | Качественное описание воды | УКИЗВ |
| Класс первый | Условно чистая | 1 |
| Класс второй | Слабо загрязненная | от 1 до 2 вкл.* |
| Класс третий | Загрязненная | от 2 до 4 вкл. |
| — разряд «а» | Загрязненная | от 2 до 3 вкл. |
| — разряд «б» | Очень загрязненная | от 3 до 4 вкл. |
| Класс четвертый | Грязная | от 4 до 11 вкл. |
| — разряд «а» | Грязная | от 4 до 6 вкл. |
| — разряд «б» | Грязная | от 6 до 8 вкл. |
| — разряд «в» | Очень грязная | от 8 до 10 вкл. |
| — разряд «г» | Очень грязная | от 8 до 11 вкл. |
| Класс пятый | Экстремально грязная | от 11 |
*включительно
Формула и методика расчета
Методика расчета показателя ИЗВ зависит от того, какие воды исследуют. Есть 2 основные формулы – для поверхностных пресных и морских вод.
При этом в любом случае ИЗВ рассчитывают с учетом данных по строго ограниченному количеству загрязнителей. Например, определяют превышение ПДК по 10 компонентам и работают только с этими данными, вычисляя их среднее арифметическое.
Для поверхностных вод
В случае с поверхностными водами расчет индекса проводят по такой формуле:
Как видно из формулы, измерение ИЗВ осуществляют в несколько этапов:
- Определяют концентрацию конкретного загрязняющего вещества Сi.
- Делят полученное значение на ПДК этого компонента (описано в нормативных документах).
- Получают сумму таких делений по каждому загрязнителю от i=1 до n (количество определяемых веществ всегда строго ограничено, в данном случае составляет 6).
- Затем делят на 6, т.е. общее количество загрязнителей (n = 6).
Для морских вод
Если речь идет о морских водах, используют такую формулу:
Расчет производится аналогично, но полученную сумму делят не на 6, а на 4:
- Определяют концентрацию конкретного загрязнителя Сi.
- Делят полученное значение на ПДК этого компонента.
- Получают сумму таких делений по каждому загрязнителю от i=1 до n (количество определяемых веществ в данном случае составляет 4).
- Затем делят на 4, т.е. общее количество загрязнителей (n = 4).
Какие показатели учитывают в расчете?
Количество загрязнителей воды исчисляется десятками и даже сотнями.
Это органические и минеральные компоненты, например:
- ртуть;
- марганец;
- нитраты;
- мышьяк;
- мочевина.
Комплексные показатели
Есть и комплексные показатели, которые условно принимают за один. Например, нефтепродукты учитывают в расчетах суммарно, поскольку не имеет смысла определять отдельно бензин, мазут, дизель и т.п. Аналогично используется фенольный индекс или показатель общей минерализации (суммарное содержание минеральных солей).
Как уже говорилось, для проведения расчетов используют строго ограниченное количество компонентов – 6 для поверхностных и 4 для морских вод. Их выбирают в зависимости от особенностей местности.
Вполне очевидно, что в регионе с развитой нефтяной промышленностью целесообразно замерять содержание нефтепродуктов. Если же в области развито машиностроение, имеет смысл регулярно определять количество алюминия, цинка и других металлов.
БПК
Вне зависимости от особенностей региона и конкретного водоема для измерения ИЗВ всегда учитывают показатель биохимического потребления кислорода, который обозначают БПК5. Так называют общее количество кислорода в мг, которое израсходовано на процессы биохимического окисления органических веществ микроорганизмами, находящимися в воде.
Проще говоря в любом водоеме есть примеси органики, которые окисляются аэробными бактериями и другими микроорганизмами. В ходе этих реакций всегда тратится кислород.
Причем чем больше количество этого кислорода, тем выше содержание органики в воде, а значит – тем выше ее загрязнение (ИЗВ).
Во время определения БПК расчет ведут относительно конкретного временного периода. Как правило, это 5 полных суток – именно поэтому у сокращения БПК5 появляется такой цифровой индекс. Имеется в виду количество кислорода, которое будет потрачено на окисление органических веществ за 5 суток.
За это время окисляется примерно 70% из таких компонентов. Но для полного окисления требуется 20 суток. Поэтому на практике используют еще одно обозначение – БПК20 либо БПКполн, что одно и то же.
Показатель регулируется нормативными документами. Например, для водоемов, которые используются в качестве источника питьевой воды, действуют требования ГОСТ 2761-84. Согласно этому документу максимальное значение БПКполн может составить 3 мг О2/л.
Если водоем используется в бытовых, культурных целях – не более 6мг О2/л. Для БПК5 показатели составляют соответственно 2 мг О2/л и 4 мгО2/л.
На основе этих данных определяют предельно допустимую концентрацию (ПДК) для 2 показателей:
- БПК5;
- растворенный кислород.
На практике неоднократно отмечалось, что с увеличением содержания органических примесей качество воды снижается довольно резко. Она становится непригодной не только для питья, но даже для бытовых и технических целей.
Предельно допустимые количества по обоим ключевым показателям представлены в таблицах ниже.
ПДК для БПК5:
| Потребление О2 в течение 5 суток | Нормативный показатель мг О2/л |
| До 3 мг/л | 3 |
| От 3 до 15 мг/л | 2 |
| От 15 мг/л | 1 |
ПДК для растворенного кислорода:
| Количество О2 в растворенном виде, мг/л | Нормативный показатель мг О2/л |
| От 6 | 6 |
| От 6 до 5 | 12 |
| От 5 до 4 | 20 |
| От 4 до 3 | 30 |
| От 3 до 2 | 40 |
| От 2 до 1 | 50 |
| От 1 до 0 | 60 |
Зачем нужен показатель и на что влияет?
Показатель индекса загрязненности воды, как и УКИЗВ, является одной из важнейших характеристик ее состояния.
Достоверное определение количества загрязняющих веществ, а также частоты случаев нарушения ПДК позволяет решить сразу несколько задач:
- определить, безопасна ли вода для здоровья человека (использование как питьевой, а также в бытовых и технических целях);
- оценить вред, который нанесен водоему в результате хозяйственной деятельности человека (или загрязнения по естественным причинам, например, после извержения вулкана);
- определить степень обратимости/необратимости изменений, которые произошли в экосистеме в результате нанесенного вреда;
- предоставить объективные данные для органов государственного надзора;
- определить виновника загрязнения, а также сумму компенсации ущерба, который был нанесен им;
- разработать цели, сроки и этапы программы экологической реабилитации водоема (либо его части), который пострадал из-за загрязнения.
Подведем итог
Индекс загрязнения воды, как и другие показатели, имеют большое научное, теоретическое и чисто практическое значение. Именно они являются главным способом диагностики, позволяющим выявить факт загрязнения и его количественную меру.
Благодаря этому можно понять, можно ли использовать воду, для каких конкретно целей, а также требуется ли принятие мер по экологической реабилитации водоема.
