О методических подходах к оздоровлению поверхностных водных объектов и целевых показателях качества природных вод

Transbaikal State University, Chita

The paper is devoted to the development of proposals concerning the improvement of surface water bodies and the appointment of target indicators of the natural waters' quality. The paper considers a variety of problems of preserving, restoring and improving the quality of natural surface waters: from regional features of the formation of natural water composition, to differences in the requirements for the quality of water consumed. The object of the study is the qualitative indicators of the waters of natural water bodies, and the subject of the study is the methodological approaches to the normalization of these indicators. The purpose of the work is to identify the main shortcomings in the domestic system of rationing the quality of natural waters, and to form appropriate proposals. For this purpose, the following tasks were set and solved: to review the methodological approaches to assessing and rationing the quality of natural waters used in some foreign countries and in the Russian Federation, to identify the main causes and shortcomings; to make proposals for improving the current system of water quality rationing. The result of this work is the conclusions about the lack of impact of the strategy operating in Russia in the development of schemes of complex use and protection of water objects, standards of permissible impact on water bodies, the appointment of permissible discharge limits in terms of maintaining and improving the water quality of natural water bodies. The reasons that led to this are indicated. The necessity of taking into account, in addition to the physical and chemical composition, also hydrobiological parameters is shown. It is concluded that instead of fisheries management standards, environmental standards should serve as the basis for target indicators of water quality of natural water bodies, which determine the well-being of humans and the stable functioning of aquatic ecosystems, taking into account regional factors. Proposals were made to adjust the methodological approaches to the implementation of this strategy. According to the authors, these proposals will speed up the solution of the main objectives of the strategy - the ecological improvement of water bodies, the preservation of unique aquatic ecosystems and the environmentally safe development of territories that previously experienced relatively small anthropogenic impacts (Eastern Siberia and the Far East)

Key words: ecology; rehabilitation; surface water bodies; regulatory documents; standards; target indicators of water quality; maximum permissible concentration; anthropogenic load indicator; standards of permissible impact on a water body; standards of pollutants' permissible discharges

Поверхностные водные объекты, расположенные на материках, водотоки (ручьи, малые, средние и крупные реки) и озера, издревле и до сего времени являются основой жизнедеятельности человека, основным источником удовлетворения его физиологических и производственных потребностей. В силу этого задача любого государства не только решать вопросы, связанные с обеспечением доступного количества таких вод с учетом развития экономики и ростом населения, но и заботиться о сохранении и улучшении их качества. Сказанное обосновывает выведение титульной проблемы статьи в разряд актуальных современных проблем человеческого общества.

Объект исследования: качественные показатели вод природных водотоков и водоемов. Предметом исследования являются различные методические подходы к нормированию качественных показателей таких вод.

Степень разработанности темы: в методических подходах к нормированию качества вод, как в зарубежных странах, так и в России применяются различные показатели, однако до сих пор не выработаны единые критерии, позволяющие устанавливать целевые показатели качества природных вод.

Методология исследования базируется на сравнительном анализе подходов к оценке качественных показателей природных вод и их нормированию в различных странах мира и Российской Федерации.

Метод сравнения и анализа, соответствующий данной методологии, позволяет выработать наиболее эффективные критерии, по которым назначаются целевые показатели качества вод на каждом из этапов реализации схем, и назначения соответствующих нормативов.

Цель исследования: выявить основные недостатки, присущие отечественной системе нормирования качества природных вод, и сформулировать предложения по ее упрощению и улучшению.

Основные задачи исследования:

- выполнить обзор методических подходов к оценке и нормированию качества природных вод, применяемых в различных странах мира;

- выявить основные причины и недостатки, присущие подобной системе, действующей в России;

- внести предложения по совершенствованию действующей системы нормирования качества вод.

Проблемы количества и качества природных поверхностных вод находятся во взаимосвязи и решаются в разных странах по-разному. Вопрос об обеспечении населения и объектов экономики достаточным количеством воды в нужном месте относительно просто можно решить, просчитав балансовые соотношения наличных водных ресурсов и запросов потребителей на них, а при их нехватке ввести соответствующие лимиты потребления. А вот решить вопрос качественного состава этих вод гораздо сложнее. Для разных видов водопользования нужна вода определенного качества (то есть содержащая различные химические вещества и соединения в количестве, не превышающем требований потребителей). Кроме того, исходя из санитарно-гигиенических требований, вода не должна содержать опасных веществ и микроорганизмов, которые могут нанести вред окружающей среде и человеку или вызвать заболевания при непосредственном контакте с ним. В то же время вода природных водных объектов далеко не всегда обладает таким составом. Он формируется под воздействием как природных факторов, так и человека, использующего эту воду и возвращающего ее в окружающую среду. Предвидеть - как будет изменяться вода в природном водном объекте по качеству, и ввести нормативы водопользования, которые позволили бы сохранить ее природный состав и улучшить его, гораздо сложнее.

Таким образом, методология нормирования качественного состава природных вод весьма непроста, как видно из рисунка, и формируется исходя из множества аспектов.

В мировой практике второй половины прошлого столетия, когда остро встал вопрос о сохранении не только количества, но и качества поверхностных вод планеты, преобладал подход к нормированию их состава с позиций не превышения реальными концентрациями /-х веществ (С) предельно допустимых концентраций химических веществ и соединений (ПДК) для различных видов водопользования. Однако учеными многих развитых стран мира уже давно отмечалась бесперспективность (по крайней мере - малая результативность) такого подхода. Поскольку природные воды содержат огромное количество веществ, взаимодействующих между собой как в руслах рек (ложах озер), так и на водосборной поверхности, а антропогенная деятельность вносит в эти воды дополнительно еще немалое количество соединений (порой искусственных, отсутствующих в природе), отследить такое многообразие, а тем более "нормировать" его затруднительно.

Такой подход (С<ПДК) в мировой практике стал называться "опасность-ориентированным" подходом [2]. В практике ведущих стран Европы уже более двадцати лет используется другой, "риск-ориентированный", подход [10]. Основной его принцип - ориентация на внедрение наилучших доступных технологий (НДТ) в производстве и аграрном секторе экономики. Используются также модели формирования качества вод природных водных объектов на основе количественных характеристик токсичности загрязняющих веществ и соединений, например - программа GUSAR [13]. В последнее время для прогнозирования класса качества воды все шире применяются информационные технологии, в частности - нейронные сети [16].

В работе С.Р. Чалова, В.Н. Лемана [8] отмечается, что в США используется в нормировании качественного состава вод принцип региональности - каждый штат сам устанавливает соответствующие нормативы, в частности и для рыбохозяйственных водных объектов. В этой же работе указывается, что, использованием названного принципа, например, в штате Гавайи, нормативы увязываются с водностью реки, то есть различаются для разных сезонов года. На необходимость учета суточной, сезонной и межгодовой изменчивости указывают и другие авторы [14]. А в Евросоюзе и Канаде нормативы по взвешенным веществам установлены по различным размерным фракциям.

В обзоре [12], посвященном качеству природных вод, указывается, что в ряде штатов США учитывается совместное влияние вредных факторов на качество воды, причем весовые коэффициенты веществ могут меняться в зависимости от симбатности (схожести) зависимостей. Фактически учитывается коррелятивная связь свойств пар веществ. Для улучшения качества природных вод исключается использование фиксированных ПДК.

В Узбекистане для оценки качества вод до недавнего времени использовалась старая советская система, базирующаяся на индексе загрязнения воды (ИЗВ). Однако некоторые специалисты вносят предложения усовершенствовать ее. В частности, в работе Б.Т. Курбанова [4] приведена карта Узбекистана с территориями, различающимися по классам качества вод. И хотя ПДК не исключен из рассмотрения, фактически предлагается использовать принцип зональности (региональности).

Методология нормирования качества природных вод /

Рассмотрим ситуацию с оценкой и нормированием качества природных поверхностных вод в России? Национальный проект "Экология" является документом, определяющим стратегию государства в области рационального использования и охраны окружающей среды. В отношении водных ресурсов в нем ставится цель охраны и восстановления водных объектов до состояния, обеспечивающего экологически благоприятные условия жизни населения. Для достижения этой цели необходимо решить задачи экологического оздоровления водных объектов, сохранения уникальных водных экосистем и экологически безопасного освоения территорий, ранее испытывавших относительно небольшое антропогенное воздействие (Восточная Сибирь и Дальний Восток). По мнению ученых [2], эта задача пока не решена, и одна из причин этого - "...недостаточное научное обеспечение методов оценки качества природных вод, состояние системы управления качеством и отсутствие современной системы мониторинга".

Первичными проектами, определяющими современное состояние поверхностных водных объектов (а в России более 2,5 млн малых, средних и крупных рек и великое множество озер) и пути сохранения и улучшения качественного состава их вод, являются так называемые Схемы комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО). Они разработаны практически для всех бассейнов крупных рек России, в том числе по участкам; предполагают регулярную (не реже одного раза в 10 лет) корректировку и, при необходимости, переработку. На основании этих схем разрабатываются нормативы допустимого воздействия (НДВ) на водные объекты и нормативы допустимых сбросов (НДС) загрязняющих веществ в них каждым хозяйствующим субъектом.

В соответствии с "Методическими указаниями по разработке Схем комплексного использования и охраны водных объектов", утвержденными приказом Министерства природных ресурсов России от 4 июля 2007 г. № 169, разработка "Схемы..." включает этапы: сбор и анализ исходной информации (здесь и далее имеем в виду информацию о качественном составе вод); выявление и ранжирование по степени значимости проблем; установление целевых показателей (ЦП) по достижению планируемого состояния; определение возможных мероприятий по поэтапному достижению ЦП; социально-экономическая оценка реализации мероприятий. Казалось бы, все логично и последовательно. Однако опыт разработки и мониторинга реализации впервые разработанных "Схем.", как уже говорилось, показал весьма невысокую эффективность проектов, что отмечается рядом авторов [1; 11]. Рассмотрим поэтапно причины, приведшие, по нашему мнению, к таким результатам.

Во-первых: на первом этапе появились сложности получения и анализа необходимой информации, поскольку разработчики проектов и организаций, в которых сосредоточена эта информация, являются сотрудниками разных ведомств. Последние, испытывающие недостаточность финансирования, не заинтересованы в представлении своих данных наблюдений на безвозмездной основе. Единая полная база данных о качественном составе вод, доступная проектировщику в необходимый момент, до сих пор не сформирована. Средств, требующихся для приобретения данных, в смете проекта недостаточно. Это приводит к необходимости использования для оценок неполных данных либо вообще их отсутствию. А сами организации Росгидромета, получающие эти первичные данные, вынуждены в последние двадцать-тридцать лет сокращать сеть наблюдений либо их периодичность. Гидробиологические данные вообще практически не систематизируются. Анализ полученных в таких условиях данных порой не полон или не вполне корректен. Это не позволяет выявить природу происхождения того или иного загрязняющего вещества, что в конечном итоге влияет и на объемы финансирования программ по стабилизации и последующего улучшения экологического состояния водного объекта.

Во-вторых: по вполне понятным причинам выявление проблем в качественном составе вод и их ранжирование по степени значимости также является не вполне объективным.

В-третьих: самый важный показатель, который будет определять дальнейшие действия по поддержанию, восстановлению и улучшению качества вод рассматриваемого водного объекта (целевой показатель - ЦП) назначается из неправомерного, на наш взгляд, условия. Обычно считается, что он должен назначаться как "наиболее жесткий" из официально утвержденных и введенных в действие показателей. В результате такого "примитивного" мышления из набора утвержденных и действующих показателей (а это те самые предельно допустимые концентрации - ПДК для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового, рекреационного и другого водопользования, санитарно-гигиенические ПДК) в качестве ЦП преимущественно назначается рыбохозяйственный - ПДКрыб/хоз.

Рыба, как известно, наиболее чувствительна к содержанию в воде загрязняющих веществ. Посему считается, что содержание загрязняющих веществ в водных объектах, отнесенных к объектам рыбохозяйственного значения, должно быть доведено до соответствующих ПД^_{рыб/хоз}. Многочисленными исследователями отмечалось, что дело это по большей части нереально и бесперспективно. Например, авторы работы "Комплексная оценка состояния малых рек (на примере реки Подстепновки)" [7] из Института экологии Волжского бассейна Российской академии наук отмечают, что ".под экологическим состоянием реки понимается возможность использования ее для непромышленного рыболовства, сельского хозяйства и отдыха населения". Однако изучаемая ими река Волжского бассейна Подстепновка согласно приказу Федерального агентства по рыболовству от 17 сентября 2009 г. № 818 соответствует водным объектам рыбохозяйственного значения второй категории (к таковым отнесено подавляющее количество крупных, средних и даже малых рек России). Отсюда следует, что любые проекты, выполненные для таких рек и требующие согласования с агентством по рыболовству, обречены на "провал" в случае использования в качестве целевого показателя любого другого, кроме ПДК_{ры 6/хоз}. Соответственно, в подавляющем числе проектов СКИОВО в качестве ЦП использовались ПДК_{рыб/хоз} даже для тех загрязняющих веществ, которые имеют природный характер и их концентрации не могут быть снижены никакими искусственными мерами. Кроме того, при назначении ЦП таким способом полностью игнорируются корреляционные связи (баланс) содержаний в воде (а также в донных отложениях и биоте, обитающей в воде) различных загрязняющих веществ. Такие связи для значительного числа загрязнений естественны. Для примера приведем приближенное уравнение связи концентраций соединений металлов в воде р. Аргунь, полученное одним из авторов данной статьи:

Qv = 13,5-2,3 ¦ ССо - 58,1 -С"-0,4 ¦ СРЬ + 0,23 ¦ Ст +

+ 0,36 * С_Мо -1,0 * С_л, - 0,008 * C_Fe + 0,51 ¦ С_Си - -0,06* С_м" -0,04-Ся,,

где С - концентрации (мкг/дм ³) соединений металлов. Индексы обозначают концентрации соединений хрома, кобальта, кадмия, свинца, никеля, молибдена, мышьяка, железа, меди, марганца и цинка соответственно. Из уравнения можно видеть, что изменение содержания любого вещества будет приводить к снижению содержания одних и увеличению содержания других веществ. Числовые коэффициенты перед концентрациями показывают степень влияния каждого из соединений металлов. Поэтому при назначении ЦП необходимо учитывать их связи в данном водном объекте. Следует, на наш взгляд, учитывать не только физико-химические показатели, но и гидробиологические.

В-четвертых: поскольку мероприятия (программа) по достижению установленных ЦП базируются на этих показателях, их назначение приводит зачастую к невозможности формирования оптимального перечня мероприятий и, соответственно, достижению основных целей СКИОВО в запланированном объеме.

В-пятых: для реализации программы необходимо вложить существенные финансовые средства и учесть социальные аспекты развития территорий. Эти средства реально выделяются уже после того, как весь проект разработан и утвержден Федеральным агентством по водным ресурсам. А при разработке проекта (схемы СКИОВО) необходимые средства рассчитываются из "всеобъемлющего" перечня мероприятий по всему бассейну, по всем его участкам. На взгляд авторов, необходимо этот аспект поставить "с головы на ноги". Федеральные, региональные и муниципальные органы власти должны при планировании бюджетов на перспективу определять хотя бы ориентировочный объем финансовых средств, которые могут быть вложены в поддержание и улучшение качества вод водных объектов на ближайшие 3...5 лет. Тогда разработчики проектов при планировании перечня мероприятий будут исходить из этих объемов и внесут в перечень наиболее важные мероприятия и сроки их выполнения.

Следует отметить, что все необходимые для применения методологии разработки схем и прочих нормативов по качеству природных вод практически уже имеются [5]. В разработанных в последние годы специалистами ФГБУ РосНИИВХ и Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения РАВВ действующих государственных стандартах (ГОСТ Р 57075-2016, ГОСТ Р 570742016, ГОСТ Р 58555-2019, ГОСТ Р 58556-2019 и ГОСТ Р 58557-2019) "...сосредоточены передовые технологии и практики, которые позволяют достичь гарантированного эффекта, исключить неопределенности и риски", связанные с нормированием и регулированием качественного состава вод. Однако "... в настоящее время сложилось мнение, что стандарты - это сфера добровольного применения (рекомендуется использовать)". Это мнение проистекает из ст. 26 Федерального закона "О стандартизации в РФ" (№ 162- ФЗ от 29 июня 2015 г), в которой говорится, что документы национальной системы стандартизации применяются на добровольной основе, если иное не установлено законодательством РФ. Но в Федеральном законе "О техническом регулировании" (№ 184-ФЗ от 27 декабря 2002 г.) имеется ряд пунктов (например, п. 1 ст. 46), нормы и правила которых обязательны к исполнению. Поэтому, на взгляд ученых [5], нет препятствий для использования введенных в действие указанных стандартов в практике разработки схем СКИОВО и соответствующих показателей, а также и нормативов.

Практическое применение обоснованного в указанных стандартах показателя антропогенной нагрузки на водные объекты ПАН ⁶ на конкретном примере подробно описано в работе Г.А. Оболдиной, Г.А. Самбурского, А.Н. Попова [6]. ПАН ⁶ рассчитывается на основе одиннадцати базовых аналит-маркеров (физико-химических показателей водной среды) и в зависимости от его значения вода относится к одному из пяти классов качества. Данная методика достаточно хорошо согласуется с оценкой качества вод по гидробиологическим индексам Biological Monitoring Working Party (BMWP), индексу трофической комплектности (ИТК) и Бельгийскому биотическому индексу (ББИ). В работе П.Д. Засыпкина, О.С. Ушаковой, Г.А. Оболдиной, Т.Е. Павлюка [3] приводятся согласованные шкалы значений для оценки класса качества вод как на основе ПАН^б, так и на основе указанных гидробиологических индексов.

Заключение. Проведенный сравнительный анализ работ отечественных и зарубежных авторов позволяет утверждать, что действующая в настоящее время в России система разработки СКИОВО, НДВ, назначения НДС в части поддержания и улучшения экологического состояния природных водных объектов малоэффективна.

Основной причиной этого является то, что в основу ее заложен принцип назначения целевых показателей качества вод по "наиболее жестким" из действующих нормативов - рыбохозяйственным ПДК, без учета главных целей оздоровления природных водных объектов - экологических. Это приводит к необходимости громадных финансовых ресурсов для ее реализации.

Кроме того, при разработке целевых показателей не учитываются региональные особенности содержания некоторых загрязняющих веществ в водных объектах, корреляционные связи между содержаниями ряда загрязняющих веществ в воде, не в должной мере учитываются гидробиологические показатели вод.

Программы разрабатываются "в полном объеме", без ранжирования бассейнов водных объектов и их участков по степени важности и очередности выполнения мероприятий, что также приводит к их неполной реализации.

Большую роль играет отсутствие единых, доступных разработчикам программ, баз данных о загрязнении водных объектов и их участков.

Наиболее рациональным для достижения главных целей водной стратегии России по оздоровлению поверхностных водных объектов на современном этапе следует признать переориентацию разработки проектов на систему государственных стандартов, введенных в действие в последние годы и оценивающих качество вод с экологических позиций.

Список литературы