Стурман В.И. Экологическое картографирование

Подождите немного. Документ загружается.

1 II

III

IV V

Рис.

19.

Карта условий самоочищения поверхностных

вод

Условия самоочищения:

—

очень благоприятные; II,

2 -

умеренно благоприят-

ные;

III,

— средние;

IV,

—

умеренно неблагоприятные;

V, 5

— крайне небла-

гоприятные. Арабские цифры относятся

условиям самоочищения

результате

трансформации загрязняющих веществ

без

учета

их

разбавления, римские циф-

ры —

учетом разбавления

[145]

Таблица 5

Ориентировочные коэффициенты скорости самоочищения

от загрязняющих веществ при разных температурах водоемов [103]

Ингредиенты Температура воды Ингредиенты

выше

13° 10-15*

ниже

10°

БПК

0,30 0,20 0,10

БПК

П0ЛН

0,15

0,10 0,05

хпк

0,20 0,15 0,10

Азот аммонийный

0,50 0,30 0,20

Фенолы

0,12 0,08

0,04

Нефтепродукты

0,04

0,03 0,01

СПАВ

0,15 0,10 0,05

Пестициды фосфорорганические

0,08 0,06 0,04

Пестициды хлорорганические

0,02 0,01 0,01

зируемые результаты процессов самоочищения. Рассчитывается

распространение веществ от мест их поступления в реку к опреде-

ленным датам и ожидаемые концентрации по створам.

Наиболее эффективным средством решения такой задачи явля-

ется математическое моделирование потоков загрязнений с визуа-

лизацией результатов методом графической мультипликации в виде

карт-фильмов [99]. Использование такой методики наиболее целесо-

образно при определении последствий реальных или возможных ава-

рийных залповых сбросов, когда можно пренебречь поступлением

аналогичных поллютантов от диффузных источников.

4.2.3.

Показатели экологического состояния

водоемов

Экологическое состояние водоемов складывается в результате

взаимодействия факторов самоочищения и техногенной нагрузки

и определяется, главным образом, путем стационарных и экспе-

диционных исследований. Показатели экологического состояния

водоемов включают значительное число гидрохимических и гид-

робиологических характеристик. Для водоемов, используемых в

хозяйственно-питьевых и рекреационных целях, установлено 11 ос-

новных показателей состава и свойств воды (содержание взвешен-

ных веществ, плавающие примеси, запахи и привкусы, окраска, тем-

пература, рН, минерализация, растворенный кислород, биохимичес-

кое потребление кислорода, содержание бактерий, содержание

токсичных веществ), в том числе ПДК для 420 веществ.

Для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, ус-

тановлено девять основных показателей состава и свойств воды

(содержание взвешенных веществ, плавающие примеси, запахи и при-

вкусы,

окраска, температура, рН, растворенный кислород, биохи-

мическое потребление кислорода, содержание токсичных веществ), в

том числе ПДК для 72 веществ [29].

В биоэкологических исследованиях используются характерис-

тики видового разнообразия, наличия и доли индикаторных видов.

Роль индикаторных организмов могут выполнять виды, наиболее

чувствительные к загрязнению и (чаще) малочувствительные к

нему

—

сапробионты. Для оценки состояния водоемов употребля-

ется индекс сапробности, по Пантле и Буку в модификации Сла-

дечека [159].

Имеется ряд классификаций вод по сочетанию большого чис-

ла физических, гидрохимических, биологических характеристик

(классификация СЭВ, классификация Жукинского, классификация

СанПиН

4630-88).

Возможности использования сложных класси-

фикаций

для

картографических целей незначительны

по

причине

дороговизны

трудоемкости соответствующих исследований

и,

как следствие, малого числа пунктов определения.

Для целей картографирования необходимы более простые

по-

казатели, определяемые

возможно большем числе пунктов

обеспечивающие возможность сравнения разных водных объектов.

В качестве такого показателя чаще всего используется индекс

за-

грязненности воды (ИЗВ):

изв

Iy.J±_

6^ПДК

{

где

С —

концентрация каждого

из .6

учитываемых ингредиентов

(кислород, БПК

вещества

наибольшими превышениями

ПДК);

ПДК

—

предельно допустимый показатель

по

соответству-

ющему веществу.

В качестве косвенных характеристик, относящихся

техноген-

ной нагрузке

на

бассейны, используются данные

об

объемах

струк-

туре сточных

вод, в том

числе отнесенные

единице площади

бассейна

или к

объему стока воды.

4.2.4.

Источники информации

загрязнении

поверхностных

вод

Мониторинг загрязнения поверхностных

вод

ведется

помо-

щью стационарных постов. Периодичность отбора проб

состав

контролируемых ингредиентов определяются

зависимости

от ка-

тегории поста

(I—IV

категории), согласно ГОСТу

17.1.3.07-82 [75].

Обязательная программа, реализуемая

на

постах, включает:

• визуальные наблюдения (гибель рыбы

других организмов,

появление посторонних окрасок, запаха, пены, пленок

т.п.);

• гидрологические измерения (уровень

расход воды, ско-

рость течения, температура воды, цветность, прозрачность,

мутность);

• гидрохимические определения

(рН, Eh, ХПК,

БПК

, мине-

рализация, содержание кислорода

углекислого газа, глав-

ных ионов, биогенных веществ, основных поллютантов).

Определения

по

обязательной программе проводятся

во

все фазы

водного режима: весенние половодье, дождевые паводки, летнюю

и зимнюю межень.

На

постах

I—III

категорий, кроме того, ежеме-

сячно проводятся наблюдения

по

сокращенной программе,

без

определения веществ, концентрации которых обычно

не

превы-

шают ПДК.

На

постах

I и II

категорий проводится также ежедекад-

ный

ежедневный контроль

по

отдельным параметрам. Програм-

ма наблюдений

по

гидробиологическим показателям является

рекомендательной

включает определение

с той или

иной пери-

одичностью показателей

по

фитопланктону, зоопланктону,

зоо-

бентосу, перефитону.

Стационарные посты общегосударственной сети наблюдений

дополняются ведомственными, функционирующими

различной

периодичностью

на

водоемах, используемых

для

рыбоводства,

также для водоснабжения

водоотведения. Водоемы — источники

питьевого водоснабжения,

также рекреационные контролиру-

ются санитарно-эпидемиологической службой. Обобщенные резуль-

таты наблюдений

на

гидропостах публикуются

«Гидрологичес-

ких ежегодниках», «Гидрохимических бюллетенях», «Ежегодниках

качества поверхностных

вод

Российской Федерации»

[57],

«Еже-

годниках состояния экосистем поверхностных вод», «Государствен-

ных докладах

состоянии окружающей природной среды».

Исходные данные

об

объемах

основных ингредиентах,

со-

держащихся

сточных водах, сбрасываемых крупными водополь-

зователями, имеются

статистических формах

2-ТП

(водхоз)

обобщающих материалах (Государственные доклады

состоянии

окружающей среды, Ежегодники).

При

картографировании диф-

фузного загрязнения

от

малых рассредоточенных источников сле-

дует использовать расчетные методы, поскольку даже

в тех

случа-

ях, когда

по

сельскохозяйственным предприятиям имеются стати-

стические формы

2-ТП

(водхоз), содержащиеся

в них

сведения

не

конкретизируются

по

объектам

пределах территорий хозяйств.

4.2.5.

Методы картографирования загрязнения

поверхностных

вод

Информационные источники

методы картографирования

за-

грязнения поверхностных вод различны для карт разных масштабов.

Для создания обзорных мелкомасштабных карт бывает достаточно

публикуемой

ежегодниках информации

средних многолетних

уровнях загрязнения

по

гидропостам,

также

об

объемах

структу-

ре сбросов

по

городам.

этом случае линейными знаками (для

рек)

и ареалами

(для

озер

водохранилищ, выражающихся

масштабе

карты) характеризуются классы качества воды

для

протяженных

участков крупных

рек и

озер, структурными знаками

—

уровни

состав загрязнения, объемы

состав сбросов, картограммами

—

8 -

9532

а б в г д

а б в г д а б в

Рис.

20. Картографирование загрязнения поверхностных вод

отдельными веществами [122]

Образование и отведение сточных вод. Кратность разбавления загрязненных сточных

вод речными водами в лимитирующий сезон по административным районам, чис-

ло раз: 1 — более 100; 2 —

200—1000;

3 —

10-100.

Объем сточных вод, млн м

/год:

4 —

100—1000;

5 — 1—10. Категория сбрасываемых сточных вод по состоянию очистки:

6 — неочищенные; 7 — недостаточно очищенные; 8 — нормативно чистые (без

очистки); 9 — нормативно очищенные. Уровень экологической нагрузки на вод-

ные объекты: 10 — очень высокий. Оценка качества поверхностных вод. 11 —

обобщенные гидрохимические характеристики качества воды: а — биохимическое

потребление кислорода (ВПК полн.); б — рыбохозяйственный ЛПВ;

в —токсикологический ЛПВ; г — санитарно-токсикологический ЛПВ; д — взве-

шенные вещества; е — створы выпуска сточных вод. Качество воды (единицы из-

мерения обобщенных гидрохимических характеристик): 12 — чистая (менее 1);

13— слабо загрязненная

(1—5);

14 — сильно загрязненная

(5-10);

15 — весьма

грязная

(10—50);

16 — опасно грязная (более 50). Условия разбавления сточных вод

в водных объектах (минимальный расход воды в лимитирующий сезон, м

/с):

17 — очень благоприятные (более

1000);

18 — благоприятные

(15-1000);

19 — ограниченно благоприятные

(1-15).

техногенная нагрузка на речные бассейны (см. рис. 4). При более

детальном картографировании линейные знаки, характеризующие

качестЬо воды, дифференцируются по веществам (рис. 20).

При средне- и крупномасштабных исследованиях данные, за-

имствованные из статистических источников, целесообразно до-

полнять расчетными характеристиками диффузного загрязнения

от сельскохозяйственных источников и сельских населенных пунк-

тов,

с использованием коэффициентов разбавления (КР).

При изучении диффузного загрязнения от источников в сель-

ской местности картографируемая территория подразделяется на

водосборные бассейны определенного порядка, в зависимости от

масштаба исследования. Так, при картографировании масштаба

1:200

ООО

целесообразно выделение бассейнов третьего порядка (по

Стралеру-Философову), а также оконтуриваемых ими межбассей-

новых пространств (территорий, относящихся непосредственно к

бассейну основной реки или к бассейнам более низкого порядка,

чем рассматриваемый). В пределах каждого бассейна путем анализа

картографических источников и статистических данных определя-

ют все действующие источники загрязнения поверхностных вод:

населенные пункты, животноводческие комплексы и фермы, про-

мышленные и коммунально-бытовые предприятия, места разме-

щения сельскохозяйственной и транспортной техники.

Отдельно учитываются и обозначаются на карте потенциально

опасные объекты: нефтепромыслы, трубопроводы, хранилища пе-

стицидов, удобрений, горючего и др. Объемы и состав сточных вод

от действующих источников определяются по укрупненным нор-

мативам водоотведения [30, 157, 158] (табл. 6). Для потенциально

опасных источников может быть указана территория, подвергав-

шаяся их воздействию в прошлом (при наличии данных об имев-

ших место авариях) либо могущая быть загрязненной (при нали-

чии соответствующих расчетов).

Определение коэффициентов разбавления. Для определения

коэффициентов разбавления объемы сточных вод от всех источни-

ков в пределах бассейна делят на сток воды в замыкающем створе за

ту же единицу времени. Сведения о стоке воды могут быть получены

из данных Государственного водного кадастра (Многолетние дан-

ные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши; Ресурсы поверх-

ностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики), а при

их отсутствии — из данных региональных гидрологических исследо-

ваний либо расчетно-графическим путем на основе региональных

зависимостей между гидрологическими и морфологическими пара-

метрами [3, 71, 120]. Показатели разбавления могут определяться,

исходя из разных величин расходов воды в замыкающем створе: сред-

негодовых, характерных для

определенных

фаз водного режима, 95% обес-

печенности, как того требуют нормативные документы по установ-

лению предельно допустимых сбросов [93].

При картографировании показателей разбавления по водосбор-

ным бассейнам целесообразно учитывать и отображать на карте с

Таблица 6

Укрупненные нормативы образования сточных вод

от некоторых источников

Тип источника

Единица

измерения

Количество

сточных вод от

единицы, м

/год

Сельские населенные пункты:

без водопровода и канализации

с водопроводом, без канализации

с водопроводом и канализацией

1 житель

5,5

Животноводство:

крупный рогатый скот и свиньи

овцы и козы

1 голова 10,95

0,51

Сельскохозяйственная и транспорт-

ная техника:

грузовые автомобили, трактора

легковые автомобили

автобусы

1 машина

103

Хлебозаводы производительностью:

более 30 т/суг.

от 15 до 30 т/сут.

до 15 т/сут.

1 т продукции 1,33

2,87

6,66

Молокозаводы производительнос-

тью:

более 10 т/сут.

до 10 т/сут.

1 т продукции 3,0

4,28

Маслозаводы

1 т продукции

2,6

помощью знаков, картограмм, картодиаграмм не только общий

объем, но и состав сточных вод по их происхождению:

• от промышленных предприятий (с подразделением по от-

раслям);

• животноводческих комплексов и ферм;

• жилищно-коммунального хозяйства;

• транспортной и сельскохозяйственной техники.

Для оценки информативности коэффициентов разбавления

было проведено сопоставление их с характеристиками качества

воды по данным наблюдений на гидропостах и по материалам ана-

литического отдела Госкомприроды Удмуртии. Коэффициенты кор-

реляции между КР и характеристиками качества воды составили:

•

для

индексов загрязнения воды

(ИЗВ)

0,732 по

стационар-

ным гидропостам

и 0,603 по

точкам эпизодического опро-

бования аналитического отдела Госкомприроды

УР;

•

для

среднегодовых концентраций отдельных ингредиентов

от

0,427

(сульфаты)

до 0,985

(азот нитритов)

по

стацио-

нарным гидропостам

и от 0,006

(азот нитратов)

до 0,863

(азот нитритов)

по

точкам эпизодического опробования.

КР

ИЗВ, будучи интегрированными показателями, характеризу-

ют общий уровень загрязнения,

но не его

состав,

поэтому корре-

лируют

целом лучше,

чем КР и

концентрации отдельных веществ.

Картографирование загрязнения поверхностных

вод на

основе

данных натурных измерений

при

экспедиционных исследованиях

распространения

не

получило

силу высокой подвижности вод-

ной среды

и,

соответственно, быстрой изменчивости показателей

загрязнения.

Практическая работа

Цель работы

—

освоение методики мелкомасштабного карто-

графирования качества поверхностных

вод

на

основе статистичес-

ких данных.

Материалы

для

работы:

Данные

качестве поверхностных

вод

региона (Гидроло-

гические ежегодники, Гидрохимические бюллетени, Еже-

годники качества поверхностных

вод

Российской Федера-

ции, Ежегодники состояния экосистем поверхностных

вод,

Государственные доклады

состоянии окружающей при-

родной среды.

При

отсутствии

или при

недостатке опубли-

кованных текстов могут использоваться материалы, нахо-

дящиеся

на

сайте Министерства природных ресурсов

РФ:

http://www.mnr.gov.ru/index.php74H-2).

Контурная карта

на

территорию региона.

Калькуляторы, чертежные принадлежности.

Задание:

В зависимости

от

обеспеченности данными, работа может

вы-

полняться

двух вариантах.

Картографирование классов качества воды

по

образцу

(см.

рис.

4, с

использованием обозначений соответствующей

легенды).

Картографирование концентраций отдельных веществ

по

образцу

(см. рис. 19, с

использованием обозначений соот-

ветствующей легенды).

3. Выделить на карте участки рек, охарактеризованные дан-

ными из имеющихся информационных источников, и, ис-

пользуя соответствующие обозначения (легенды рис. 4 и 20),

закартировать показатели качества воды.

Практическая работа 6

Цель работы — освоение методики крупномасштабного кар-

тографирования качества поверхностных вод на основе статисти-

ческих данных.

Материалы для работы:

Данные о расходах воды рек региона (Региональный том

серий: Многолетние данные о режиме и ресурсах поверх-

ностных вод суши; Ресурсы поверхностных вод СССР. Ос-

новные гидрологические характеристики).

2. Статистические данные о сельских населенных пунктах ре-

гиона (количество жителей, поголовье скота, число еди-

ниц сельскохозяйственной и транспортной техники, обес-

печенность водопроводом и канализацией, наличие и мощ-

ность предприятий по переработке сельскохозяйственного

сырья). Указанные характеристики обычно заимствуются из

учетно-статистических данных районных органов управле-

ния или из изданий серии «Паспорт района», выпускаемых

органами Госкомстата.

3. Табл. 6 настоящего пособия.

4. Топографическая карта на территорию региона масштаба

1:200 ООО.

5. Калькуляторы, чертежные принадлежности.

Задание:

Сделать выкопировку гидросети на кальке, желательно с

подписями названий рек третьего порядка.

2. Выделить границы водосборных бассейнов третьего поряд-

ка и межбассейновых пространств.

3. На основе статистических данных и материалов водного

кадастра определить показатели техногенной нагрузки и гид-

рологические характеристики по бассейнам.

4. По нормативам (см. табл. 6) определить объем отходящих

сточных вод.

5. Рассчитать среднегодовые и меженные значения коэффи-

циентов разбавления.

6. С учетом фактического размаха колебаний разработать шкалу

значений КР.

7. Построить картограмму значений КР (рис. 21).

Условные обозначения

Населенные

пункты

у^^У

Границы бассейнов

Гидрография

Шкала значений коэффициентов разбавления

(КР)

менее

0,0005 0,001 0,002 и

более

7 I

Межбассейновые пространства

бассейны

рек,

——

на

которые

не

найдено данных

для

расчета

КР

Рис.

21. Пример карты коэффициентов разбавления

[77]

По карте Удмуртской Республики масштаба

1:200 000

опреде-

лено,

что

пределы бассейна р. Арлеть (створ д. Чашкагурт) входят

следующие населенные пункты: Мугло, Вутно, Гобгурт, Аяшур,

Стар.

Монья, Чашкагурт. В д. Гобгурт имеется водопровод;

осталь-

ных населенных пунктах водопровода

канализации нет. Населе-

ние

д.

Гобгурт —

470

человек; остальных населенных пунктов,

не

оборудованных водопроводом

канализацией,

— в

общей слож-

ности

313

человек. Согласно данным табл.

объем коммунально-

бытовых сточных

вод по д.

Гобгурт —

10 340

/год;

по

остальным

населенным пунктам —

1721,5

/год; итого

12 061,5

/год. Общее