| |
|
|
|
| |
| №5, 2007: Экологическая оценка и картографирование |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Экологическая оценка и картографирование
О.Г. Дубровская, Г.П. Крючков. Оценка экологического состояния природно-технической системы-открытого водозабора "Гремячий лог" на реке Енисей
В статье рассмотрены особенности оценки экологического состояния открытого водозабора «Гремячий лог» на реке Енисей
Строительство крупных гидротехнических сооружений в силу своей специфики и масштабов оказывает существенное и разнообразное влияние, как на природные, так и на хозяйственные условия прилегающих территорий и акваторий. Меняются сложившиеся условия обитания, как гидробионтов, так и околоводной флоры и фауны. Задачей современного проектирования и функционирования природно-технических систем (ПТС) является обеспечение экологически безопасного взаимодействия гидроэкосистемы и технического объекта.
Природно-технические системы в гидротехнике относятся к категории «открытых» систем, так как внешний обмен энергией, веществами и информацией характерен не только для их природных составляющих, но и для гидротехнических объектов. Основой их совместимости должна быть определенная свобода связей, обеспечивающая относительную стабильность системы в некотором диапазоне допустимых изменений интенсивности антропогенных воздействий и других экологических факторов, включая различные объекты инфраструктуры, создаваемой на базе гидроузла. Созданные по такому принципу ПТС достаточно стабильны, они обладают способностью к сохранению наиболее важных структур и связей, их восстановлению после определенных нарушений, то есть к поддержанию гомеостаза – устойчивого равновесного состояния. [1, 2]
Строение ПТС может быть описано с помощью набора структурных показателей, а ее функционирование – комплексом функциональных показателей. Структурные показатели включают в себя характеристики обилия организмов, их качественного состава, пространственно-временного распределения, биологических взаимодействий и структуры популяции (табл. 1).
Функционирование экосистемы может быть описано с помощью функциональных показателей или продукционных характеристик, показывающих, насколько интенсивно идет в гидроэкосистеме образование органического вещества. Одни из них характеризуют скорость первичного продуцирования – образования биомассы растениями, другие – скорость вторичного продуцирования, т.е. накопления биомассы животными.
Таблица
Структурные характеристики гидроэкосистемы
Название структурного показателя Структурный элемент
1. показатели обилия организмов 1.1. Численность
1.2. Плотность
1.3. Биомасса
2. характеристики качественного состава 2.1. Видовое разнообразие
2.2. Экологические доминанты
2.3.Наличие эндемиков
3. пространственно- временное распределение 3.1. Хорологическая структура
3.2. Временные изменения
4. биотические взаимодействия 4.1. Трофическая структура
4.2. Непищевые взаимоотношения
5. структура популяции 5.1. Плотность популяции
5.2. Рождаемость
5.3. Смертность
5.4. Возрастная структура
5.5. Скорость роста
Наибольший интерес представляет величина чистой первичной продукции - Р, определяющая общий баланс органического вещества в экосистеме. Р является индикаторным каналом. Необходимо отметить, что соотношение между чистой первичной продукцией Р и биомассой организмов - В является важной интегральной характеристикой гидроэкосистемы. Это так называемая удельная продукция, или Р/В – коэффициент.
Структурные или функциональные характеристики стабильных экосистем, а также их интегральная характеристика - Р/В –изменяются в незначительных пределах.
Новые экосистемы, возникающие на базе ПТС обычно подвержены резким, хаотично колебательным изменениям структуры и ритма функционирования. Большинство физических стрессов, создаваемых человеком, слишком внезапны, интенсивны или аритмичны, чтобы экосистема могла к ним адаптироваться, поэтому они приводят к сильным колебаниям, нестабильности ПТС.
В каналах передачи энергии, вещества и информации в ПТС иногда могут возникать помехи, резко изменяющие сложившиеся в системе связи и нарушающие ее сбалансированность и стабильность.
С позиции современной экологии любая форма вещества, энергии и информации, оказавшаяся в экосистеме в неположенном месте и в не в то время – загрязнитель. Классифицировать загрязнения можно по следующей схеме: по типу загрязнителя (химическое; физическое; биологическое); по типу поступления в экосистему (первичное (непосредственно из источника загрязнения); вторичное (в ходе трансформации первичного загрязнения)); по скорости разложения (легко разлагающиеся; стойкие).
Любой из видов загрязнителя затрагивает экосистему в целом и может привести к ее гибели, если механизмы компенсации не смогут преодолеть влияние загрязнителя [2]
В рамках выполнения натурных наблюдений мониторингового типа на гидрообъекте водозабора «Гремячий лог» реки Енисей был произведен анализ экологической ситуации данной ПТС по обобщенным классификациям и типизациям водных объектов, используемых для характеристики трофности, качества воды, сапробности вод. Период наблюдений с 2001 по 2005 гг. Для оценки экологической ситуации были применены следующие методики:
- параметры и алфавит классов для оценки состояния водных экосистем
(Институт охраны природы и заповедного дела Минэкологии России, 1992)
- классификация гидрофизических, гидрохимических, гидробиологических показателей, ориентированная на 5 классов трофии и качества вод (по В.Д. Романенко, 1990)
- классификация загрязненности водных объектов по химическим показателям (по Былинкиной, Драчеву, Ицковой, 1988)
- оценка загрязнения водных объектов по величине индекса загрязненности вод (ИЗВ) [3,4]
Используя результаты натурных наблюдений, выполненных на реке Енисей в ПТС «Гремячий лог» (средние за год данные), был рассчитан ИЗВ: 2001 г. – 0,595; 2002 г. – 0,496; 2003 г. – 0,645; 2004 г. – 0,535; 2005 г. – 0,513; определен класс трофии – II – мезотрофный β-олигосапробный; определено качество воды по химическим показателям – II класс – чистый. Совокупный анализ этих данных позволяет сделать вывод о том, что вода реки Енисей в районе водозабора «Гремячий лог» относится ко II классу качества – чистая, тогда как на основании ГОСТа № 2671-84 «Источники централизованного хозяйственно – питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора» данный водоисточник относится к I классу.
Говоря о гидроэкосистемах, следует выделить особый вид нарушения гомеостаза системы – «цветение» воды. Это «Цветение» вод – массовое развитие (вспышка) фитопланктона, вызывающее изменение органолептических свойств воды. Интенсивность этого процесса определяется по биомассе водорослей: слабое - В=0,5-0,9 мг/л; умеренное - В=1,0-9,9 мг/л; интенсивное – В =10 - 99,9 мг/л; гиперцветение - В более 100 мг/л [5]. «Цветение» воды является реакцией на повышающийся уровень органических загрязнителей воды – евтрофирование.
Процессы евтрофирования наиболее часты и интенсивны именно в ПТС, так как эти гидроэкосистемы обладают, как правило, низкой экологической емкостью.
В периоды цветения водоема количество клеток фитопланктона достигает 150 -200 млн. в 1 мл воды. Попадая на сооружения, предназначенные для отстаивания и осветления воды, планктон нарушает их нормальную работу, резко снижает производительность и увеличивает расходы воды на собственные нужды очистных сооружений. Особенно неблагоприятно сказывается на работе очистных сооружений развитие в водоемах и водотоках диатомовых Aserionella Formosa, Melozira granulatа, Stephanodiscus astraca, Stephanodiscus hantzschii. и сине-зеленых водорослей: Anabaena, Aphanizomenonflos-aquae, Microcystis aeruginosa. Продукты жизнедеятельности данных водорослей изменяют органолептические свойства воды, а также являются токсичными для животных и человека. Колонии рода Microcystis содержат в своей слизи большое количество бактерий-спутников, при разложении которых образуются бактериальные токсины, вызывающие отравления животных и человека. Возможны и химические отравления, так как при разложении сине-зеленых водорослей образуются фенолы, аммиак, продукты промежуточного белкового распада: скатол, индол, меркаптаны… Помимо этого водные организмы, в частности фитопланктон, накапливают тяжелые металлы (мышьяк, сурьму, селен и др.). При движении по экологическим цепочкам концентрация вредных веществ нарастает. Чем длиннее цепочка, тем больше накапливается загрязняющего реагента, и, следовательно, тем выше вероятность отравления человека, так как человек – последнее звено пищевой цепи [6].
Назначение данной ПТС - получение из поверхностной воды р. Енисей питьевой воды, удовлетворяющей СанПин. Обеззараживание на открытом водозаборе осуществляется хлорированием. Данная технология имеет преимущество в том, что обеспечивает микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети, благодаря эффекту последействия. Этот эффект заключается в том, что молекулы хлора сохраняют свою активность по отношению к микробам и угнетают их ферментные системы на всем пути следования воды по водопроводным сетям, где возможно вторичное ее загрязнение, т. е. от объекта водоподготовки (водозабора) до каждого потребителя. Все остальные методы обеззараживания воды, в т. ч. и промышленно применяемые в настоящее время озонирование и УФ-облучение, не обеспечивают обеззараживающего последействия и не предназначены для этого, поэтому требуют хлорирования на одной из стадий водоподготовки. Однако, хлорирование не безопасно, так как происходит недостаточно глубокое разложение органических веществ и возможен непроизвольный синтез новых, даже более токсичных веществ, чем исходные (например, хлорфенолов, хлораминов и др.). Отмечены случаи, когда содержание в питьевой воде канцерогенных и других вредных веществ, которые образуются в процессе хлорирования, приводили к 8 – 10-кратному превышению их предельных концентраций [7]. Так, на водозаборе «Гремячий лог», в периоды активного развития фитопланктона остаточный хлор превышает ПДК в среднем на 46%, а среднегодовое превышение составляет 10%, что, безусловно, является негативным фактором для здоровья населения. При этом следует учитывать и тот факт, что при хлорировании нельзя добиться полной стерилизации и в воде могут оставаться единичные сохраняющие жизнеспособность микроорганизмы. Применяемые методы не дают полной очистки от фитопланктона, а, следовательно, невозможно говорить о 100% качестве питьевой воды по биологическим показателям. Средний ежегодный показатель очистки составляет - 65, %.
Проблема обычно решается заменой хлорирования на первичном (предварительном) этапе обеззараживания озонированием или УФ-облучением. На вторичном этапе в подавляющем большинстве обязательно хлорирование, поскольку оно является единственным способом, обеспечивающим микробиологическую безопасность воды в любой точке распределительной сети, благодаря эффекту последействия. Однако считать данные методы экологически безопасными оснований нет, так как российский и зарубежный опыт применения озона в технологии водоподготовки выявило множество нерешенных проблем. Последние исследования показали, что продукты реакции озона с содержащимися в воде органическими веществами представляют собой альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты и другие соединения.
Наиболее часто в озонированной воде отмечается присутствие альдегидов (формальдегид, ацетальдегид, глиоксаль, метилглиоксаль). Данные вещества провоцируют обрастания трубопроводов и увеличивают опасность вторичного загрязнения воды микробиологическими компонентами; обладают канцерогенной активностью и представляют опасность для здоровья людей; увеличивают опасность образования хлорорганических побочных продуктов, что нежелательно с точки зрения здоровья потребителя. Кроме того, выявилась негативная тенденция увеличения численности зоопланктона в воде, обработанной озоном.
Применение другого альтернативного дезинфектанта — УФ-облучения — позволяет полностью избавиться от побочных продуктов обеззараживания, что является его несомненным достоинством. Но на сегодня его промышленное применение осложняется отсутствием возможности оперативного контроля эффективности обеззараживания воды. В соответствующих методических указаниях указывается на возможность применения УФ-облучения на этапе первичного обеззараживания воды при условии проведения на источнике водоснабжения технологических исследований. Методические указания не регламентируют величину дозы УФ-облучения при использовании его на этапе первичного обеззараживания воды.
В методических указаниях отмечается, что УФ-облучение обеспечивает заданный бактерицидный и вирулицидный эффект при соблюдении всех установленных эксплуатационных условий. Поэтому одним из важнейших вопросов применения этого метода является создание гарантий его надежности. С этой целью система должна быть снабжена датчиками измерения интенсивности УФ-облучения в камере обеззараживания, системой автоматики, гарантирующей звуковой и световой сигналы при снижении минимально заданной дозы, счетчиками времени наработки ламп и индикаторами их исправности.
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 18:58:40/24.02.24
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
