В.В. Сухарев

Водопользование и водопотребление. Основы нормирования и оценки качества природных вод.

Источник: Водопользование и водопотребление [электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://biofaktory.ru/book/10/538.html

В течение длительного периода человек использовал водные ресурсы и не испытывала недостаток воды. Однако, в связи с быстрым ростом населения Земли и его производственной деятельности, потребности человека в воде значительно возросли.

Сегодня во многих местах земного шара ощущается нехватка пресной воды для жизненных нужд, нужд промышленности и сельского хозяйства. Это обусловлено, как нами отмечалось ранее, как количественным, так и качественным истощением водных ресурсов. Из года в год, количество воды, используемой одним жителем планеты растет, причем основным источником водопользования и водопотребления являются реки.

Динамика мирового водопотребления в XX веке свидетельствует о значительном росте объемов потребления воды, причем меняется тенденция водопотребления в сторону промышленного производства.

Главным водопотребителей остается сельское хозяйство в котором наблюдаются самые необратимые потери воды - до 80 %. Рост оросительных площадей и количества поливной воды обусловлено как ограничением площадей традиционных пахотных земель в условиях демографического взрыва, совершенством оросительных систем, так и особенностью сельскохозяйственных культур.

На образование 1 кг растительной массы различными растениями используется от 150-200 до 800-1000 л пресной воды. Вторым мощным водопотребителей является промышленность, причем растет удельный вес этого потребителя в общем водопотреблении. Хотя наиболее мощными водопотребителей в промышленности являются электростанции (АЭС и ТЭС), они способствуют, главным образом, тепловом загрязнению водоемов. Другие отрасли промышленности также могут быть мощными водопотребителей.

Растет потребление воды населением. Если в средние века городской житель ежедневно тратил на себя до 25 л воды, то сегодняшний горожанин тратит около 150 л воды. В крупных городах водопотребление значительно больше. Так, удельное водопотребление в Нью-Йорке составляет 600 л/сут, Париже - 500 л/сут, Москве - 400 л/сут, Киеве - 353 л/сут. Не исключением является и Украина. Один житель нашей страны в среднем потребляет до 238 л/сут пресной воды.
Рост водопотребления населения характерно не только для городского населения, но и для сельского. Рядовой крестьянин только на собственные нужды потребляет до 50 л/сут пресной воды, но с учетом активного полива огородов в весенние и летние периоды эта величина значительно возрастает.

Распределение водопотребления в разных уголках Земли определяется прежде всего особенностями ведения сельского хозяйства и развитием промышленности, хотя, как отмечалось ранее, основным водопотребителей остается сельское хозяйство.
Следовательно, мировое водопотребление растет из года в год, поэтому одним из важнейших аспектов современного водопотребления является возможность изменения характера водообеспечения в результате целенаправленного воздействия на структуру глобального водооборота. Уже сегодня хозяйственная деятельность человека привела к активизации процесса глобального круговорота воды вследствие роста площади выпаривания и необратимых потерь воды за счет химического связывания.
При организации мероприятий по охране природных вод в первое очередь следует различать два основных аспекта использования воды: водопользования и водопотребления, которые по-разному влияют на экологическое состояние природных водоемов. При водопользовании вода из водного источника не изымается, то есть это использование воды как среды обитания, например, рыбное хозяйство, рекреация, как транспортной магистрали, например, судоходство, и как источники энергии для гидроэлектростанций. При водопользовании возможно лишь качественное истощение водных ресурсов, которое обусловлено загрязнением водоемов.

При водопотреблении вода из водного источника изымается и используется для промышленных, агрокультурных, коммунально-бытовых и других потребностей. При водопотреблении возможно как качественное, так и количественное истощение водных ресурсов и необратимые потери воды. Этому аспекту использования воды уделяется значительно больше внимания, по сравнению с водопользованием, хотя это не всегда оправдано.

По ДСТУ 3041-94, водопользование - это использование водных объектов и систем водоснабжения для удовлетворения потребностей населения и народного хозяйства, а водопотребления - это потребление воды из водного объекта или системы водоснабжения.
Объектами водопользования и водопотребления является, преимущественно, поверхностные и подземные пресные воды, территориальные морские воды. Особое внимание при организации природоохранных мероприятий уделяется проблемам защиты пресных вод. Охрана воды - это система мероприятий, направленных на предотвращение, ограничение и ликвидацию последствий загрязнения, засорения и истощения воды.

В соответствии с "Правилами охраны поверхностных вод от) загрязнения сточными водами", пресные воды суши разделяют, в зависимости от характера их использования, на четыре категории:

I категория - водоемы хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и предприятий пищевой промышленности;

II категория - водоемы культурно-бытового назначения, используемых для рекреации, занятия спортом и т.д.;

III категория - водоемы рыбохозяйственного назначения для сохранения и нереста особо ценных пород рыб, которые чувствительны к количеству растворимого в воде кислорода и количества взвешенных веществ;

IV категория - водоемы рыбохозяйственного назначения для сохранения других пород рыб и их нереста.

V соответствии с категорией водоемов, в местах водопользования или водозабора при водопотреблении, установлены соответствующие нормативы качества воды, которые объединены в две группы: гигиенические и санитарные. Нормами качества воды называют установленные значения показателей качества воды, соблюдение которых обеспечивает потребности конкретных видов водопользования.

Для гигиенической оценки качества воды используют следующие показатели:

Количество взвешенных веществ;
Температура;
Водородный показатель;
Минеральный состав воды;
Концентрация растворенного в воде кислорода;
Биохимическое потребление кислорода полное (БСК ");
Химическое потребление кислорода (ХПК);
Наличие возбудителей болезней и т.п.

Для санитарной оценки качества воды используют следующие показатели:

Предельно допустимые концентрации загрязняющих воду веществ, с учетом лимитирующих признаков вредности;
Классы опасности химических веществ.

Нормы показателей качества воды для каждой категории учитывают особенности использования или потребления вод, а для водоемов рыбохозяйственного назначения учитывается явление биокумуляции и чувствительность некоторых гидробионтов.

Высокие требования к качеству воды относятся в водоемах III и I категории.
Для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения для нормирования их качества устанавливаются ГДКВ вредных веществ с учетом трех лимитирующих признаков (показателей) вредности: органолептического, санитарного или общесанитарного и санитарно-токсикологического.

Для вод рыбохозяйственного назначения - ГДКВр с учетом пяти лимитирующих признаков (показателей) вредности: органолептического, санитарного или общесанитарного, санитарно-токсикологического, токсикологического и рыбохозяйственного.

Лимитирующая признак вредности (по ДСТУ 3041-95) - это один из признаков вредности веществ, загрязняющих воду, которая определяет их преимущественное негативное воздействие и характеризуется наименьшим значением эффективной-неэффективной концентрации.

Каждая лимитирующая признак вредности характеризует ту или иную свойство загрязняющих веществ, которая показывает проявление их вредного воздействия, а именно:

Органолептический показатель вредности характеризует способность веществ изменять органолептические свойства воды, в частности вкус, запах, цвет;
Общесанитарного показатель вредности характеризует влияние веществ на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических реакций с участием естественной микрофлоры или химических превращений;
Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие веществ на организм человека;
токсикологический показатель вредности характеризует токсичность веществ для гидробионтов, в частности планктон т.п.;
Рыбохозяйственный показатель вредности характеризует влияние веществ на ухудшение качества промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем или пяти признакам вредности принимается ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Предельно допустимая концентрация большинства загрязняющих веществ в водоемах I-II категории выше. Это, очевидно, объясняется разным количеством лимитирующих показателей вредности веществ при установлении величины ПДК и тем, что чувствительными к действию загрязняющих веществ есть ряд гидробионтов.

Согласно СанПиН 2.1.4.559-96, питьевая вода должна быть безопасной в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства. К вод рыбохозяйственного назначения относятся, помимо этого, и другие требования.

Следует отметить, что ГДКВр должны соответствовать ряду требований, при которых не должно наблюдаться гибель рыб и кормовых организмов для рыб, постепенное исчезновение видов рыб или кормовых организмов, ухудшение товарных качеств рыбы и замена ценных видов рыб на малоценные. Поэтому, рыбохозяйственные водные объекты иногда разделяют не на две категории (III и IV по предварительному классификации), а на три:

Водоемы высшей категории, к которым относят местоположения нерестилищ, массового нагула и зимовальные ямы особо ценных видов рыб и других промышленных водных организмов, а также охраняемые зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;
Водоемы первой категории, к которым относятся объекты, используемые для хранения и воспроизведения ценных пород рыб, обладающих высокой чувствительностью к количеству растворенного в воде кислорода;
Водоемы второй категории, к которым относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

Оценка качества природных вод является делом сложным и хлопотным. Существует ряд подходов и методик этой процедуры и, в большинстве случаев, оценку качества природных вод проводят по интегральным показателям качества (иногда по индивидуальным), хотя эти показатели в силу своей относительности практически непригодны для их использования как критерия "лучше" или "хуже".
Под качеством воды, в целом, понимают характеристику ее состава и свойств, определяющих ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77), при этом критерии качества представляют собой показатели, по которым проводится оценка качества этих вод. Важно, также, учета факторов, определяющих химический состав природных вод.

Формирование химического состава природных вод проходит под влиянием ряда факторов, которые целесообразно разделить на две группы:

Факторы прямого воздействия, которые непосредственно влияют на состав воды (обогащение и удаление из воды химических ингредиентов): состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека;
Факторы опосредованного действия т.е. те, которые определяют условия протекания взаимодействия веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительный мир и т.д.

По характеру действия факторы формирования химического состава природных вод можно разделить на следующие группы:

физико-географические (рельеф, климат, почвенный слой, выветривание);
Геологические (состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия);
Физико-химические (химические свойства элементов, кислотно-основные условия, условия окисления и восстановления, катионный и анионный обмен и т.п.);
Биологические (деятельность растений и других живых организмов);
Антропогенные (все факторы, связанные с деятельностью человека). Учет факторов формирования химического состава природных вод является необходимым условием правильной оценки качества природных вод. Кроме того, это позволяет рационально использовать природные воды и реализовывать мероприятия по охране и контролю естественных водоемов.