К вопросу об использовании интегральных показателей в контроле качества водных сред

Обобщенный показатель качества вод — находимая непосредственным измерением количественная характеристика свойства воды, важного для оценки ее качества и обусловленного совместным влиянием содержащихся в воде компонентов. Такими свойствами могут быть масса органических веществ, масса неорганических веществ, окисляемость, скорость потребления кислорода при данном окислительно-восстановительном потенциале, биоэффекты [1]. Полную характеристику качества воды может дать только система на основе нескольких различных по природе и смыслу показателей. В такую систему могут войти окисляемость, содержание растворенного органического углерода, жесткость воды, общее содержание азота, общее содержание фосфора, буферная емкость (кислотность и щелочность), окислительно-восстановительный потенциал, несколько биотестов.

Интегральные показатели можно определять любыми аналитическими методами и средствами. С одной стороны, для этого можно использовать обычные инструментальные методы, такие, как спектрофотометрия в видимой и УФ-областях, флуориметрия, атомно-спектрометрические, хроматографические и электрохимические. С другой стороны, привлекать множество простых и экспрессных аналитических средств, таких, как химические сенсоры, анализаторы, тест-средства, разные системы внелабораторного анализа.

Разработка системы обобщенных показателей предусматривает решение ряда задач: выявление показателей, важных для того или иного вида водопользования, их смысловое значение, выбор и установление размерности этих показателей, создание методик их определения. Особо следует подчеркнуть, что обобщенный показатель качества воды должен обладать свойством интерпретируемости применительно к оценке качества воды, т.е. иметь вполне однозначно трактуемое смысловое содержание. В ряде случаев полезными оказываются вторичные показатели. Это такие обобщенные показатели, непосредственная интерпретация которых для оценки качества вод затруднительна, но их величина, в определенных строго регламентируемых условиях, удовлетворительно коррелирует с величиной какого-либо основного обобщенного показателя. Таким вспомогательным показателем является, например, поглощение в УФ-области спектра или люминесцентное свечение при окислении озоном или под воздействием ультразвука, которые, при сравнительно постоянном компонентном составе объекта, удовлетворительно коррелирует с величинами ХПК и Сорг (содержание органического углерода) [2].

В НИЦ Экологической Безопасности РАН совместно с ЗАО «МЭЛП» создан монитор, предназначенный для непрерывной регистрации общего содержания биогенных и антропогенных органических веществ в природных и очищенных сточных водах. Он может быть использован в системах экологического контроля для раннего выявления аварийных и нелегальных сбросов, для изучения распределения биогенов (трофности) по площади акватории и по длине водотока, для работы в качестве датчика экспресс-анализа вод в стационарных и мобильных лабораториях [3].

В основу действия монитора положен созданный НИЦЭБ РАН новый метод контроля суммарного содержания растворенных в воде органических соединений: регистрация в реальном времени хемилюминесценции, возникающей при озонировании потока пробы воды. Интенсивность хемилюминесценции пропорциональна содержанию растворенных в воде органических соединений, поэтому монитор может быть прокалиброван в единицах «химическое потребление кислорода» — ХПК (мгО/л). Для реакции окисления используется озонированный атмосферный воздух, поэтому монитор не нуждается в заправке реагентами и не производит токсичных отходов анализа.

В таблице 2 приведены выражения некоторых индексов качества, применяемых в экологическом нормировании. Единообразия в построении этих индексов нет — они сложились в рамках различных организаций и ведомств (Росгидромет, ГГО им. Воейкова, РАН).

Результаты расчета созданного в системе Росгидромета индекса загрязненности воды ИЗВ позволяют классифицировать водные объекты по семи градациям, приведенным в таблице 3.

Таким образом, складывается методология аналитической оценки природных объектов, как по их функционированию, так и по степени загрязненности, основанная на обобщенных показателях состояния, объединенных в систему индексов качества.