Интегральная оценка качества поверхностных водотоков,
атмосферного воздуха, почвы
1. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).
2. Суммарный показатель нагрузки.
3. Cуммарный показатель загрязнения.
4. Категории опасности загрязнения почв и снежного покрова по суммарному показателю загрязнения.
5. Индекс загрязненности воды (ИЗВ).
1 Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА) показывает интегральное загрязнение воздушного бассейна различными вредными примесями, формула для расчета этого индекса имеет следующий вид:
, (1)
где, I – индекс загрязнения атмосферы, i – номер вредной примеси, qi – средняя суточная концентрация i-ой вредной примеси в воздухе, ПДКi – предельно допустимая концентрация i-ой примеси в воздухе, Ci – константа, принимающая значения 1,7; 1,3; 1,0; 0,9 для 1, 2, 3, 4 классов опасности вредных веществ соответственно. Константа позволяет привести степень вредности i-го вещества к степени вредности диоксида серы. Обычно, индекс загрязнения атмосферы (I) рассчитывается по пяти загрязнителям: пыль (взвешенные вещества), диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота и формальдегид.
|
|
Суммарный показатель нагрузки показывает во сколько раз масса химических элементов, выпавших на данной территории больше, чем на фоновых участках. Данный показатель рассчитывается по формуле:
(2)
где Pi – масса i-того химического элемента, выпавшего со снеговой пылью на данной территории, мг/км2 сут; Pфi – масса i-того химического элемента, выпавшего со снеговой пылью на фоновых участках, мг/км2 сут.
Вес химического элемента, выпавшего на единицу площади обследуемой территории за единицу времени определяется по формуле:
Pi = Ci·Pn, (3)
где Сi – концентрация химического элемента в снеговой пыли, мг/кг; Pn – пылевая нагрузка, кг/км2 сут.
Масса химического элемента, выпавшего на фоновой территории, рассчитывалась по формуле: Рф = Сф·Рпф, (4)
где Сф – концентрация химического элемента на фоновом участке, мг/кг; Рпф – величина пылевой нагрузки на фоновой территории, кг/км2 сут.
Прежде, чем определить коэффициент концентрации химического элемента определите его среднее содержание в снеге в каждой точке опробования. Коэффициент концентрации химического элемента вычисляется по формуле
Кс = Сср/Сф, (5)
где Сcр – среднее содержание микроэлемента в снеге (мг/кг); Сф – фоновое значение микроэлемента в снеге (мг/кг) (Василенко, Назаров, Призман, 1985).
4. Техногенные аномалии в снеговой пыли отражают загрязнение атмосферного воздуха. Для показа структуры загрязнения техногенной аномалии используется термин "геохимическая ассоциация". Ассоциация характеризует среднее содержание химических элементов в точке опробования. В состав формулы включите значения, получившиеся для Sr, Ва, Мn, Сr после выполнения второго задания. Цифры при индексах химических элементов в формуле геохимической ассоциации представляют их коэффициенты концентрации.
|
|
Для общей количественной характеристики уровня аномальности в каждой точке рассчитывается суммарный показатель загрязнения
, (6)
где Ксi - коэффициент концентрации i-го аномального химического элемента, n - число аномальных элементов, входящих в геохимическую ассоциацию (Ревич, Сает, Смирнова и др., 1982).
Для характеристики геохимических ассоциаций в точке опробования необходимо установить определенный "порог аномальности". За нижний порог аномальности приняты значения с коэффициентом концентрации, равным 1.5 (Сорокина. 1983). Выделяются следующие пороги аномальности: первый (Zс = 1.5–3.0), второй (Zс = 3.0–10.0), третий (Zс = 10.0–30.0), четвертый (Zс = 30.0–100.0), пятый (Zс = 100.0–500.0).
Оценка загрязнения почв и снежного покрова проводится согласно (Методических рекомендаций... 1987) и (Методических указаний..., 1987).
Таблица 10 - Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв и снежного покрова по суммарному показателю загрязнения
Уровень загрязнения | Категория загрязнения | Значение суммарного показателя загрязнения | Изменение показателя здоровья населения в очагах загрязнения | |
почв | снежного покрова | |||
Низкий | Допустимая | 8 – 16 | 32 – 64 | Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости среднефункциональных отклонений |
Средний | Умеренно опасная | 16 – 32 | 64–128 | Увеличение общей заболеваемости |
Высокий | Опасная | 32–128 | 128–256 | Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы |
Очень высокий | Чрезвыч. опасная | > 128 | > 256 | Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости и гипотрофии новорожденных |
Индекс загрязненности воды (ИЗВ) рассчитывается на основе наблюденных концентраций в j-ом контрольном створе в t-ый период времени – C[j,i,t],где i =1,N – индекс ингредиентов, N – количество ингредиентов, наблюдаемых в контрольном створе в t-ый период времени. Расчет ИЗВ в j-ом створе реки, Iz, проводится по формуле:
, (7)
где: N1 = 6 – количество выбранных для расчета ингредиентов, из которых обязательными являются растворенный О2 и БПК-5, а остальными – четыре первых ингредиента из ранжированного (по кратности превышения ПДК) убывающего ряда концентраций; T – количество значений i-го ингредиента за расчетный период; Cпдк[i] – предельно-допустимая концентрация i-го ингредиента.
Принадлежность качества воды водотока конкретному классу определяется сопоставлением значения соответствующему интервалу изменений значений ИЗВ. При этом различают следующие 7 классов:
Таблица 11 - Классификация качества воды по критерию ИЗВ
Iz | Класс качества воды | Характеристика уровня загрязненности |
[0,0; 0,3) | ОЧЕНЬ ЧИСТАЯ | |
[0,3; 1,0) | ЧИСТАЯ | |
[1,0; 2,5) | УМЕРЕННО-ЗАГРЯЗНЕННАЯ | |
[2,5; 4,0) | ЗАГРЯЗНЕННАЯ | |
[4,0; 6,0) | ГРЯЗНАЯ | |
[6,0; 10,0) | ОЧЕНЬ ГРЯЗНАЯ | |
>=10,0 | ЧРЕЗВЫЧАЙНО-ГРЯЗНАЯ |
Расчет значений удельного комбинаторного индекса загрязненности (УКИЗ) в j -ом створе реки проводится по следующей формуле:
, (8)
где Cпдк[i] – предельно-допустимая концентрация i-го ингредиента; N[j,i] – количество превышений i-ой концентрацией Cпдк[i] за период наблюдений Т, т.е. количество раз выполнения неравенства:
(9)
Т – общее количество наблюдений в j-ом створе за i-ой концентрацией ингредиента.
|
|
Рассчитанное значение УКИЗ соответствует различным классам качества воды, приведенными в табл. 12.
Таблица 12 - Классификация качества воды по критерию УКИЗ
Класс качества воды | Описание класса | Величина УКИЗ |
Очень чистая | (0.1) | |
Чистая | ||
Умеренно- загрязненная | (1.3 ] | |
Загрязненная | (3.4 ] | |
Грязная | (4.10 ] | |
Оченьгрязная | > 10 |
Оценка степени загрязнения поверхностных и подземных вод осуществляется по различным химическим, физическим и биологическим показателям. Для совокупной оценки опасных уровней загрязнения водоемов используется суммарный показатель химического загрязнения – ПХЗ10, определяемый по 10 максимально превышающим ПДК веществам. Этот показатель особенно эффективен в тех случаях, когда химическое загрязнение наблюдается сразу по нескольким ингредиентам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Расчет производится по следующей формуле
(10)
где С1- - концентрация химического вещества в воде; ПДК1 - предельные концентрации, установленные для рыбного хозяйства.