Динамика качества вод трансграничной реки Нарва

Фрумин Г.Т., Фетисова Ю.А. Динамика качества вод трансграничной реки Нарва // Общество. Среда. Развитие. – 2017, № 1. – С. 85–87.

Российская Федерация граничит с 14 государствами Европы и Азии. Государственную границу пересекает свыше 800 различных водных объектов, среди которых – 70 больших и средних рек, большинство из которых являются жизненно важными как для России, так и для граничащих с ней государств. В 1992 г. Россия присоединилась к Конвенции по охране и использованию трансграничных водотоков и международных озер, подписанной в том же году странами ЕС в Хельсинки. Международные конвенции и соглашения, регламентирующие взаимоотношения государств при совместном использовании водных объектов, охватывают широкий круг проблем, среди них одной из важнейших является проблема оценки качества водных ресурсов и степени их загрязненности [4, с. 14; 6, с. 174–189]. Отсутствие механизма, регулирующего взаимную ответственность государств за систематическое загрязнение трансграничных вод сверх экологически допустимых уровней, является весьма серьезной и нерешенной проблемой международных водных отношений и не способствует активизации работ по оздоров- лению трансграничных водных объектов. Правовую основу использования водных ресурсов в Европе обеспечивает Рамочная директива по воде (РДВ) (2000/60/ЕС), принятая ЕС в 2000 г. Этот документ регламентирует подходы к политике охраны, использования и управления водными ресурсами и призван к 2015 г. гармонизировать и унифицировать подходы стран ЕС к управлению водными ресурсами и их охране [5, с. 8]. Природоохранной целью РДВ является достижение «хорошего статуса» всех грунтовых и поверхностных вод. РДВ содержит ряд общих требований по экологической защите поверхностных вод («хороший экологический статус») и общие минимальные требования по химическим параметрам («хороший химический статус»). К примеру, в Эстонии используют следующие показатели: биологические, физико-химические и гидроморфологи-ческие. Общая оценка состояния водного объекта дается на основании самого худшего показателя. В Российской Федерации с 2002 г. степень загрязненности вод оценивается гидрохимическими показателями с использованием «удельного комби-

Среда обитания

наторного индекса загрязненности воды» (УКИЗВ) (РД 52.24.643–2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям»). Осложняет сотрудничество в сфере охраны трансграничных водных объектов отсутствие единых критериев оценки степени их загрязненности.

Нарва – река на границе Эстонии и Ленинградской области Российской Федерации. На реке расположены города: российский Ивангород и эстонские Нарва и Нарва-Йыэсуу. Река берёт начало из Чудского озера и впадает в Нарвскую губу Финского залива Балтийского моря. Длина реки 77 км, из них 40 км – верхнее течение, 20 км – среднее течение, 17 км – нижнее течение. Площадь бассейна 56 200 км². Расход воды в устье реки 399 м³/сек или 12,58 км³/год, что на 78 м³/сек или на 2,46 км³/год больше, чем у истока. Питание реки – смешанное с преобладанием снегового (большую часть воды приносит Чудское озеро). Основными притоками Нарвы являются реки Плюсса и Россонь [3, с. 35].

Цель проведенного исследования заключалась в разработке единой методики оценки загрязненности трансграничных вод сопредельных государств для оценки динамики качества воды трансграничной реки Нарва.

Общество. Среда. Развитие ¹ 1’2017

Материалы и методы исследования

Попытка оценить качество речных вод на основе химических критериев была сделана в Баварской службе использования вод. Этот метод основан на исследованиях, проведенных ранее в США и Шотландии [1, с. 26–27]. Метод включает измерение ряда химических параметров в пробах воды (табл. 1) с последующим представлением полученной комбинации результатов в виде одного числа (химического индекса), который представляет собой обобщенное качество воды в данной пробе.

Таблица 1

Параметры, используемые для расчета химического индекса и их относительные веса

Параметр	Вес, W
Растворенный кислород, % насыщения	0,20
БПК5, мгO2/дм3	0,20
Температура воды, 0С	0,08
NH4+, мг/дм3	0,15
NO3-, мг/дм3	0,10
PO43-, мг/дм3	0,10
pH	0,10
Электрическая проводимость, мкСм/см	0,07

Химический индекс является мультипликативным и выражается в следующей форме:

n cj=П qw = qw • q 2W2 - q-W    (1)

i =1

где CJ – химический индекс, безразмерная величина непрерывной шкалы от 0 до 100 (здесь 0 – худшее и 100 – лучшее качество воды); n – число параметров; q_i – подиндекс для i -го параметра (безразмерная величина между 0 и 100, являющаяся функцией от i -го параметра); W_i – вес i -го параметра, число между 0 и 1, причем сумма весов равна 1, то есть

n

X W i = ¹                (2)

i =1

Химический индекс вычисляется следующим образом.

• 1.    Для каждого параметра определяется его относительный вес ( W ) (табл. 1). Эти веса могут рассматриваться как приоритетность (важность) каждого параметра.

• 2.    Для каждого параметра находится значение подиндекса ( q ), получаемое по аналитически определенному параметру в данной пробе с помощью оцифрованных градуировочных графиков. Используя оцифрованные градуировочные графики, были выявлены аналитические зависимости между q_i и параметрами (гидрохимическими показателями) (табл. 2).

• 3.    Рассчитываются значения CJ путем подстановки W и q в уравнение (1).

В литературных источниках можно найти обширный материал по разработанным системам классификации пресноводных водоемов, имеющим разную степень «законодательной» силы и использующим различные комплексы гидрохимических и гидробиологических показателей. Существующий подход к квантованию и выделению граничных значений числовых признаков, используемых для группировки водных объектов по классам качества, чаще всего достаточно произволен и основывается на опыте исследователя. Традиционно выбирается некоторая шкала с числом градаций в пределах «магических» чисел от 3 до 7, например: «Очень чисто» – «Чисто» – «Не очень чисто» – «Не очень грязно» – «Грязно» – «Очень грязно» – «Катастрофически грязно». В дальнейшем, с использованием интуиции и квалификации разработчика, литературных данных, полученных «в начале прошлого века на одной английской реке», или общих соображений здравого смысла, каждой градации назначается конкретный диапазон

Таблица 2

Аналитические зависимости между подиндексами и гидрохимическими показателями

Параметр	Интервал варьирования	Формула
% насыщения O2	72–100	q = 1,14 ⋅ [%O2] – 12,06
БПК	0,7–2,8	q = -8,61 ⋅ [БПК5] + 106,06
Температура воды	14–20	t < 14 q = 100
NH4+	0–0,9	q = -62,41 ⋅ [NH4+] + 96,69
NO3-	0–32	q = -2,51 ⋅ [NO3-] + 94,37
PO43-	0,6–2,4	q = -8,18 ⋅ [PO43-] + 101,4
pH	6,1–8,2	q = -25,32 ⋅ (pH)2 + 365,5 ⋅ pH – 1219,6
Электрическая проводимость, λ	175–425	q = -0,1351 ⋅ λ + 125,1

значений из некоторого списка потенциально пригодных для этого показателей [7, с. 117].

В дополнение к изложенному была разработана классификационная система оценки загрязненности трансграничных водных объектов на основе модели «разломанного стержня» [2, с. 72–74]. При этом было принято во внимание, что величина CJ варьирует от 0 до 100 (0 ≤ CJ ≤ 100). Количество классов качества вод было принято равным пяти (n = 5) (табл. 3).

Таблица 3

Классификация качества поверхностных вод

Характеристика состояния загрязненности воды	значение CJ	Класс качества вод
Условно чистая	98–100	1
Слабо загрязненная	88–97	2
Загрязненная	73–87	3
Грязная	46–72	4
Экстремально грязная	0–45	5

Результаты и их обсуждение

Для оценки динамики качества воды трансграничной реки Нарва были использованы первичные данные гидрохимического мониторинга, проведенного Министерством окружающей среды Эстонии в период с 2006 г. по 2015 г. (табл. 4). При расчетах были использованы среднегодовые значения параметров (средние значения из 12 определений).

Как следует из дан ных, приведенных в табл. 4, качество воды реки Нарва (створ Нарва) характеризуется как «слабо загрязненная» (второй класс качества). За рассмотренный период химический индекс CJ варьировал от минимального значения в 2007 г. (CJ = 90,5) до максимального значения в 2009 г. (CJ = 92,5).

Таблица 4 динамика качества воды реки Нарва

Год	CJ	Качество воды	Класс качества
2006	92,1	Слабо загрязненная	2
2007	90,5	Слабо загрязненная	2
2008	90,8	Слабо загрязненная	2
2009	92,5	Слабо загрязненная	2
2010	92,0	Слабо загрязненная	2
2011	91,0	Слабо загрязненная	2
2012	90,8	Слабо загрязненная	2
2013	91,9	Слабо загрязненная	2
2014	92,1	Слабо загрязненная	2
2015	92,1	Слабо загрязненная	2