Руководящий документ РД 52.24.643-2002 Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям.
РД 52.24.643-2002
РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод
по гидрохимическим показателям
Дата введения 2004-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Гидрохимическим институтом (ГХИ) Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)
2 РАЗРАБОТЧИКИ В.П.Емельянова; Е.Е.Лобченко
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Росгидрометом 03.12.2002 г.
4 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Центральным конструкторским бюро гидрометеорологического приборостроения (ЦКБ ГМП) за номером РД 52.24.643-2002 от 06.12.2002 г.
5 ВЗАМЕН "Методических рекомендаций по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям" (М., 1988. - 7 с.).
Введение
Основная цель разработки настоящих методических указаний определяется статьей 78 Водного кодекса Российской Федерации [1] и состоит в том, чтобы на государственном уровне дать по гидрохимическим показателям обоснованную статистическую информацию об уровне загрязненности поверхностных вод в стране. Для достижения поставленной цели методическими указаниями создается методическая основа обработки данных регулярных наблюдений Государственного мониторинга водных объектов за химическим составом с целью интегральной оценки качества поверхностных вод по комплексу загрязняющих веществ, наблюдаемых сетью Государственной службы наблюдений (ГСН) Росгидромета.
1 Область применения
Настоящие методические указания устанавливают порядок расчета системы показателей комплексной оценки и классификацию загрязненности, качества поверхностных вод, на которых сетью ГСН проводятся наблюдения за их загрязнением.
Методические указания могут быть использованы для обработки и обобщения информации о химическом составе поверхностных вод с целью получения комплексной оценки их степени загрязненности.
Методические указания предназначены для использования в организациях и учреждениях Росгидромета при выполнении научно-исследовательских, прикладных, региональных и других видов работ, связанных с оценкой качества поверхностных вод.
2 Нормативные ссылки
В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения
ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения
3 Определения
В настоящих методических указаниях применяют термины и определения, изложенные в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Метод комплексной оценки степени загрязненности позволяет однозначно скалярной величиной оценить загрязненность воды одновременно по широкому перечню ингредиентов и показателей качества воды, классифицировать воду по степени загрязненности, подготовить аналитическую информацию для представления государственным органам и заинтересованным организациям в удобной, доступной для понимания, научно обоснованной форме [2].
4.2 Метод расчета комплексных показателей дает возможность формализовать процессы анализа, обобщения, оценки аналитической информации о химическом составе воды и трансформировать ее в относительные показатели, комплексно оценивающие степень загрязненности и качество воды водных объектов.
4.3 Для комплексной оценки загрязненности поверхностных вод используют результаты режимных наблюдений за состоянием воды водных объектов.
4.4 Применительно к условиям и данным режимного мониторинга для объективного установления качества воды водных объектов и достоверного определения степени их загрязненности используют сочетание дифференцированного и комплексного способов оценки.
4.5 Научно-методическое руководство работами по комплексной оценке степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям в рамках ГСН осуществляет ГХИ.
4.6 Для изложенного в настоящих методических указаниях алгоритма расчета удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) и проведения классификации степени загрязненности воды водных объектов в ГХИ разработана программа расчета на ПЭВМ UKISV-сеть, эксплуатируемая в среде Windows. К программе прилагается инструкция для пользователей. Межрегиональные территориальные управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) программой обеспечиваются. Другие организации по вопросам приобретения программы могут обращаться в ГХИ.
5 Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям
5.1 Основные принципы метода
5.1.1 Принципиальную основу метода составляет сочетание дифференцированного и комплексного способов оценки качества воды.
5.1.2 Целесообразность использования комплексной оценки определяется широтой спектра загрязнения водных объектов и степенью загрязненности воды.
5.1.3 Методической основой комплексного способа является однозначная оценка степени загрязненности воды водного объекта по совокупности загрязняющих веществ:
- для любого водного объекта в точке отбора проб воды;
- за любой определенный промежуток времени;
- по любому набору гидрохимических показателей.
5.1.5 Конструктивной особенностью метода комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям является проведение на первом этапе детального покомпонентного анализа химического состава воды и его режима оценочных составляющих и последующее использование полученных оценочных составляющих на втором этапе для одновременного учета комплекса наблюдаемых ингредиентов и показателей качества воды.
Уровень загрязненности воды данного водного объекта в конкретном пункте наблюдений, определяемый через относительную характеристику, рассчитанную по реальным концентрациям совокупности загрязняющих веществ и соответствующим им нормативам, является первым составным элементом метода комплексной оценки.
Частота обнаружения концентраций, превышающих нормативы, являющаяся косвенной оценкой продолжительности загрязнения воды, также характеризует меру воздействия загрязняющих веществ на качество водной среды и является следующим составным элементом рекомендуемого метода оценки.
Сочетание уровня загрязненности воды определенными загрязняющими веществами и частоты обнаружения случаев нарушения нормативных требований позволяет получить комплексные характеристики, условно соответствующие "долям" загрязненности, вносимым каждым ингредиентом и показателем загрязненности в общее качество воды.
Вклад отдельных загрязняющих веществ в общую загрязненность воды водных объектов в реальных условиях может определяться либо высокими концентрациями, наблюдаемыми в течение короткого промежутка времени, либо низкими концентрациями в течение длительного периода, либо другими возможными комбинациями рассматриваемых факторов оценки, учет которых должен вестись не параллельно по двум самостоятельным характеристикам, а одновременно через обобщенный показатель.
Качество воды водных объектов есть функция не только отдельных показателей химического состава воды, продолжительности, меры воздействия каждого из них и различных комбинаций этих оценочных характеристик, но также перечня и количества учитываемых в комплексной оценке загрязняющих веществ. Принимая условие аддитивности действия токсических веществ при их одновременном присутствии, окончательный комплексный показатель качества воды определяется суммированием отдельных показателей, оценивающих вклад каждого загрязняющего вещества в отдельности.
5.1.6 Основой дифференцированного способа является оценка качества воды водных объектов по отдельным загрязняющим веществам с использованием статистических приемов.
5.2 Система формализованных показателей комплексной оценки
5.2.1 В соответствии с настоящими методическими указаниями рассчитывается набор формализованных характеристик из двух групп оценочных показателей - промежуточных и основных, перечень которых приведен в приложении Б. Раскрывающие их физический смысл термины и определения изложены в приложении А. Большинство показателей, входящих в группу промежуточных, общеизвестны и используются для дальнейших расчетов основных показателей и коэффициента запаса. Основные показатели служат для комплексной оценки степени загрязненности воды водных объектов. Оценивание качества воды может проводиться как с применением всего набора показателей, так и отдельных их групп, либо единичных характеристик. Помимо численных значений для оценки употребляются и соответствующие им качественные словесные характеристики.
5.2.2 Наиболее информативными комплексными оценками, получаемыми по данному методу, являются:
- удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ);
- класс качества воды.
Значение УКИЗВ может варьировать в водах различной степени загрязненности от 1 до 16. Большему значению индекса соответствует худшее качество воды в различных створах, пунктах и т.д.
Классификация качества воды, проведенная на основе значений УКИЗВ, позволяет разделять поверхностные воды на 5 классов в зависимости от степени их загрязненности:
1-й класс - условно чистая;
2-й класс - слабо загрязненная;
3-й класс - загрязненная;
4-й класс - грязная;
5-й класс - экстремально грязная.
Большей степени загрязненности воды комплексом загрязняющих веществ соответствует больший номер класса.
5.3 Требования к исходной информации
5.3.1 В качестве исходной информации используются результаты химического анализа проб воды в точке отбора.
5.3.2 Расчет комплексных показателей проводится по результатам наблюдений за загрязненностью воды рек и водоемов, выполненных по единым методикам в лабораториях оперативно-производственных подразделений УГМС Росгидромета [8]. Это позволяет исключить влияние различий в результатах анализа, связанных с использованием разных методов определения отдельных ингредиентов. При необходимости можно использовать данные о химическом составе воды, полученные в других ведомствах, а также результаты каких-либо специальных наблюдений, проведенных научными, производственными и другими организациями. Однако непременным условием их использования является единая методологическая основа проведения отбора проб и химического анализа воды.
5.3.3 Должна быть обеспечена сопоставимость исходных данных по количеству информации по каждому показателю, числу используемых показателей, их перечню, точности исходной информации и требуемой точности ожидаемых результатов.
5.3.4 Перед началом расчетов определяют перечень ингредиентов и показателей, на основании которого рассчитываются комплексные показатели. Для подготовки информационных материалов рекомендуется пользоваться тремя перечнями (приложение В).
Обязательный перечень N 1 используется при подготовке информационных материалов для административных органов. Он включает 15 загрязняющих веществ, наиболее характерных для большинства поверхностных вод всей территории Российской Федерации. Расчет комплексных оценочных показателей по единому списку обеспечит корректность проведения сравнения качества поверхностных вод в территориальном аспекте как при оценке состояния загрязненности воды за любой временной промежуток, так и при определении любых его изменений.
Рекомендуемый перечень N 2 используется при расчете УКИЗВ для тех створов и пунктов, где есть необходимость, помимо веществ, указанных в обязательном списке, учесть специфические загрязняющие вещества.
Свободный перечень N 3 составляется потребителем для конкретных исследований или задач.
5.3.5 В расчете комплексных показателей используют только нормируемые ингредиенты и показатели состава и свойств воды водного объекта [3-6].
5.3.6 При выполнении специальных заказов выбор перечня ингредиентов и показателей проводится в зависимости от цели оценки, наличия результатов химического анализа воды и с учетом программы наблюдений.
Количество учитываемых показателей регламентируется поставленными целями оценки, с учетом программы наблюдений, а также наличием данных о химическом составе поверхностных вод.
Нижний предел количества учитываемых ингредиентов определяется их минимальным числом, достаточным для характеристики качества исследуемой воды по всем лимитирующим показателям вредности. Верхний предел количества учитываемых ингредиентов не ограничивается. Оптимальное число учитываемых в процессе оценки ингредиентов может составлять от 10 до 25.
5.3.7 Достаточность объема исходной информации определяется исходя из требуемой точности оценки, длительности оцениваемого временного интервала.
По каждому ингредиенту проверяется наличие информации в необходимом объеме. Последний определяется изменчивостью ингредиентов в период обобщения, которая в свою очередь зависит от скорости превращения веществ, условий разбавления сточных вод речными и других факторов, а также требует знания особенностей формирования химического состава воды водного объекта и поведения интересующих веществ. Перечисленное учитывается при установлении категории пункта стационарных наблюдений. Категорией пункта определяется и объем сведений о химическом составе воды. Минимальное количество данных - 4 пробы в течение года или одна проба в квартал (в гидрологическую фазу); максимальное количество данных не ограничивается.
5.3.8 По каждому учитываемому ингредиенту или показателю загрязненности ряд наблюдений проверяется на "характерность", "типичность" данных [9]. Концентрации, соответствующие уровням высокого загрязнения и экстремально высокого загрязнения, в расчеты включают при условии надежности получения этих данных.
5.3.9 При проведении расчетов комплексных показателей с целью сравнительной оценки качества воды в различных пунктах наблюдений, на различных участках водных объектов, либо различных водных объектах используются материалы равной репрезентативности, т.е. должны быть идентичными перечень учитываемых ингредиентов, число взятых для рассмотрения результатов анализа, их полнота, распределение в течение рассматриваемого периода времени и т.д.
5.4 Техника расчета показателей комплексной оценки
5.4.1 Предварительная оценка степени загрязненности воды водных объектов с помощью коэффициента комплексности загрязненности воды*
________________
* Техника расчета коэффициента комплексности и соответствующее программное обеспечение применяются в сетевых подразделениях Росгидромета с января 1997 г.
5.4.1.2 Для учета распространенности случаев высокого и экстремально высокого уровней загрязнения проводятся аналогичные расчеты коэффициентов комплексности загрязненности воды по значениям концентраций, соответствующих высокому и экстремально высокому уровням загрязнения (приложение Г).
Расчет коэффициента комплексности высокого уровня загрязнения воды осуществляется по формуле
Расчет коэффициента комплексности экстремально высокого уровня загрязнения воды осуществляется по формуле
Коэффициенты комплексности загрязненности могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими оценками излагаемого метода.
5.4.2 Комплексная оценка степени загрязненности воды водных объектов с помощью комбинаторного индекса загрязненности воды
5.4.2.1 С помощью комбинаторного индекса загрязненности воды оценивается степень ее загрязненности по комплексу загрязняющих веществ, устанавливается класс качества воды.
Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого створа, либо пункта наблюдений за состоянием поверхностных вод, для участка, либо акватории водного объекта, для водных объектов в целом, речных бассейнов, гидрографических районов и т.д. По мере укрупнения объекта изучения возрастает относительность расчетных характеристик. Это обстоятельство относится не столько к комбинаторному индексу, сколько к любому из показателей, характеризующих однозначно сложные и крупномасштабные природные системы. Однако, несмотря на это, их информативность и репрезентативность при наличии достаточного объема информации высока.
До начала расчетов устанавливается период обобщения информации, зависящий от целей оценки и достаточности объема исходных данных. Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого периода времени: суток, декады, месяца, квартала, гидрологического сезона, полугодия, года, любого многолетнего периода при наличии достаточного числа проб.
Расчет значения комбинаторного индекса загрязненности и относительная оценка качества воды проводятся в 2 этапа: сначала по каждому изучаемому ингредиенту и показателю загрязненности воды, затем рассматривается одновременно весь комплекс загрязняющих веществ и выводится результирующая оценка.
5.4.2.2 По каждому ингредиенту за расчетный период времени для выбранного объекта исследований определяются следующие характеристики:
Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.