Способы оценки качества донных осадков

Донные отложения играют важную индикационную роль при контроле загрязнения и мониторинге водной среды. Донные осадки относятся к системе, способной накаливать и хранить информацию о состоянии и изменении геохимических, динамических, климатических условий среды. Реакция на них проявляется в изменении гранулометрического, минералогического и химического составов, изменении окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий в донных осадках и водной среде, изменении скоростей осадконакопления и т. д. Поэтому донные осадки могут рассматриваться в качестве основного объекта геоэкологических исследований аквальных геосистем.

В настоящее время ПДК загрязняющих веществ в донных осадках не установлены, и в ближайшее время не предвидятся.

Современные подходы к оценке загрязнения донных осадков водных объектов можно разделить согласно двум основным направлениям:

1. Расчет различных индексов и нормированных показателей химического загрязнения с использованием шкал качественных оценок.

2. Сравнительный анализ, построенные на сопоставлении содержаний загрязняющих веществ в донных осадках с нормативными показателями (ПДК в почвах или в воде) и с кларком литосферы, кларком осадочных пород или региональным фоном (современные осадки фоновых районов или подстилающие осадочные породы).

Широко применяется суммарный индекс загрязнения донных осадков:

Zc = ( Ci / Ciф) – (n-1)

Ci – фактическое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках

Ciф – фоновое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках

n – количество аномальных веществ (концентрация превышает фоновое содержание).

Это та же формула, что и для индекса загрязнения почв, в итоге используется та же шкала экологического состояния донных осадков, что и для почв:

Категория загрязнения почв Величина Zc Показатели здоровья населения
Допустимая 1-8 -
Слабая 8-16 Наиболее низкий уровень заболеваемости населения
Средняя 16-32 Рост общей заболеваемости
Сильная 32-64 Рост общей заболеваемости, в том числе детской
Очень сильная 64-128 Рост общей заболеваемости, в том числе детской, нарушение репродуктивной функции женщин, рост онкологической заболеваемости

 

Позже был предложен комплексный подход к оценке экологического состояния водного объекта и в дополнение к суммарному показателю загрязнения донных осадков введен показатель санитарно-токсикологической опасности (Zcт). Его расчет выполняется по той же формуле, но только для веществ 1 и 2 классов опасности в водной среде. Итогом всего этого стала ориентировочная шкала оценки состояния.

Ориентировочная шкала оценки степени загрязнения водных объектов по концентрациям химических элементов в донных отложениях:

Zc Zcт Уровень техногенного загрязнения Степень санитарно-токсикологической опасности Содержание токсичных элементов в воде
менее 10 менее 10 Низкий Допустимая Для большинства в пределах фона
10-30 10-30 Средний Уверенная Для многих повышено относительно фона, для некоторых достигает ПДК
30-100 30-100 Высокий Опасная Для многих выше фона, для некоторых превышает ПДК
100-300 100-300 Очень высокий Очень опасная Для многих во много раз выше фона, для некоторых стабильно превышает ПДК
более 300 более 300 Чрезвычайно высокий Чрезвычайно опасная Для большинства во много раз выше фона, для многих стабильно превышает ПДК

За рубежом для рассмотрения процессов загрязнения донных осадков, рассчитывают различные индексы и коэффициенты. Все они основаны на сравнении современных отложений с подстилающими осадками, образовавшимися в доиндустриальный период: коэффициент и степень загрязнения (Cf и Cd), коэффициент культурного обогащения (CEF), коэффициент антропогенного обогащения (SAEF), индекс геоаккумуляции (Jgeo) и др.

Для донных осадков можно выделить 3 основных ЛПВ (лимитирующий признак вредности), определяющих максимальное влияние загрязненных донных осадков на экосистемы и организмы:

1. Токсикологическое воздействие на микробиологический комплекс осадков и бентос (токсикологический ЛПВ).

2. Токсикологическое воздействие на рыб-бентофагов (рыбохозяйственный ЛПВ).

3. Токсикологическое воздействие на организмы, обитающие в толще воды, через процессы вторичного загрязнения в результате насыщения поровых вод и осадков подвижными химическими соединениями (водно-миграционный ЛПВ).

Загрязнение донных осадков играет решающую роль в ухудшении качества воды и в снижении рыбопродуктивности водоемов. В качестве ОДК (ориентировочно допустимых концентраций) загрязняющих веществ в донных осадках предложено использовать ПДК загрязняющих веществ для воды рыбохозяйственного назначения (в расчете на единицу массы грунта – мг/кг – с анализом твердой фракции и иловой воды как единого целого).

Содержание химических веществ часто сравнивают с кларком осадочных пород или с химическим составом глубоководных океанических осадков, выявляя тем самым превышений (или кларк концентраций) содержания загрязняющих веществ в донных осадках. Но наиболее правильно сравнение с фоновыми показателями. Существует 2 подхода к их установлению. Либо обосновывают региональный природный фон современных донных отложений (сталкиваемся с проблемой поиска незагрязненных акваторий при нарастающем антропогенном воздействии), либо рассчитывают средние содержания химических элементов в подстилающих осадочных образованиях (возникает необходимость учета возможных фациально-генетических и вещественно-геологических различий в древнем и современном седиментогенезе).