Система государственного мониторинга качества вод 

Одной из ключевых функций в сфере использования и охраны водных ресурсов является государственный мониторинг качества водных объектов. Эта система наблюдений, оценки и прогнозирования развития отрицательных процессов, влияющих на качество воды и состояние водных объектов, играет важную роль в своевременном выявлении проблем и введении мер по их предотвращению. Кроме того, оценка эффективности принимаемых мер по охране водных объектов также входит в обязанности государственного мониторинга. Однако проведение контроля качества вод силами государственных органов носит лимитированный характер и ограничивается отдельными точками отбора в пределах Костанайской области со определенной периодичностью. На текущий момент все основные виды работ по обеспечению экологического мониторинга, включая осуществление контроля качества вод водных объектов Костанайской области, выполняет Костанайский Филиал РГП «Казгидромет» Министерство экологии и природных ресурсов Республики Казахстан [8, 167].

РГП «Казгидромет» проводит ежемесячный мониторинг качества поверхностных вод Костанайского региона в установленных точках отбора и установленной периодичностью [168].

На рисунке 1 указаны точки отбора проб для проведения отбора проб для последующего контроля гидрохимических показателей (рисунок 1). 

Рисунок 1 - Пункты отбора проб РГП «Казгидромет» вод по Костанайскому региону

В районах створов Верхнетобольского (52°31'34.49"С 62°19'46.57"В) и Каратомарского (52°53'39.48"С 63° 3'0.87"В) водохранилищ также находятся точки отбора проб вод (рисунок 2). 

Рисунок 2 - Пункты отбора проб РГП «Казгидромет» в створах водохранилищ

Рисунок 3 - Карта точек мониторинга качества поверхностных вод Костанайской области

На карте мониторинга качества поверхностных вод Костанайской области отражен класс качества вод, взятых с точек отбора. Классы выделены цветовой градацией (рисунок 3).

В Казахстане принята Единая система классификации качества воды в водных объектах [169]., которая основывается на требованиях Водной рамочной директивы Европейского Союза [170-171]. Согласно единой системе классификации качества воды Республики Казахстан в водных объектах классификация качества воды разделена на пять классов водопользования с постепенным переходом от 1-го класса вод "наилучшего качества" до 5-го класса "наихудшего качества". При этом каждый класс водопользования характеризуется своей категорией водопользования в зависимости от сформировавшегося экологического потенциала водного объекта. Характеристика классов водопользования и дифференциация классов водопользования по категориям (видам) также установлены требованиями Единой системы классификации качества воды в водных объектах.  Согласно методологии Водной рамочной директивы Европейского Союза при превышении значений хотя бы одного из показателей качества воды водоем не будет отнесен к категории «хорошего экологического состояния».

В случае превышения ПДК показателя фактическая концентрация определяет норму класса качества (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели качества вод водохранилищ превышающие нормы ПДК

В данном случае основными загрязняющими веществами в поверхностных водных объектах являются взвешенные вещества и магний. Превышение норм ПДК одного показателя качества понижает уровень класса качества. Как отмечается в информационном бюллетене о состоянии окружающей среды на территории Республики Казахстан за период третьего квартала 2023 года, воды Каратомарского и Верхне-Тобольского водохранилищ по содержанию взвешенных частиц соответствуют классу качества воды >5. Это означает, что вода не пригодна для всех видов водопользования без предварительной подготовки. Согласно нормативным требованиям в экологическом отношении Тобол является загрязненной рекой.

Необходимо отметить ряд нормативных документов, устанавливающих требования к нормативам показателей безопасности хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования и источникам водоснабжения, а также к значениям показателей качсетва и токсикологии вод [170-171]. 

Министерство экологии и природных ресурсов Республики Казахстан регулярно публикует информационные бюллетени для информирования государственных органов и населения о состоянии окружающей среды на территории Республики Казахстан. Бюллетени формируются в рамках бюджетного финансирования и подготавливаются по результатам работ, выполняемых специализированными подразделениями РГП «Казгидромет» по проведению мониторинга за состоянием окружающей среды на наблюдательной сети национальной гидрометеорологической службы. Результаты мониторинга состояния качества объектов окружающей среды РК в разрезе городов и областей размещены в Информационных бюллетнях о состоянии окружающей среды Республики Казахстан на официальном сайте РГП «Казгидромет» [172-173].

На официальном сайте РГП «Казгидромет» приведены створы, по которым возможно получить данные по мониторингу качества вод реки Тобол в установленных точках отбора [174] в виде справок по фоновым концентрациям.  Отбор проб вод производят в пяти точках (створах) (рисунок 4), включая:

1. п. Аккарга, 1 км к ЮВ от села в створе гидропункта.
2. с. Гришенка, 0.2 км ниже села в створе гидропункта;
3. г. Костанай, Управление горводоканала 1 км выше сброса;
4. г. Костанай, 10 км ниже г. Костанай;
5. с. Милютинка, в черте села, в створе гидропункта;

Рисунок 4 - Точки отбора проб РГП «Казгидромет» на участках реки Тобол

В таблице 2 приведены фоновые концентрации показателей химического состава поверхностных вод на реке Тобол по состоянию на декабрь 2024 г. Показатели качества вод рассчитаны на основании данных наблюдений за 2020-2023 годы Костанайского филиала РГП «Казгидромет». Пробы брались на пяти створах реки Тобол.

Таблица 2 - Фоновые концентрации показателей химического состава поверхностных вод на участках реки Тобол

Нужно отметить, что согласно Бюллетеню за третий квартал 2023 года [173] основными загрязняющими веществами в поверхностных водных объектах РК являются главные ионы солевого состава (магний, хлориды, минерализация, сульфаты), биогенные и органические соединения (аммоний-ион, нитрит-анион фосфор общий, фосфаты, железо общее), тяжелые металлы неорганические вещества (марганец, медь, цинк, кадмий), ХПК, БПК5, взвешенные вещества, фенолы.

При изучении поверхностных вод в отбираемых пробах воды определяются до 60 физико-химических показателей качества: визуальные наблюдения, температура, взвешенные вещества, цветность, прозрачность, водородный показатель (рН), растворенный кислород, БПК5, ХПК, главные ионы солевого состава, биогенные элементы, органические вещества (нефтепродукты, фенолы), тяжелые металлы, пестициды.

Необходимо отметить, что на текущий момент проведение комплексных многофаторных научных исследований качества вод Верхнетобольского и Каратомарского водохранилищ Костанайской области с изучением динамики и гидрохимических процессов   не проводилось. 

Однозначно, что проведение исследований качества вод в значительно большем количестве даст возможность построить более детальные зависимости и получить более точную картину экологических наблюдений. В настоящем исследовании поставлены работы по проведению оценки максимально широкого спектра показателей качества и токсикологии вод водохранилищ в максимально большом количестве точек с учетом сезонности и воздействия внешних факторов. В ходе выполненных работ была проведена оценка качества образцов вод водохранилищ, взятых в период 2024 г.  в различных точках.  

Воды водохранилища являются растворами, обладающими многокомпонентным химическими составом, и напрямую влияющими на донные отложения водохранилищ. Вода является естественным носителем и переносчиком многих химических веществ, частиц осадочных пород и радионуклидов. Однозначно и воды, и донные отложения взаимно влияют друг на друга и оказывают мощное влияние на формирование физико-химических показателей. 

Гидрохимический состав имеет свою специфику для каждого водоема, а также напрямую зависит от географических, геологических и климатических факторов. 

Качество вод водохранилищ напрямую влияет на качество вод реки Тобол и водных объектов, располагающихся ниже по течению. Водохранилище является сложной системой экологического взаимодействия множества факторов. На качество и гидрохимический состав вод водоема безусловно влияют много факторов, включая осадки, сезонные паводки, стоки с прилегающих земель общего и сельскохозяйственного назначения, минеральный состав горных пород, слагающих рельеф дна водоема, воздействие выбросов промышленных предприятий, являющихся потенциальными загрязнителями окружающей среды. Важность и необходимость детальной оценки показателей качества вод водохранилищ и водоемов Казахстана и динамики процессов подчёркивается отдельными исследователями [175-178]. Однако в связи с потенциально большими объемами задач и работ по проведению исследований, ограниченностью ресурсов, многие научные задачи не находят практической реализации. Одна из важнейших целей настоящего исследования - это также организация проведения контроля содержания пестицидов в водах водохранилищ. На огромной аграрной территории Костанайской области более семидесяти лет проводятся ежегодные химические обработки культур против сорных растений, болезней и вредителей. Определенная доля пестицидов и опасных веществ, входящих в состав пестицидов попадает со сточными водами в водоемы. Поэтому проблема охраны окружающей среды от пестицидов и организация контроля приобретает всё большее значение [179-181]. В ходе дальнейших исследований также планируется проведение оценки динамики содержания пестицидов и хлорорганических веществ в водохранилищах с учетом сезонности. 

В целом в настоящем исследовании были поставлены задачи по детальному и многофакторному исследованию качественных и токсикологических показателей вод водохранилищ в условиях зимнего сезона, осложнённого ледовым покрытием водоемов. Были поставлены задачи по оценке содержания и активности таких показателей качества вод как:

1. металлы и тяжелые элементы;
2. неорганические вещества и ионы неметаллов;
3. потенциально опасные органические вещества;
4. пестициды и хлорорганические соединения;
5. суммарная альфа-бета радионуклидная активность.

Комплексная оценка водоемов, включая контроль качества вод и качества донных отложений является объемной многофакторной задачей. Но в тоже время максимально точно отражает динамику многочисленных процессов водоемов [115-116].  Одной из важнейших задач по результатам настоящих исследований было также предложить методические рекомендации по организации и проведению комплексной многофакторной оценки физико-химических показателей качества вод проточных пресноводных водоемов и водохранилищ умеренного климатического пояса Республики Казахстан. 

Выводы и результаты

В ходе организации и проведения исследований были изучены правоустанавливающие и нормативные документы, определяющие порядок организации и проведения государственного экологического контроля вод Республики Казахстан. Были изучены нормативные документы и научные рекомендации, устанавливающие требования по показателям качества и токсикологии питьевых и природных вод, включая гигиенические нормативы показателей безопасности хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Была изучена Единая система классификации качества вод Республики Казахстан и классы водопользования и дифференциация классов водопользования по категориям (видам) использования. Были изучены нормативные государственные, межгосударственные, международные требования и документов в отношении организации и проведения отбора проб вод, контроля значений показателей качества и токсикологии питьевых и природных вод физико-химическими методами. Были отработаны методы отбора проб образцов вод в зимний период из под ледового покрова водоема.

Были определены значения гидрохимических показателей качества и токсикологии вод водоемов, включая показатели концентрации и содержания металлов, тяжелых элементов, органических и неорганических веществ. Было выявлено не соответствие нормативам показателей безопасности хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования по показателю «общая жесткость» по обоим водоемам. Практически все остальные показатели контроля вод соответствуют нормативам показателей безопасности хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. 

Впервые при проведении оценки качества вод водохранилищ были проведены работы по проведению комплексных исследований проб вод на содержание пестицидов, включая хлорорганические соединения. Были выполнены работы по оценке содержания в водах таких хлорорганических пестицидов как альфа, бета- и гамма-изомеры гексахлорциклогексана (ГХЦГ), гептахлор, 4,4'-дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), 4,4'-дихлордифенилдихпор этилена (ДДЭ), 4,4'-дихпордифенилдихлорэтана (ДДД), альдрин, гексахлорбензол, линдан (гамма изомер ГХЦГ), 2,4-Д (2,4-Дихлорфеноксиуксусная кислота). Были также определены содержания таких веществ как бромдихлорметан, дибромхлорметан, четыреххлористый углерод, бенз(а)пирен, атразин, симазин, фенол, формальдегид, поверхностно-активные вещества. Превышений по содержанию пестицидов выявлено не было.

При проведении оценки показателей качества вод водохранилищ на соответствие требованиям Единой системы классификации качества воды в водных объектах были определены классы качества вод водоемов. Согласно числовым значениям стандартов качества вод воды обоих водохранилищ по содержанию такого показателя как «взвешенное вещество» соответствуют пятому классу качества, который определяется как класс наихудшего качества воды. Воды этого класса водопользования пригодны для использования в целях гидроэнергетики, добычи полезных ископаемых, гидротранспорта. Для других целей воды этого класса водопользования не рекомендованы без предварительной подготовки. Также выявлено, что по содержанию таких показателей как магний, кадмий, воды водохранилищ относятся к четвертому классу качества. В целом согласно нормативным требованиям в экологическом отношении, Тобол является загрязненной рекой.

Показатели суммарной альфа-бета активности по обоим водоемам не превышают норм ПДК. Значения коэффициентов вариации по показателям суммарной радионуклидной активности находятся в пределах 21,7 – 37,2.  Показатели суммарной альфа-бета активности стабильные в целом по двум водохранилищам и не имеют существенных различий. 

Для большинства металлов СКО и коэффициенты вариации имеют небольшие значения, что указывает на достаточно гомогенный состав вод водохранилищ. Такие элементы как марганец, кадмий, цинк, медь, бор, свинец показывают достаточно высокие отклонения от среднего значения и имеют высокие значения коэффициентов вариации. Содержание этих элементов в различных точках водохранилищ может существенно различаться. Это может быть связано с высокой активностью и подвижностью элементов между жидкой водной фазой и твердой фазой донных отложений. Возможно влияние стоков с прилегающих полей и водных притоков на поступления элементов в водохранилища.

Результаты настоящих исследований можно использовать как справочные информационные данные, методические рекомендации по организации и проведению комплексной оценки качественных и токсических показателей вод пресноводных проточных водоемов умеренной климатической зоны.

[Источники]