Е.И. Пупырев, И.Г. Ищенко, Н.П. Кузьмина, В.Г. Печников, Г.И. Романова, Е.В.
Веницианов, Н.А. Фурсов
МосводоканалНИИпроект, Институт водных проблем РАН, АО "Прима-М"
Необходимость разработки рациональной системы мониторинга р. Москвы в черте города обусловлена тем, что река и ее притоки на участке от п. Рублево до п. Отдых используются для культурно-бытовых и хозяйственных целей, рекреации, судоходства и сброса очищенных сточных вод городской и ливневой канализации. Например, МГП "Мосводоканал" осуществляет водопользование на этом участке р. Москвы по следующим видам назначения:
источник водоснабжения Рублевской водопроводной станции в маловодные годы;
приемник дренажных вод площадок для обезвоживания осадков Западной и Рублевской
водопроводных станций;
источник водоснабжения для четырех систем промводопровода;
приемник аварийных и промывных (после санации трубопроводов) вод от систем распределения
воды (через систему водостока);
приемник очищенных сточных вод городских станций аэрации и г. Зеленограда.
Качество воды р. Москвы не соответствует требованиям, предъявляемым при соответствующих
видах водопользования, что вызывает необходимость разработки и реализации комплексных
мероприятий, направленных на оздоровление р. Москвы и ее притоков в черте города.
Существующие контрольные створы для оценки состояния р. Москвы в черте города,
периодичность отбора проб, а также перечень контролируемых показателей определялись
в соответствии с задачами, решаемыми отдельными ведомственными контролирующими
службами: МОБВУ, Москомприродой, МосЦГМС Госкомгидромета, Горсанэпиднадзором,
МГП "Мосводоканал". Исследовательские организации "МосводоканалНИИпроект",
НИИКВОВ АКХ, НТЦ "Экология" осуществляли наблюдения по собственным
программам без взаимного согласования.
На контролирующие органы МОБВУ возложены водоохранные функции и контроль за работой очистных сооружений. В бассейне р. Москвы в пределах города имеется 17 створов, в которых отбирают пробы гидрохимическая лаборатория МОБВУ и лаборатория Горсанэпиднадзора. Отбор проб осуществляется 2 раза в год: в летнюю и зимнюю межени. Гидрохимические исследования проводятся по стандартной программе, число показателей качества в которой определяется сведениями, необходимыми для "Гидрохимического бюллетеня". По результатам анализов возможно сделать определенные, но недостаточно полные выводы о состоянии р. Москвы.
Гидрохимическая лаборатория Москомприроды осуществляет контроль за состоянием р. Москвы и ее притоков в 24 створах 2 раза в год (летом и осенью) и в 10 створах 1 раз в год (летом). Число контролируемых показателей также обусловлено сведениями, необходимыми для "Гидрохимического бюллетеня", и возможным присутствием в речной воде отдельных специфических загрязнений антропогенного характера (некоторые микроэлементы, цианиды, сульфиды, фенолы и т.д.).
Причины возрастающего бактериального загрязнения рек бассейна р. Москвы исследуют
лаборатории Горсанэпиднадзора и институты гигиенического профиля: Институт общей
и коммунальной гигиены им. В. И. Сысина и Институт паразитологии им. Ф.Ф. Эрисмана.
В соответствии с ГОСТ 17.15.02-80 органы Санэпиднадзора отбирают пробы для гидрохимического,
гидробиологического и бактериологического контроля.
МосЦГМС Госкомгидромета ежемесячно в пределах города контролируют состав воды
в пяти пунктах р. Москвы: на Рублевской и Бабьегородской плотинах, на р. Яузе,
в районе Перервинского гидроузла и на выходе из города в створе нефтеперерабатывающего
завода. Объем контроля ограничивает "Гидрохимический бюллетень".
На участке р. Москвы от п. Коломенское до п. Отдых формирование гидрохимического
режима воды в основном зависит от сбросов очищенных сточных вод московских станций
аэрации. Этот участок реки ежемесячно контролирует МГП "Мосводоканал".
Несистематические наблюдения за отдельными притоками, участками р. Москвы или
источниками загрязнения также проводят Главмосдор-управление, НИИ речного транспорта,
Институт прикладной геофизики им. Е.К. Федорова и др.
Анализ имеющейся информации показал, что ее использование для оценки и прогноза
состояния р. Москвы затруднительно, система информации нуждается в совершенствовании.
Для успешной разработки водо-охранных мероприятий необходимо разработать обоснованную
систему экологического мониторинга р. Москвы и ее притоков в черте города. Основными
элементами системы являются:
разработка системы наблюдений за качеством воды р. Москвы в черте города с
использованием автоматических станций и лабораторного контроля,
создание информационной базы данных,
прогнозирование качества воды,
разработка предложений по управлению качеством воды р. Москвы в черте города.
Программа работ по созданию системы экологического мониторинга р. Москвы в черте
города включает четыре основных блока.
1. Разработка концепции мониторинга
Этот блок предусматривает выполнение следующих задач:
анализ имеющейся информации о качестве воды, водохозяйственных балансах, гидрологическом, гидрохимическом и гидробиологическом режимах, об основных источниках загрязнения с количественной оценкой ее полноты и достоверности;
анализ существующей системы контроля за поступлением в р. Москву загрязняющих
веществ;
анализ действующей в г. Москве системы управления качеством воды в водоеме;
разработка принципов совместной эксплуатации р. Москвы в черте города с учетом
интересов существующих водопользователей;
разработка критериев экологического мониторинга с оценкой существующих систем
наблюдений за качеством воды р. Москвы;
разработка предложений по региональной системе нормирования качества воды р.
Москвы.
2. Разработка системы оперативного экологического мониторинга
Этот этап включает обоснование системы наблюдений за качеством воды р. Москвы,
основанной на выборе оптимального перечня контролируемых показателей, обобщенных
критериев оценки качества воды, створов и периодичности наблюдений, необходимых
для реализации системы мониторинга для автоматического и ручного контроля.
В первую очередь совершенствование системы должно касаться упорядочения створов
наблюдений в условиях сложного изменения количества и качества воды р. Москвы
в черте города.
Выбор пунктов отбора проб речной воды должен удовлетворять следующим требованиям:
шаг отбора проб должен фиксировать изменения в водотоке на основных участках
реки с учетом времени добегания воды от предыдущего до последующего створа;
по данным Управления канала им. Москвы, время добегания воды от п. Рублево до
п. Отдых (97 км) составляет примерно 7,5 сут.;
точки отбора должны обеспечивать возможность отбора воды в течение всего года
с учетом сезонности изменения гидрологических и гидрохимических характеристик;
точки отбора должны располагаться с учетом влияния основных загрязнителей -
притоков, выпусков дренажных и сточных вод (как городской канализации, так и
крупных промышленных предприятий), снегосвалок, портов, ливневых коллекторов;
пункты отбора проб воды должны располагаться в местах смешения больших масс
сточных вод с речной водой, а также в местах массового отдыха населения (организованные
пляжи).
Учитывая сказанное, а также результаты многолетних исследований, проведенных
институтом "МосводоканалНИИпроект" и другими заинтересованными организациями,
для разработки мониторинга р. Москвы в черте города с целью получения оперативной
информации были выбраны 11 створов наблюдения: п. Рублево, Щукино, Бородинский
мост, Крымский мост, ниже устья р. Яузы, ЗИЛ, АЗЛК, выше и ниже мест выпусков
очищенных сточных вод Курьяновской станции аэрации, Капотня, ниже места выпуска
очищенных сточных вод Люберецкой станции аэрации.
Для получения дополнительной информации указанный перечень створов дополнен еще восемью, показывающими влияние основных притоков - рек Сходни, Таракановки, Фильки, Сетуньки, Сетуни, Чуры, Котловки, которые являются водоприемниками ливневой канализации, неорганизованных промстоков и поверхностного стока.
Для обоснования перечня измеряемых показателей в системе мониторинга необходимо выбрать вещества в соответствии с требованиями "Правил охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами", СанПиН 4630-88 и нормативов для водоемов рыбохозяйственного использования, а также с санитарно-химической характеристикой водоема, полученной по результатам многолетних исследований.
К таким общепринятым показателям относятся мутность, цветность, рН, температура, количество растворенного кислорода, перманганатная и бихроматная окисляемость, жесткость, щелочность, содержание хлоридов и минеральных форм азота, нефтепродуктов, общее микробное число, колииндекс, суммарное содержание фосфорорганических пестицидов. Контролировать эти параметры необходимо 1 раз в месяц в 11 основных створах.
Контроль качества воды должен также проводиться по дополнительному перечню показателей 1 раз в квартал в 19 створах, когда имеется опасность загрязнения реки железом, медью, цинком, свинцом, кадмием, никелем, хромом, ртутью, барием, литием, ванадием, молибденом, селеном, мышьяком, сурьмой, сульфатами, фосфатами, фтором, БПК5, СПАВ, фенолами, хлорфенолами, цианидами, натрием, калием, алюминием. В случае превышения суммарного содержания пестицидов в воде должна проводиться их идентификация в отобранных пробах.
Периодичность отбора проб в системе мониторинга обусловлена условиями формирования
гидрохимического и гидрологического режимов водоема. Как правило, отбор проводится
не реже 1 раза в сезон.
По результатам исследований должна быть проведена корректировка мест контролируемых
створов и периодичности отбора проб по результатам статистической обработки
данных за пять последних лет, дана количественная оценка основных источников
загрязнения, разработаны требования к приборно-аналитической, методической и
метрологической базе системы мониторинга.
3. Организация контроля качества воды
При выборе путей решения поставленных задач, а именно при создании системы мониторинга для обеспечения оперативного контроля воды р. Москвы, следует предусмотреть три уровня получения информации.
Первый уровень. Автоматические станции контроля, устанавливаемые на наиболее характерных участках р. Москвы. Автоматическая система должна осуществлять контроль с последующим обобщением показателей, характеризующих качество и количество воды (рН, окислительно-восстановительный потенциал, электропроводность, количество растворенного кислорода, температура, мутность, уровень и расход воды).
Второй уровень. Передвижные гидрохимические лаборатории, измеряющие мутность, цветность, ХПК, БПК, количество растворенного кислорода, аммиака, нитратов и нитритов.
Третий уровень. Стационарные лаборатории, которые определяют количество нефтепродуктов,
пестицидов, фенолов, СПАВ, тяжелых металлов, ароматических и хлорированных углеводородов,
а также бактериологические и гидробиологические характеристики.
Для системы мониторинга необходимо исследовать метрологические характеристики
средств измерений в условиях эксплуатации в соответствии с требованиями Госстандарта.
В соответствии с поставленными задачами приборно-аналитические средства можно
подразделить на три группы:
средства автоматического контроля (автоматические станции контроля);
приборно-аналитические средства передвижных гидрохимических лабораторий (рН-метр,
оксиметр, приборы для измерения электропроводности, аммиака, БПК, ХПК, нитритов,
нитратов);
приборно-аналитические средства для стационарно-аналитических лабораторий (газожидкостные,
газовый и ионный хроматографы, атомно-абсорбционный спектрофотометр, хромато-масспектрометр,
ИК-спектрофотометр, КФК, микроскопы, термостаты и др.).
Основу мониторинга, базирующегося на предварительной оценке приоритетных загрязнений,
поступающих с городской территории, должна составить система наблюдений на 19
станциях, включающая автоматические станции, передвижные лаборатории и ручной
отбор проб с анализом в стационарных лабораторных условиях.
Интервалы наблюдений при передвижном и стационарном контроле - от одной до четырех
недель.
Этот блок предусматривает также выполнение работ по комплектации, монтажу и
вводу в эксплуатацию автоматических станций контроля. При разработке системы
мониторинга необходимо также опробовать автоматические многоканальные станции
по отбору и анализу проб (на примере ВНИИЭФ, г. Саров), которые включают оборудование
системы пробоотбора, автоматического анализа, запоминания и передачи информации
для автоматических станций.
Планируется также оборудование типовых стационарных пунктов контроля качества
воды, основанного на ручном отборе проб.
Исходя из номенклатуры технических средств, обеспечивающих регистрацию необходимых
показателей, будет разработан регламент эксплуатации стационарных пунктов контроля.
4. Разработка методов использования результатов мониторинга для управления качеством воды
В результате проведения перечисленных работ будет создано информационное обеспечение
для решения задач управления качеством воды.
Этот блок предусматривает:
Разработку предложений по экономико-организационной структуре системы управления
качеством воды р. Москвы, которые включают анализ действующих в настоящее время
экономических механизмов, связанных с управлением качеством воды р. Москвы,
анализ организационной структуры, эколого-экономической эффективности, действующей
в настоящее время системы водоохраны на участке р. Москвы в черте города;
Разработку предложений по совершенствованию системы платежей, обоснование нормативов
и реального введения их в действие;
Разработку проектов нормативных материалов по вопросу совершенствования экономического
механизма, согласование документов с органами Минэкономики, Минфина, Госкомэкологии;
Разработку предложений по совершенствованию нормативно-правовой базы;
Разработку структуры информационной системы управления на основе анализа имеющихся
в распоряжении московских организаций информационного и материального обеспечения
(ГИСП, "Дата плюс", МГУ, "Прима-М" и т.д.). Данный этап
предусматривает разработку требований к информационному и материальному обеспечению
системы управления, создание базы данных геоинформационных систем, апробирование
модели прогноза;
Обоснование величин санитарных и обводнительных попусков в р. Москву и ее притоки
на основе анализа проектных материалов и фактических данных по системе попусков
(режим, объемы, качество воды); предусматривается разработка критериев системы
попусков (качество воды, рекреация, транспорт, рыболовство и пр.), расчет и
обоснование объема и режима попусков в различных вариантах (посезонно, понедельно,
ежедневно), оценка влияния попусков на качество и другие характеристики воды
в р. Москве в черте города;
Разработку и апробацию системы представления мониторинговой информации правительственным,
природоохранным и санитарным органам.
Заключение
В связи с многоцелевым использованием водных ресурсов р. Москвы в черте города (для культурно-бытовых и хозяйственных целей, судоходства, рекреации, приема сточных вод ливневой и городской канализации и т.д.) качество воды водоема не соответствует требованиям, предъявляемым при соответствующих видах водопользования, что вызывает необходимость разработки и реализации комплексных мероприятий по оздоровлению реки и ее притоков.
Для успешной разработки водоохранных мероприятий предлагается обоснованная система экологического мониторинга и управления качеством воды р. Москвы, основанная на анализе и использовании имеющейся информации об основных источниках загрязнения, существующей системы контроля за качеством воды реки и ее притоков первого порядка, поступлением загрязняющих веществ, анализе действующей в г. Москве системы управления качеством воды водоема.
Предлагается создание современной, соответствующей требованиям экологической безопасности и экономическому механизму природоохранной системы управления качеством воды р. Москвы в черте города, основными элементами которой являются:
Разработка системы наблюдений за качеством воды р. Москвы в черте города, основанной
на использовании автоматических станций и лабораторном контроле;
Создание информационной базы данных;
Прогнозирование качества воды;
Разработка предложений по управлению качеством воды р. Москвы в черте города.
Система экологического мониторинга включает четыре основных блока.
Концептуальный блок включает разработку принципов совместной эксплуатации с
учетом интересов существующих водопользователей; разработку критериев экологического
мониторинга и предложений по региональной системе нормирования качества воды
водоема.
Оперативный блок, целью которого является обоснование системы наблюдений за
качеством воды, основанной на выборе критериев оценки качества воды, оптимального
перечня контролируемых показателей, створов и периодичности наблюдений, необходимых
для реализации системы мониторинга для автоматического и ручного контроля, разработке
требований к приборно-аналитической, методической и метрологической базе, выборе
методов и средств измерения.
Организационный блок, целью которого является создание информационной базы данных
на основе трехуровневой системы получения информации (автоматические станции
оперативного контроля с комплектацией, монтажом и вводом их в эксплуатацию,
передвижные гидрохимические лаборатории и стационарная лаборатория, определяющая
при необходимости более широкий спектр показателей, оборудование типовых стационарных
пунктов контроля качества воды, основанных на ручном отборе проб), разработка
регламента эксплуатации стационарных пунктов контроля.
Блок организации, передачи и использования информации, целью которого является
создание информационного обеспечения для решения задач управления качеством
воды (предложения по экономико-организационной структуре управления, совершенствованию
нормативно-правовой базы, структуры информационной системы управления, системы
представления мониторинговой информации правительственным, природоохранным и
санитарным органам).
