4 Мониторинг донных отложений

Донные отложения – это осевшие взвешенные вещества, слагающие дно рек и озер. Взвешенные вещества поступают в воду с речным стоком, смываются с берегов вследствие их разрушения, образуются в результате отмирания живых организмов. Часть взвесей уносится течением воды, а часть накапливается на дне.

В зависимости от состояния водного объекта донные отложения могут содержать песок, глину, ил, гравий. Как правило, если вода в реке чистая, проточная, то на дне будет песок или галька. А на участках, где вода имеет замедленное движение либо загрязнена химическими или биологическими примесями, скапливается ил. В водоемах в местах влияния городов или промышленных предприятий донные отложения представляют собой техногенные илы, для которых характерны повышенная пластичность, иногда желеобразная консистенция, наличие частиц техногенного происхождения, маслянистость, специфический запах (фекальный, нефтяной, сероводородный), окраска темных и пепельных тонов. В пределах городов происходит увеличение доли крупного песка (из-за влияния поверхностного стока) и глинистой фракции (из-за сброса сточных вод предприятий). Ниже очистных сооружений заметно преобладают фракции алеврита и глинистых частиц. Таким образом, по типу и составу и просто по наличию какого-либо вида донных отложений уже можно судить об экологическом состоянии водоема и водосборной территории, а также об особенностях их антропогенной нагрузки.

Присутствующие в воде взвешенные частицы, не только сами по себе являются загрязняющим веществом, они еще сорбируют различные токсичные соединения, содержащиеся в воде: фенолы, пестициды, тяжелые металлы, хлорированные углеводороды. Сорбированные органические и неорганические токсиканты вместе с взвешенными частицами оседают на дно водоема, при этом их концентрация в воде снижается. Сорбция загрязнений донными отложениями – это один из механизмов самоочищения воды, и этот процесс следует рассматривать как положительный. Однако способность ила к накоплению не безгранична. Как и любой сорбент, ил может поглощать определенное количество ингредиентов, поэтому накопление загрязняющих веществ идет только на первом этапе. При превышении сорбционной емкости или при изменении физико-химических условий в водоеме аккумулированные вещества могут вновь поступать из донных отложений в воду, что уже неблагоприятно и создает опасность вторичного загрязнения. Таким образом, донные отложения регулируют состав воды за счет процессов накопления оседающих загрязняющих компонентов и вторичного загрязнения.

Донные отложения аккумулируют в себе различные вещества, при этом качественный и количественный состав загрязняющих соединений определяется характером сбрасываемых сточных вод. Участки реки с разной по виду и интенсивности техногенной нагрузкой различаются не только по типу донных осадков, но и по содержащимся в них загрязнениям. Например, донные отложения рек, протекающих в зонах влияния горнорудных предприятий, обогащены тяжелыми металлами и сульфатами, характерными для этих сточных вод. Техногенные илы в местах сброса городских сточных вод обогащены карбонатами, оксидами и гидроксидами железа и алюминия, а также повышенными количествами органических загрязняющих веществ. В зонах влияния химических предприятий в донных отложениях можно обнаружить хлорорганические соединения, фенолы, полиароматические углеводороды и другие органические компоненты, в зависимости от сбрасываемых на данном участке сточных вод. Таким образом, донные отложения можно считать индикатором для выявления состава, интенсивности и масштаба техногенного загрязнения.

Загрязняющие вещества удерживаются донными отложениями и накапливаются там годами, их содержание в донном грунте во много раз выше, чем в водной массе. Зачастую анализ именно донных отложений позволяет выявить влияние промышленных предприятий или застарелые, многолетние загрязнения, которые не обнаруживаются при анализе поверхностных вод. Таким образом, донные отложения являются более информативным объектом для анализа, чем вода.

Способ оценки техногенного воздействия на водоемы по состоянию донных отложений широко применяется в европейских странах. В настоящее время этот подход внедряется и в Республике Башкортостан. Мониторинг донных отложений проводится в соответствии со следующими принципами:

1. Оценка загрязненности донных отложений проводится в комплексе с придонной и поверхностной водой.

2. Контрольные створы для проведения мониторинга выбираются:

• в зонах воздействия промышленных узлов;

• в зонах влияния населенных пунктов, расположенных по берегам рек;

• на границе между отдельными административными районами Республики Башкортостан;

• в приграничных створах (между регионами).

3. Отбор проб воды и донных отложений рек для анализа осуществляется в период летней межени до начала дождевого паводка.

4. Выбор контролируемых ингредиентов с учетом специфики всех возможных источников загрязнения

Основная сложность при проведении мониторинга донных отложений состоит в том, что трудно оценить степень их загрязненности, поскольку в России пока не разработаны санитарно-гигиенические нормативы содержания вредных веществ в донных осадках. Способами оценки их качества могут быть: токсикологический и эколого-геохимический.

Токсикологический способ – это оценка степени токсичности донных отложений методом биотестирования, то есть это определение суммарного токсического воздействия на тест-объекты всех потенциально опасных физических, химических и биологических факторов среды.

Эколого-геохимический способ – это оценка загрязненности донных отложений путем сопоставления обнаруженных концентраций химических соединений с их фоновым содержанием, расчет суммарного индекса загрязнения донных осадков, отражающего совместное превышение фонового уровня группой элементов и характеризующего уровень техногенного загрязнения водотока.