1. Визначення мінералізації, або галинності (від гр. Hals - сіль) вод (табл. 4. 8);

   Прісні води				Солонуваті води		Солоні води, %
   гапогалинні		олігогалинні		мезогалинні		поліга-линні	евга-линні	ультра-галинні
   Р	а	Р	а	Р	а
   < 0,10	0,10— 0,50	0,51 — 0,75	0,76— 1,00	1,01 — 5,00	5,01 — 18,00	18,01 — 30,00	30,01 — 40,00	> 40,0

2. визначення класу, групи і типу вод за йонним складом (співвідношенням основних йонів) (табл. 4.9);

3) клас води визначають за переважаючими аніонами, групу — за переважаючими катіонами, тип води —за співвідношенням між йонами (в еквівалентах):

I. НСО"₃ > Са²⁺ + М^²⁺;

II. НСО"₃ < Са²⁺ + Мш²⁺ < НСО"₃ + 80²"₄;

3. НССГз + 80²"₄ < Са²⁺ + Mg²⁺ або СІ > Ка⁺;

4. НССГз = 0;

4) оцінку якості прісних вод за вмістом компонентів сольового складу, що відображає ступінь їх антропогенного забруднення хлоридами, сульфатами та іншими йонами (табл. 4.10).

Показник, мг/дм3	Категорія якості води
	І	II	ПІ	IV	V	VI	VII	VIII
Сума йонів	< 300	300— 500	501 — 750	751 — 400	901 — 1250	1251 — 1750	1751 — 2000	> 2000
Хлориди	< 25	25— 50	51 — 75	76— 100	101 — 150	151 — 250	251 — 500	> 500
Сульфати	< 25	25— 50	51 — 75	76 — 100	101 — 150	151 — 200	201 — 400	> 400

Екологічна класифікація якості поверхневих вод за трофо-сапробіологічними (еколого-санітарними) критеріями (табл. 4.11) включає такі групи показників:

1) гідрофізичні - завислі речовини, прозорість;

2. гідрохімічні - рН, концентрації азоту амонійного, нітритного, нітратного, фосфору фосфатів, розчиненого кисню, перманганатна та біхроматна окисності (ХСК), БСК;

3. гідробіологічні - біомаса фітопланктону, індекс самоочищення/самозабруднення (А/И) - відношення величини валової первинної продукції фітопланктону до величини деструкції органічної речовини у планктоні; самозабруднення вод - погіршення їх якості внаслідок функціонування водних екосистем, зокрема надмірного продукування органічної речовини водними рослинами (насамперед фітопланктоном);

4. бактеріологічні - чисельність бактеріопланктону та сапрофітних бактерій;

5. біоіндикація сапробності - індекси сапробності за системами Пантле-Букка і Гуднайта-Уітлея.

Для забезпечення обґрунтованих висновків загальна кількість показників цього блоку повинна бути не менша 10.

Екологічну оцінку якості поверхневих вод суші та естуаріїв України за специфічними показниками токсичної дії визначають на підставі наявності й вмісту у воді низки інгредієнтів (ртуті, кадмію, міді, цинку, свинцю, хрому, нікелю, арсену, заліза, марганцю, фторидів, ціанідів, нафтопродуктів, фенолів (летючі), СПАР, хлорорганічних та фосфорорганічних пестицидів. Оцінку важких металів дають за їх загальним вмістом у воді.

Оцінку якості поверхневих вод за специфічними показниками радіаційної дії виконують за такими показниками: сумарна р-активність, концентрація стронцію-90 та цезію-137.

Конкретні гідрофізичні, гідрохімічні, гідробіологічні та специфічні кількісні показники є елементарними ознаками якості води. Комплексні кількісні ознаки, що побудовані на інтегруванні елементарних ознак, використовуються як узагальнюючі ознаки якості води. На основі елементарних і узагальнюючих ознак визначають класи, категорії та індекси якості води, зони і підзони сапробності, категорії і підкатегорії трофності .

За системою екологічної оцінки якості поверхневих вод суші та естуаріїв України виокремлюють вісім категорій якості води, які базуються на узагальнюючих ознаках: І - відмінна; II - добра; III - досить добра; IV - задовільна; V - посередня; VI - погана; VII - дуже погана; VIII - занадто погана.

Категорії якості води відображають природний стан, а також ступінь антропогенного забруднення поверхневих вод суші. За ступенем забруднення якість води поділяють на такі категорії: І - дуже чиста; II - чиста; III - Досить чиста; IV - слабо забруднена; V - помірно забруднена; VI - сильно забруднена; VII - брудна; VIII - Дуже брудна.

За трофо-сапробіологічними (еколого-санітарними) показниками вони відповідають певним підкатегоріям трофності і підзонам сапробності:

І - олігомезотрофна, р-олігосапробна; II - мезотроф-на, ос-олігосапробна; III - мезоевтрофна, р-мезосапроб-на; IV - евтрофна, р-мезосапробна; V - евполітрофна, а'-мезосапробна; VI - політрофна, а"-мезосапробна; VII - полігіпертрофна, р-полісапробна; VIII - гіпер-трофна, а-полісапробна.

Основою для екологічної оцінки якості поверхневих вод є таблиці з градаціями величин усіх показників, що відповідають категоріям якості води (табл.4.10- 4.13).

Екологічна оцінка якості води в певному водному об'єкті може бути орієнтовною і ґрунтовною.

Орієнтовна екологічна оцінка є необхідною з розвідувальною (рекогносцирувальною) метою для вироблення попередніх висновків та рішень і з'ясування на основі разових вимірів окремих показників якості води.

Ґрунтовна узагальнююча оцінка необхідна для переконливих, відповідальних висновків і рішень. Процедура виконання ґрунтовної екологічної оцінки відбувається у чотири послідовні етапи:

1. групування і оброблення вихідних даних (результатів систематичного контролю якості води);

2. визначення класів і категорій якості води за окремими показниками;

3. узагальнення оцінок якості води за окремими показниками (вираженими в класах і категоріях) по окремих блоках з визначенням інтегральних значень класів і категорій якості води;

4. визначення об'єднаної оцінки якості води для певного водного об'єкта загалом, його окремих ділянок за певний період спостережень.

Вихідні дані щодо якості води за окремими показниками групують у просторі і часі, а також в межах трьох блоків. Згруповані показники якості води, тобто вихідні дані, обробляють: обчислюють середньоарифметичні та визначають найгірші (мінімальні чи максимальні) значення. Екстремальні значення показників аналізують з метою з'ясування природних чи антропогенних факторів, які могли їх спричинити, і прийняття рішень про використання чи вилучення цих значень.

Класи і категорії якості води для окремих показників визначають, зіставляючи середні і найгірші (максимальні чи мінімальні) значення показників з критеріями спеціалізованих класифікацій.

Узагальнення оцінок за окремими показниками з визначенням інтегральних значень класів і категорій якості води виконують на основі аналізу показників у межах відповідних блоків. Це узагальнення полягає у визначенні середніх і найгірших значень для трьох блокових індексів якості води:

• середні значення визначають, обчислюючи середній номер категорії за всіма показниками блоку;

• найгірші значення визначають за відносно найгіршим показником (з найбільшим номером категорії) серед всіх показників блоку.

Об'єднану оцінку якості води для певного водного об'єкта загалом чи окремих його ділянок отримують, обчислюючи інтегральний, або екологічний, індекс І_Е, величина якого дорівнює середньому арифметичному значень блокових індексів:

І_Е = (/, + І₂ + І₃)/3, (4.12)

де І₁ - індекс забруднення компонентами сольового складу; І₂ - індекс трофо-сапробіологічних (еколого-санітарних) показників; /₃ - індекс специфічних показників токсичної і радіаційної дії.

Екологічний індекс якості води, як і блокові індекси, обчислюють для середніх і найгірших значень категорій окремо (він може бути дробовим числом). За допомогою екологічного індексу можлива оцінка і зіставлення рівня екологічного благополуччя води по окремих ділянках водних об'єктів, по басейнах, регіонах і загалом по Україні, проте при цьому необхідно користуватися однаковим переліком показників.

Результати екологічної оцінки якості поверхневих вод подають у вигляді таблиць, графіків і карт.

Для водотоків результати доцільно подавати у вигляді профілю якості води, на якому показують:

• довжину річки та її приток (в км) від гирла;

• місцезнаходження джерел антропогенної дії;

• контрольні та водомірні пости;

• криву достовірних витрат води вздовж течії ріки;

• значення показників якості води.

Найзручнішим способом подання результатів екологічної оцінки якості води є картографічний. Карта наочно демонструє розподіл забруднення в річці залежно від скидання стоків, впадання приток та процесів самоочищення. Відповідно до потреб розробляють карти, що відображають:

• узагальнену екологічну оцінку якості води;

• якість води за окремими блоками показників;

• якість води за окремими показниками (рис. 4.2).

Екологічна оцінка якості води може бути зображена на карті для всього водного об'єкта (вздовж всього водо-току чи на всій площі водойми) або ж стосовно конкретних пунктів контролю за допомогою відповідних позначок. Останній спосіб при обмеженому обсязі інформації коректніший.

Методи прогнозування якості води. Прогнозування якості та кількості води у ріці або водоймищі є завершальним етапом моніторингу. Воно полягає у виявленні ймовірних напрямів і результатів розвитку явищ і процесів, оцінці показників, що характеризуватимуть їх у більше або менше віддаленому майбутньому.

Відповідно до темпів розвитку прогнозованого явища та господарського планування, прогнози поділяються на: оперативні - до 3 місяців; короткострокові - до 1 року; середньострокові - 1 - 5 років; довгострокові - 5 - 20 років; понаддовгострокові - більше ніж на 20 років.

При виконанні прогнозу передусім необхідно встановити період завчасності, вибрати водні об'єкти та створи, показники якості води та метод прогнозування. Період завчасності прогнозування залежить від мети прогнозу. Із завчасністю пов'язана точність прогнозування, яка зменшується прямо пропорційно квадрату завчасності. Дані оперативного прогнозу точніші, довгострокового - мають імовірнісний характер.

Завданням прогнозування є виявлення і прогнозування незадовільного стану якості води при зміні гідрометеорологічних умов і аварійних скидах стічних вод. Головною метою прогнозу є завчасне передбачення концентрацій забруднюючої речовини у певному створі чи ділянці річки у вказаний момент часу. Одночасно можна спрогнозувати довжину забрудненої ділянки річки, час добігання забруднених водних мас від місця надходження до контрольного створу, розрахувати відстань до створу повного змішування. Такі прогнози складають для створів практично повного змішування стічних і річкових вод, а також для створів водокористування, якщо вони розміщені у зоні впливу стічних вод чи на ділянці проходження паводка.

Найчастіше для прогнозування застосовують методи екстраполяції та методи моделювання.

Метод екстраполяції оснований на припущенні про збереження в часі тенденції розвитку процесів, які відбуваються у водних об'єктах в період їх вивчення. За використання цього методу період спостережень має бути довготривалим (не менше, ніж у три рази більшим від прогнозованого періоду), охоплювати багатоводні та маловодні періоди стоку, а характер зміни якості та кількості стоку повинен мати стаціонарний і односпрямова-ний режим. При стрибкоподібних змінах антропогенного навантаження на водний об'єкт екстраполяційний метод практично не використовують. Найдостовірніші прогнози за цим методом одержують при екстраполяції інтегральних кривих зміни кількості стоку під впливом стабільної господарської діяльності.

Метод моделювання ґрунтується на математичному описі або фізичному дослідженні гідродинамічних, фі-зико-хімічних та інших процесів, які відбуваються у водоймищі або водотоці та враховують закономірності зміни стану водного об'єкта із зміною основних факторів, що визначають цей стан.

Математичні моделі якості води базуються на диференціальних рівняннях з частковими похідними. За їх допомогою можна моделювати умови формування якості та кількості води - імітаційні моделі. Моделювання оптимальних умов стану водного об'єкта з урахуванням навантаження стічними водами проводиться за допомогою оптимізаційних моделей.

Моделі будуються для коротко- і довгострокових прогнозів. При виробленні короткострокових оперативних прогнозів варто застосовувати методи розрахунків, які використовують коефіцієнт дисперсії та неконсер-вативності, та такі, що дають змогу визначати поле розподілу забруднюючих речовин при скиді стічних вод. За довгострокового прогнозування якості води можна використовувати балансові методи розрахунку, які враховують як витрату стічних вод та водного об'єкта, так і концентрацію забруднюючих речовин.

На вибір математичних моделей для прогнозування якості води впливають наявність вихідних даних та завдання розрахунку. Моделі якості води повинні бути простими в практичному використанні, характеризуватися універсальністю та давати достатньо надійні результати.

Отже, господарська діяльність людського суспільства, яка зростає з кожним роком, призводить до виснаження і забруднення поверхневих вод, порушення їх гідрологічного і гідрохімічного режимів. Тому моніторинг поверхневих вод передбачає контролювання, спостереження, оцінювання та прогнозування стану водних об'єктів на майбутнє з метою вивчення динаміки зміни якості води, закономірностей процесів самоочищення, визначення критичних ситуацій. Цей вид моніторингу поширився як складова в системі державного моніторингу і активно застосовується при дослідженні стану поверхневих вод. На основі отриманої інформації розробляють управлінські рішення для регулювання якості водних ресурсів, їх охорони і раціонального використання.

Запитання. Завдання

1. Що таке водні ресурси і яка їх роль в природі та житті людини? Проаналізуйте сучасний стан поверхневих вод України.

2. Охарактеризуйте основні джерела забруднення поверхневих вод.

3. З'ясуйте сутність і основні завдання моніторингу поверхневих вод.

4. Що є основною метою налагодження системи спостережень та контролю за рівнем забруднення водних об'єктів?

Якими нормативними документами регулюється робота основних суб'єктів моніторингу природних вод?

4. Які вимоги висуваються до мережі моніторингу якості поверхневих вод?

5. Визначте відмінності між пунктами спостережень різних категорій і правила розташування контрольних створів. Від чого залежать вибір програми спостережень та строки відбору проб?

6. За якими показниками проводять гідрологічні, гідрохімічні спостереження?

7. Проаналізуйте спільні і відмінні ознаки обов'язкової, скоро-ченої-1, скороченої-2, скороченої-3 програм спостережень за гідрологічними та гідрохімічними показниками.

10. Як доцільно проводити спостереження для отримання повної і всебічної інформації про стан водних об'єктів? Відповідь обгрунтуйте прикладами.

11. Що таке зообентос, перифітон, зоопланктон та фітопланктон?

12. Охарактеризуйте повну і скорочену програми спостережень за гідробіологічними показниками.

13. Які методи і технічні засоби застосовують для оперативного контролю якості природних вод?

Які показники оцінки якості води використовуються при визначенні стану водного об'єкта, що перебуває під впливом антропогенної дії?

24