Приложение Б. Расчет нормативов допустимого воздействия по привносу химических веществ (НДВхим)

Приложение Б

к Методическим указаниям

по разработке нормативов

допустимого воздействия

на водные объекты

(рекомендуемое)

РАСЧЕТ НОРМАТИВОВ

ДОПУСТИМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПО ПРИВНОСУ ХИМИЧЕСКИХ

ВЕЩЕСТВ (НДВХИМ)

Расчет нормативов допустимых воздействий по привносу химических веществ и/или их смесей, а также взвешенных веществ производится на основе баланса масс с учетом природных и хозяйственных особенностей конкретного водохозяйственного участка. Предложенный алгоритм расчета представляет собой достаточно гибкий механизм, позволяющий учитывать особенности внутригодового распределения стока, гидрохимического режима, особенности гидрографической сети и легко корректируется для лет различной обеспеченности. Его применение ориентировано в основном на водотоки и проточные водохранилища с коэффициентом водообмена более 5.

Норматив допустимого воздействия по привносу химических веществ (НДВхим) рассчитывается для наиболее неблагоприятных условий формирования качественных характеристик воды (водность заданной обеспеченности) с учетом влияния всех существующих и потенциальных источников загрязнения (точечных и рассредоточенных /диффузных/). При этом априорно принимается, что если в этих условиях будут соблюдаться нормативы качества водного объекта, то при более благоприятных условиях эти нормативы будут соблюдаться автоматически.

Норматив допустимого воздействия по привносу химических веществ (НДВхим) является суммарной массой загрязняющих веществ, которая максимально допустима на расчетном участке водного объекта в пределах установленного периода времени, когда концентрации загрязняющего вещества в замыкающем створе и в среднем по участку не превышают норматив качества воды, установленный для водного объекта или его участка - Cн.

Расчет выполняется по привносу химических и взвешенных минеральных веществ, включенных в список нормируемых, на основании установленных значений нормативов качества воды (Cн).

При установлении нормативов качества воды для конкретного водного объекта или расчетного водохозяйственного участка учитываются следующие принципы:

приоритет охраны водных объектов перед их использованием, при котором не должно оказываться негативное воздействие на окружающую среду, приоритет использования водных объектов для целей питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения перед иными целями их использования,

сохранение особо охраняемых водных объектов.

Приоритет при установлении нормативов качества при прочих равных условиях зависит от приоритетного целевого использования водного объекта или его участка, определяемого в соответствии с действующим законодательством.

В качестве нормативов качества воды в зависимости от сочетания условий, перечисленных в п. 10, фактического состояния и использования водного объекта могут приниматься:

предельно допустимые концентрации для химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (гигиенические ПДК);

предельно допустимые концентрации для химических веществ в воде водных объектов рыбохозяйственного значения (рыбохозяйственные ПДК);

ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов питьевого и хозяйственно-бытового (хозяйственно-питьевого) и рекреационного (культурно-бытового) водопользования;

ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение;

нормативы предельно допустимых концентраций химических веществ, установленных в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем (рекомендуется применять для веществ двойного генезиса).

Установление последнего норматива ПДК химических веществ производится на основе параметров естественного регионального фона. Под региональным фоном понимается значение показателей качества воды, сформировавшееся под влиянием природных факторов, характерных для конкретного региона, не являющееся вредным для сложившихся экологических систем. Наличие экологического благополучия в водном объекте определяется на основе гидробиологических показателей. Для расчета регионального фона используются гидрохимические данные только по створам, расположенным на участках с подтвержденным экологическим благополучием.

Норматив предельно допустимой концентрации с учетом региональных особенностей определяется по формуле, аналогичной установлению фоновых концентраций в соответствии с действующими методическими документами по проведению расчетов фоновых концентраций химических веществ в водотоках:

Значение Cсф используется при расчете НДВхим для веществ двойного генезиса, так как поддержание в водном объекте концентраций на уровне верхнего предела приведет к завышению величины НДхим и возникновению временного тренда и ухудшения качества воды на перспективу.

В целях определения качества воды для природных водных объектов, которые в результате человеческой деятельности подверглись физическим изменениям, приведшим к существенному изменению их основных характеристик (гидрологических, морфометрических, гидрохимических и др.), и восстановление исходного природного состояния которых невозможно или неприемлемо по социально-экономическим причинам, и водных объектов, созданных в результате деятельности человека там, где ранее естественных водных объектов не существовало, могут использоваться:

- показатели, характеризующие такое экологическое состояние водного объекта, при котором экологическая система вышеуказанных водных объектов не деградирует (подтверждается гидробиологическим мониторингом) и обеспечиваются социальные потребности приоритетных видов водопользования;

- целевые показатели качества воды (ЦПКВ), характеризующие состав и концентрацию химических веществ, микроорганизмов и другие показатели качества воды в водных объектах, которые устанавливаются с учетом природных особенностей бассейна, условий целевого использования водных объектов, современного состояния водного объекта и должны поддерживаться в течение определенного временного интервала или быть достигнуты по завершении предусмотренных схемой комплексного использования и охраны водных объектов (СКИОВО) водоохранных и водохозяйственных мероприятий.

В общем виде расчет НДВхим на расчетном участке водного объекта за любой период времени выполняется по балансовой формуле, учитывающей приходную часть:

НДВхим = Cнр Wуч - SUM(Cнр Wест + Cнвх Wвх + Cнобпр Wобпр) (2)

где Wуч - общий объем стока на водохозяйственном участке к замыкающему створу за определенный расчетный период, млн. м3, определяемый по формуле:

где Wест - объем местного стока в пределах расчетного участка, млн. м3:

Wбпр - объем боковой приточности с участков, не подверженных антропогенному воздействию (за вычетом участков водосборной площади, трансформированных хозяйственной деятельностью с имеющимися диффузными источниками загрязнения антропогенного происхождения, как управляемыми, так и неуправляемыми), млн. м3;

Wндиф - объем боковой приточности на участках с неуправляемыми диффузными источниками загрязнения, млн. м3;

Wсупр - объем водоотведения, включая точечные и потенциально управляемые диффузные источники загрязнения, млн. м3;

Wвх - объем стока, поступающий с вышерасположенного водохозяйственного участка, млн. м3;

Wобпр - объем стока, поступающий с притоками первого порядка, обособленными в самостоятельные расчетные участки со своими нормативами качества воды водного объекта, млн. м3;

Cнр, Cнвх, Cнобпр - нормативы качества воды водного объекта для соответствующих водохозяйственных участков, мг/л;

Для веществ двойного генезиса расчетная формула имеет частично измененный вид:

НДВхим = Cнр Wуч - SUM(Cсф Wест + Cнвх Wвх + Cнобпр Wобпр) (5)

где Cсф - концентрация нормируемого вещества, соответствующая среднему или модальному значению диапазона абиотических факторов, при которых сохраняется экологическое благополучие водного объекта, определенное по гидробиологическим показателям, мг/л.

Объем боковой приточности Wндиф определяется как произведение модуля стока q (л/км2*с) расчетной обеспеченности за соответствующий период времени T на площадь, занятую неуправляемыми диффузными источниками загрязнения Fнд, в пределах зоны прямого воздействия на водный объект (при отсутствии данных принимается как произведение длины контура примыкания источника загрязнения к водному объекту на 5 - 10-кратную ширину соответствующей водоохранной зоны).

Объем боковой приточности Wбпр определяется как произведение модуля стока q расчетной обеспеченности за соответствующий период времени T на водосборную площадь за вычетом площадей, занятых управляемыми Fуд и неуправляемыми Fнд диффузными источниками загрязнения

Примечание: В гидрологические сезоны, когда диффузные источники не функционируют (зимняя межень), боковая приточность определяется со всей частной водосборной площади.

Объем водоотведения Wсупр определяется суммированием объемов водоотведения по точечным источникам загрязнения (статочетность 2ТП-водхоз) и объемов потенциально управляемых диффузных источников загрязнения, определяемый расчетным путем.

Объемы стока Wвх и Wобоспр устанавливаются: 1) по данным государственного водного реестра; 2) на основании данных мониторинга; 3) по данным гидрологических и водохозяйственных расчетов для соответствующих лимитирующих сезонов и периодов гидрологического года с учетом объемов водопотребления; 4) водохозяйственным балансам.

Для водохозяйственных участков, расположенных в верховьях, или обособленных притоков расчетная формула имеет вид:

для веществ искусственного происхождения

для веществ двойного генезиса:

Для сильно измененных участков, находящихся в экологически неблагополучном состоянии, при определяющей роли сточных вод в общем стоке боковая приточность не учитывается и формула принимает вид:

Примечание: коэффициенты неконсервативности в расчете не учитываются в связи с его зависимостью от температуры воды и скоростного режима, изменяющихся во времени и пространстве.

НДВхим определяется в тоннах за расчетный период времени (т/год, т/сезон и т.д.).

Значение НДВхим, определенное по вышеприведенным формулам, является максимально допустимой массой сброса загрязняющих веществ на участке при соблюдении большей частью времени нормативов качества водных объектов на основной акватории расчетного участка, т.е. НДВхим (макс).

Поскольку соблюдение норматива качества воды по всем показателям в течение всего годового цикла является идеальным вариантом, для практического использования НДВхим (макс) корректируется путем контрольного пересчета по фактическим усредненным концентрациям, определяющим текущую нагрузку (НДВхим*)

Для верховых и обособленных участков расчет НДВхим* ведется по формуле:

Для общего случая формула имеет вид:

Осредненные фактически значения концентраций Cфактр, характеризующие состояние водного объекта или его участка, определяются как

где Cбi - значение концентраций загрязняющего вещества в промежуточном контрольном створе (пункте мониторинга), мг/л;

Li - длина участка водотока, тяготеющая к данному промежуточному контрольному створу (длина между серединами отрезков водотока с двумя смежными пунктами мониторинга), км.

L - общая длина гидрографической сети на расчетном участке, км.

Cфактвх, Cфактобпр - фактические концентрации загрязняющих веществ для входного створа и обособленных притоков, мг/л.

В зависимости от конкретной ситуации и соотношения текущего НДВхим* и максимального расчетного НДВхим (макс) утверждаемый норматив НДВхим определяется следующим образом:

1) Если НДВхим* < НДВхим (макс), то в качестве утверждаемого норматива принимается НДВхим = НДВхим*.

2) Если НДВхим* > НДВхим (макс), т.е. значение Cфакт < Cн, в качестве утверждаемого норматива НДВхим = НДВхим (макс), поскольку норматив не может превышать максимально допустимой массы сброса загрязняющих веществ.

Величина допустимого воздействия по привносу химических веществ зависит от гидрологического и гидрохимического режима водных объектов, а также режима функционирования источников загрязнения, состав и характеристики которых значительно варьируют в течение года. В связи с этим расчет НДВхим рекомендуется вести дифференцированно по основным гидрологическим сезонам. Для основной территории России такими сезонами являются зимняя и летне-осенняя межени, весеннее или весенне-летнее половодье.

При наличии разработанного и утвержденного гидрографа экологического стока расчет ведется на объемы, соответствующие ему; при отсутствии его - на самые неблагоприятные условия в пределах каждого характерного сезона.

В качестве наиболее неблагоприятных условий при указанном выше внутригодовом распределении рекомендуется принимать:

- летне-осеннюю и зимнюю межень года 95% обеспеченности и соответствующие им объемы стока;

- весеннее или весенне-летнее половодье года 50% обеспеченности и соответствующие им объемы стока (принятие данной обеспеченности обусловлено наиболее неблагоприятным соотношением между массой поступающих загрязняющих веществ от точечных и диффузных источников загрязнения и разбавляющей способностью водного объекта для данного сезона).

Объемы стока для сезонов определяются по данным водохозяйственного баланса участка или стандартными гидрологическими расчетами.

Наиболее неблагоприятные условия формирования качественных характеристик отдельных сезонов не совпадают по обеспеченности в пределах конкретного календарного или гидрологического года, поэтому норматив допустимого воздействия в годовом разрезе НДВхимгод определяется для условного года с критическими условиями формирования качества как сумма сезонных значений, рассчитанных по вышеприведенным формулам:

Значения нормативов НДВхимгод для условного года являются теоретической величиной. При управлении водными ресурсами используются данные лет различной обеспеченности, обычно в диапазоне от 50% до 95%. Для перехода от условного года к расчетной обеспеченности применяются сезонные переходные коэффициенты от базового значения НДВхим по сезонам:

Например, норматив НДВхим для года 95% обеспеченности, являющегося в большинстве случаев расчетным по условиям антропогенной нагрузки, определяется следующим образом:

НДВхимгод95% = 1 x НДВхимзм95% + 1 x НДВхим лом95% + (Wвп95% / Wвп50%) x НДВхим вп50% (18)

Необходимость определения нормативов НДВхим для лет различной обеспеченности обусловлена необходимостью оперативного управления и контроля за качеством воды в водном объекте, оценкой соблюдения требования по результатам любого календарного года.

В общем для водохозяйственного участка НДВхим выделяются три составные части допустимого приращения, относящиеся:

к управляемым и потенциально управляемым источникам загрязнения (Wсупр),

к неуправляемым источникам загрязнения, включая латентные (Wндиф);

к природной составляющей (Wбпр, Wвх, Wобпр).

По неуправляемым источникам загрязнения водоохранные мероприятия сводятся к постепенному внедрению наилучшей имеющейся практики.

Составная часть НДВхим, учитывающая природную или условно природную составляющую гидрохимического баланса (аэрогенное загрязнение большей части водосборной площади и т.п.), может быть использована для регламентирования воздействия по привносу веществ для видов водопользования без изъятия водных ресурсов (например, маломерные суда, рекреация и т.п.).

За допустимую величину суммарного антропогенного воздействия от видов водопользования, подпадающих под указанные условия, принимается доля от природной составляющей, равная 30% от величины НДВхим для гидрологических сезонов, когда данный вид водопользования (воздействия) имеет место. Установление количественных параметров по отдельным видам воздействия (например, количество маломерных судов, количество отдыхающих на пляже и т.п.) производится делением суммарной допустимой величины на удельное значение привноса конкретного загрязняющего вещества от данного вида воздействия. Удельное значение привноса определяется по справочной литературе или натурными измерениями.

Для водопользователей, имеющих управляемые и потенциально управляемые источники загрязнения, остается часть от общего норматива НДВхим, а именно:

На основании разработанных нормативов допустимых воздействий (НДВ) разрабатываются нормативы допустимых сбросов для выпусков сточных вод, расположенных в пределах водохозяйственного участка. Величины НДС устанавливаются с учетом предельно допустимых концентраций веществ в местах водопользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. В связи со сложностью реализации расчета НДС для выпусков сточных вод, расположенных в пределах водохозяйственного участка, возможно применение пакетов прикладных программ, обеспечивающих расчеты НДС. В случае отсутствия разработанных НДВ величины НДС рассчитываются для отдельных водопользователей. Установление НДС осуществляется в порядке, предусмотренном Постановлением Правительства Российской Федерации от 23 июля 2007 г. N 469 "О порядке утверждения нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей" (Собрание законодательства Российской Федерации, 2007, N 31, ст. 4088).

Пример расчета нормативов допустимого воздействия по привносу химических веществ. Расчет выполнен для р. Чусовой в пределах Свердловской области.

Река Чусовая является левобережным притоком р. Камы. Площадь бассейна р. Чусовой в пределах Свердловской области составляет почти 11500 км2. Сток р. Чусовой и ее притоков значительно зарегулирован. С 1978 г. осуществляются межбассейновые переброски из р. Уфы. Начиная с 1945 г. бассейн р. Чусовой стал основным в обеспечении хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения г. Екатеринбурга. Вода реки почти на всем своем протяжении, за исключением участков в районе городов Первоуральска и Билимбая, пригодна для технического водоснабжения.

Промышленность в бассейне р. Чусовой широко представлена предприятиями горнодобывающей отрасли, черной и цветной металлургии, машиностроения, строительной и лесной отраслей. К главной водной артерии привязана деятельность жилищно-коммунального хозяйства населенных пунктов, расположенных в бассейне реки. Добыча полезных ископаемых в течение трех веков, складирование шламов, строительных, твердых бытовых и других видов отходов обусловили наличие большого количества хранилищ этих отходов на территории бассейна.

Всего на р. Чусовой и ее притоках насчитывается более 35 водозаборов из поверхностных водных источников. Основная масса сконцентрирована в верхней трети водосборной площади. Для большинства питьевых водозаборов определены зоны санитарной охраны 1 - 3 поясов. В результате верхняя часть бассейна Чусовой представляет единую зону санитарной охраны поверхностных водных источников. Приоритетный вид использования воды на этих участках - хозяйственно-питьевое водоснабжение.

Сточные воды более чем 30 предприятий после очистки сбрасываются в р. Чусовую и ее притоки. Наиболее напряженная обстановка отмечается на участке р. Чусовой от Волчихинского водохранилища до г. Билимбай.

Анализ структурированной линейной водохозяйственно-гидрографической схемы р. Чусовой, границ природных физико-географических зон позволил выделить в пределах бассейна 12 расчетных водохозяйственных участков, для которых устанавливались нормативы качества воды и средние региональные фоновые концентрации с учетом сезонной дифференциации (рис. 1).

В качестве диффузных источников загрязнения, оказывающих влияние на водный объект, принимались с учетом особенностей хозяйствования в бассейне: селитебные территории с выделением поселков городского типа, села с преимущественно сельскохозяйственным видом производства, включая примыкающие садово-огородные товарищества; сельскохозяйственные угодья; базы отдыха и рекреации; отвалы горнодобывающей промышленности; фермы (молочно-товарные, свиноводческие и др.); осушительные сети и т.д. Диффузные источники загрязнения подразделяются на потенциально управляемые (селитебные территории, отвалы) и неуправляемые (сельхозугодья, сады и т.д.).

Качественные характеристики по указанным категориям диффузных источников принимались по натурным наблюдениям, выполненным в бассейне р. Чусовой, а также на соседних водосборных площадях, осредненные для той или иной категории с разбивкой при необходимости и возможности на талый сток (весна) и дождевой сток (лето - осень).

В расчет принималась площадь указанных объектов, находящаяся в полосе вдоль водного объекта, равная десятикратной ширине водоохранной зоны для указанного водного объекта в соответствии с требованиями по установлению водоохранных зон. Для сельскохозяйственных угодий, садов, ферм, осушительных систем, баз отдыха и отвалов расчетный секундный и часовой расход принимался равным удельному расходу естественной боковой приточности на конкретном участке. Для любого вида источника диффузного загрязнения предполагалось, что общий расход распределяется равномерно вдоль всего контура примыкания источника к водному объекту.

После установления гидрологических характеристик, соответствующих наиболее неблагоприятным условиям формирования качества воды, был выполнен расчет нормативов НДВхим как для отдельных участков, так и для бассейна реки в целом (таблицы Б.1, Б.2). В таблице Б.3 представлен пример расчета норм НДВхим для лет различной обеспеченности.

Рисунок 1. Расположение расчетных водохозяйственно-экологических участков в бассейне р. Чусовой

Анализ сравнения нормативов НДВхим условного года с фактическим привносом массы загрязняющих веществ по р. Чусовой показывает, что уже в настоящее время отмечаются превышения допустимой нагрузки по ряду веществ на участках 2 - 7. В основном это азот нитритный, азот аммонийный, фосфор фосфатов (таблица З.4). Отмечается также превышение по железу, алюминию и хрому 6+. В то же время в низовых участках по большинству ингредиентов имеется большой запас допустимого привноса. Это обусловлено относительно большими объемами стока с территорий, находящихся в состоянии, близком к естественному, и происходящим в результате этого усреднением качественного состава. Поэтому, несмотря на благоприятное состояние водного объекта, для сохранения нормального функционирования сложившейся экологической системы необходимо соблюдение нормативов на всей акватории водного объекта, что подразумевает проведение мероприятий по минимизации поступления загрязняющих веществ от управляемых или потенциально управляемых диффузных источников.