Способы оценки качества донных осадков

Донные отложения играют важную индикационную роль при контроле загрязнения и мониторинге водной среды. Донные осадки относятся к системе, способной накаливать и хранить информацию о состоянии и изменении геохимических, динамических, климатических условий среды. Реакция на них проявляется в изменении гранулометрического, минералогического и химического составов, изменении окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий в донных осадках и водной среде, изменении скоростей осадконакопления и т. д. Поэтому донные осадки могут рассматриваться в качестве основного объекта геоэкологических исследований аквальных геосистем.

В настоящее время ПДК загрязняющих веществ в донных осадках не установлены, и в ближайшее время не предвидятся.

Современные подходы к оценке загрязнения донных осадков водных объектов можно разделить согласно двум основным направлениям:

1. Расчет различных индексов и нормированных показателей химического загрязнения с использованием шкал качественных оценок.

2. Сравнительный анализ, построенные на сопоставлении содержаний загрязняющих веществ в донных осадках с нормативными показателями (ПДК в почвах или в воде) и с кларком литосферы, кларком осадочных пород или региональным фоном (современные осадки фоновых районов или подстилающие осадочные породы).

Широко применяется суммарный индекс загрязнения донных осадков:

Z_c = ( C_i / C_iф) – (n-1)

C_i – фактическое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках

C_iф – фоновое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках

n – количество аномальных веществ (концентрация превышает фоновое содержание).

Это та же формула, что и для индекса загрязнения почв, в итоге используется та же шкала экологического состояния донных осадков, что и для почв:

Позже был предложен комплексный подход к оценке экологического состояния водного объекта и в дополнение к суммарному показателю загрязнения донных осадков введен показатель санитарно-токсикологической опасности (Z_cт). Его расчет выполняется по той же формуле, но только для веществ 1 и 2 классов опасности в водной среде. Итогом всего этого стала ориентировочная шкала оценки состояния.

Ориентировочная шкала оценки степени загрязнения водных объектов по концентрациям химических элементов в донных отложениях:

За рубежом для рассмотрения процессов загрязнения донных осадков, рассчитывают различные индексы и коэффициенты. Все они основаны на сравнении современных отложений с подстилающими осадками, образовавшимися в доиндустриальный период: коэффициент и степень загрязнения (C_f и C_d), коэффициент культурного обогащения (CEF), коэффициент антропогенного обогащения (SAEF), индекс геоаккумуляции (J_geo) и др.

Для донных осадков можно выделить 3 основных ЛПВ (лимитирующий признак вредности), определяющих максимальное влияние загрязненных донных осадков на экосистемы и организмы:

1. Токсикологическое воздействие на микробиологический комплекс осадков и бентос (токсикологический ЛПВ).

2. Токсикологическое воздействие на рыб-бентофагов (рыбохозяйственный ЛПВ).

3. Токсикологическое воздействие на организмы, обитающие в толще воды, через процессы вторичного загрязнения в результате насыщения поровых вод и осадков подвижными химическими соединениями (водно-миграционный ЛПВ).

Загрязнение донных осадков играет решающую роль в ухудшении качества воды и в снижении рыбопродуктивности водоемов. В качестве ОДК (ориентировочно допустимых концентраций) загрязняющих веществ в донных осадках предложено использовать ПДК загрязняющих веществ для воды рыбохозяйственного назначения (в расчете на единицу массы грунта – мг/кг – с анализом твердой фракции и иловой воды как единого целого).

Содержание химических веществ часто сравнивают с кларком осадочных пород или с химическим составом глубоководных океанических осадков, выявляя тем самым превышений (или кларк концентраций) содержания загрязняющих веществ в донных осадках. Но наиболее правильно сравнение с фоновыми показателями. Существует 2 подхода к их установлению. Либо обосновывают региональный природный фон современных донных отложений (сталкиваемся с проблемой поиска незагрязненных акваторий при нарастающем антропогенном воздействии), либо рассчитывают средние содержания химических элементов в подстилающих осадочных образованиях (возникает необходимость учета возможных фациально-генетических и вещественно-геологических различий в древнем и современном седиментогенезе).