КИЗВБЭ = (КИЗВNH4 + КИЗВNO2 +КИЗВNO3 + КИЗВSi + КИЗВP)/ n.
После вычисления индексов загрязненности вод для всех 6-ти групп контролируемых загрязняющих веществ определяется комплексный индекс загрязненности вод по формуле:
КИЗВ = (КИЗВ1 + КИЗВ2 …+ КИЗВj): nj где: КИЗВ – комплексный индекс загрязненности вод в контролируемом створе водотока, являющийся интегральным показателем загрязнения вод;
nj – число групп загрязняющих веществ.
При классификации водных объектов по степени загряз-ненности кроме общих и групповых индексов обязательно должны быть приведены данные по насыщению водного объекта растворенным кислородом и данные по расходу биохимического потребления кислорода на окисление органических веществ (таблица 1).
Особо следует отметить, что КИЗВ для условных групп определяются только с помощью ингредиентов, которые превышают собственные ПДК, потому как для ингредиентов не превышающих собственные ПДК, заранее причисляем их к не загрязняющим элементам.
Как видно из такого определения, оценка качества поверх-ностных вод действительно становится комплексной. Общий КИЗВ для отдельных условных групп может быть определен с помощью всех ингредиентов, входящих в эту группу, независимо от превышения или не превышения своих ПДК. Также не лишено смысла определение группового КИЗВ по ингредиентам превышающим свои ПДК. При такой постановке вопроса, получаемые КИЗВ приводят к двойному результату, то есть если в первом случае КИЗВ является средневзвешенным и нивелированным показателем загрязненности, то во втором случае КИЗВ будет действительным показателем загрязненности, учитывающим фактическое загрязнение.
Таблица 1
Классификация водных объектов по степени загрязнения по результатам КИЗВ
Для получения объективной оценки загрязненности водного объекта нами рассчитан КИЗВ для каждого месяца, периода половодья и паводков, летне-осенне-зимней межени и в годовом разрезе. При постоянстве количества групп условного объединения ингредиентов, число компонентов, участвующих в определении средневзвешенного группового ИЗВ, менялось, в зависимости от наличия данных гидрохимического анализа за рассматриваемый период. Кроме того, оценка качества воды для ирригационных целей произведена по методике и рекомендациям [6, 7].
Для расчета комплексного индекса загрязненности вод (КИЗВ) использованы данные химического состава воды реки Сырдарии в створе села Томенарык за декабрь 2000 г., выполненные Д.Ш. Жетписбай [8] и Ж.С. Мукатаевой [9]. Весь перечень загрязняющих веществ объединен в семь условных групп, вследствие чего начинаем вычислять КИЗВ каждой группы в отдельности (ГИ – главные ионы; БЭ – биогенные элементы; ТМ – тяжелые металлы; ЯВ – ядовитые вещества; ОВ – органические вещества;).
Исходные данные по группе главных ионов:
Первый этап . ССа = 128,5 мг/л; СMg = 77,8 мг/л; СNa+K = 275,0 мг/л; СSO4 = 700,0 мг/л; СC l = 130,0 мг/л;
ПДКCa = 180,0 мг/л; ПДКMg = 40,0 мг/л; ПДКNa+K = 170,0 мг/л; ПДК SO4 = 100,0 мг/л; ПДК C l = 300,0 мг/л.
Соответственно, для каждого ингредиента из соотношения концентрации к предельно-допустимым концентрациям опреде-ляем индивидуальные индексы загрязненности вод:
ИЗВCa= ССа / ПДКCa = 128,5/180,0= 0,714;
ИЗВMg = СMg / ПДКMg = 77,8/40,0 = 1,945;
ИЗВNa+K = СNa+K / ПДКNa+K = 275,0 /170,0 = 1,618;
ИЗВ SO4 = С SO4 / ПДКSO4 = 700,0 /100,0 = 7,000;
ИЗВ C l = С C l / ПДК C l = 130,0 /300,0 = 0,433; где: Сi – концентрация i-го ингредиента, мг/л; ПДКi – предельно-допустимая концентрация i-го ингредиента, мг/л.
Как видно из приведенных данных индивидуальных ИЗВ, загрязнение водотока ингредиентами группы главных ионов происходит за счет ионов магния, суммы натрия и калия и сульфатных ионов. Остальные главные ионы находятся в пределах установленных нормативов (ИЗВ меньше 1). Для опреджеления средневзвешенного месячного индекса загрязненности вод в расчет включаются сульфаты, сумма натрия и калия, магний из группы главных ионов, по которым найдены превышения ПДК:
КИЗВГИ = (ИЗВMg + ИЗВNa+K + ИЗВ SO4) / n = =(1,945 + 1,618 + 7,000) /3 = 3,521, где: n – количество анализируемых компонентов из данной группы.
Загрязненность реки сульфатами настолько велика, что это непременно выразилось в средневзвешенной месячной величине индекса загрязненности воды из группы главных ионов.
Второй этап. Расчет индекса загрязненности воды по группе биогенных элементов ведется аналогично предыдущему расчету по главным ионам.
Исходные данные: СNH4 = 0,182 мгN/л; СNО2 = 0,114 мгN/л; СNО3 = 3,245 мгN/л; СР = 0,020 мг/л; CSi = 14,9 мг/л;
ПДК NH4 = 0,39 мгN/л; ПДК NО2= 0,02 мгN/л; ПДК NО3 = 9,1 мгN/л; ПДК Р = 0,06 мг/л; ПДК Si = 10,0 мг/л.
Соответственно, для каждого ингредиента из соотношения концентрации к предельно-допустимым концентрациям определяем индивидуальные индексы загрязненности вод:
ИЗВ NH4 = СNH4 / ПДК NH4 = 0,182 / 0,39 =0,467;
ИЗВ NО2 = СNО2 / ПДК NО2 = 0,114 /0,02 =5,700;
ИЗВ NО3 = СNО3 / ПДК NО3 = 3,245 / 9,1 = 0,357;
ИЗВ Р = СР / ПДК Р = 0,020 / 0,06 = 0,333;
ИЗВ Si = CSi / ПДК Si = 14,9 / 10,0 = 1,490; где: Сi – концентрация i-го ингредиента, мг/л; ПДКi – предельно-допустимая концентрация i-го ингредиента, мг/л.
Из полученных данных видно, что речная вода в створе Томепнарык загрязняется нитритными ионами и кремнием, кратность превышения над ПДК составляет, соответственно, 5,7 и 1,49 раз. Поэтому расчет средневзвешенного месячного индекса загрязненности воды из группы биогенных элементов включены эти компоненты, а именно:
КИЗВБЭ = (ИЗВ NО2 + ИЗВ Si) /n = (5,700 + 1,490) / 2 = 3,595, где: n – количество анализируемых компонентов из данной группы.
Третий этап – определение индивидуальных ИЗВ из группы тяжелых металлов при следующих исходных данных:
СFe = 0,236 мг/л; CMn = 3,0 мкг/л; СCu = 29,0 мкг/л; СZn = 1587 мкг/л; СCr(3) = 660 мкг/л; СMo =79,0 мкг/л; СAg = 1,5 мкг/л; СPb = 120,0 мкг/л; СCd = 0 мкг/л; ССо= 0 мкг/л; СSn = 0 мкг/л; СNi =0 мкг/л.
Все элементы, концентрация которых равна нулю, выпадают из расчетного ряда. Поэтому в данном случае определение индивидуальных месячных величин ИЗВ будет вычисляться по элементам, концентрация которых не равна нулю. ПДКFe = 0,1 мг/л; ПДКMn = 10 мкг/л; ПДКCu = 1 мкг/л; ПДКZn = 10 мкг/л; ПДК(Cr3) = 5 мкг/л; ПДКMo = 500 мкг/л; ПДКAg = 50 мкг/л; ПДКPb = 0,1 мг/л.
Определение индивидуальных ИЗВ:
ИЗВFe = СFe / ПДКFe = 0,236 / 0,1 = 0,024;
ИЗВMn = CMn / ПДКMn = 3,0 / 10 = 0,300;
ИЗВCu = СCu / ПДКCu = 29,0 / 1 = 29,000;
ИЗВZn = СZn / ПДКZn = 1587 / 10 = 158,7;
ИЗВ(Cr3) = СCr(3) / ПДК(Cr3) = 660 / 5 = 132,000;
ИЗВ Mo = СMo / ПДКMo = 79,0 / 500 =0,158;
ИЗВ Ag = СAg / ПДКAg = 1,5 / 50 = 0,030;
ИЗВPb = СPb / ПДКPb = 120,0 / 100 = 1,200. где: Сi – концентрация i-го ингредиента, мг/л; ПДКi – предельно-допустимая концентрация i-го ингредиента (железа, марганца, меди, цинка, хрома, молибдена, серебра, свинца), мг/л или мкг/л.
Результаты определения индивидуальных ИЗВ показывают, что превышения ПДК отмечаются в отношении меди, цинка, хрома (3) и свинца.
Средневзвешенный КИЗВТМ = (ИЗВCu + ИЗВZn + ИЗВPb)/ 4 = (29,000 + 158,7 + 132,000 + 1,200) /4 = 80,225.