МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ И ЭКОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

Р

РЕКОМЕНДАЦИИ    52.24.776-

2012

ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ И РИСКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УСТЬЕВЫЕ ОБЛАСТИ РЕК С УЧЕТОМ ИХ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ

Ростов-на-Дону

2012

Предисловие

1    РАЗРАБОТАНЫ Федеральным государственным бюджетным учреждением «Гидрохимический институт» Росгидромета (ФГБУ «ГХИ»)

2    РАЗРАБОТЧИКИ А.М. Никаноров, д-р.геол.-минер.наук; В.А. Брызгало, канд. хим. наук; Л.С. Косменко, канд. хим. наук; О.С.Решетняк, канд.геогр.наук

3    СОГЛАСОВАНЫ с ФГБУ «НПО «Тайфун» 10.05.2012

и УМ ЗА Росгидромета 10.12.2012

4    УТВЕРЖДЕНЫ Заместителем Руководителя Росгидромета 11.12.2012

5    ЗАРЕГИСТРИРОВАНЫ ФГБУ «НПО «Тайфун» за номером Р 52.24.776-2012 от 14.12.2012

6    ВВЕДЕНЫ ВПЕРВЫЕ

© Росгидромет, ФГБУ «ГХИ», 2012

P 52.24.776-2012

Самой высокой целостностью обладают естественные неизмененные природные экосистемы. Риск неблагоприятных изменений на них высок даже при легкой, но продолжительной антропогенной нагрузке.

Поскольку при определенной антропогенной нагрузке неблагоприятные последствия могут возникать без перехода экосистем в другое инвариантное состояние, то оценить риск воздействия при этом возможно только имея точную априорную информацию об антропогенном воздействии.

5 Основные подходы к оценке антропогенной нагрузки и риска воздействия

5.1    Наиболее сильное воздействие на устьевые области рек оказывают антропогенные изменения речного стока воды, наносов, а также изменения в компонентном составе поступающих растворенных химических веществ. Дополнительное поступление которых с речных водосборов приводит к увеличению нагрузки на устьевые экосистемы и нарушению их экологического состояния.

Изучение степени загрязненности и многолетней изменчивости компонентного состава водной среды устьевых областей рек позволит оценить антропогенную нагрузку и риск воздействия, как вероятность возникновения неблагоприятных экологических ситуаций, вызываемых внешним воздействием и проявляющихся в нарушении гидрологоэкологического состояния устьевых экосистем.

5.2    Оценку антропогенной нагрузки и риска воздействия проводят на основе анализа многолетней гидрологической, гидрохимической и гидробиологической информации ГСН по состоянию водной среды устьевых областей рек на замыкающих створах, позволяющего:

а)    оценить степень загрязненности и изменчивость компонентного состава водной среды устьевых областей рек;

б)    сравнить многолетнюю изменчивость абиотических и биотических показателей водной среды устьевых областей, испытывающих как слабое, так и сильное антропогенное воздействие;

в)    выявить изменения в состоянии устьевых экосистем и определить информативные гидрохимические и гидробиологические показатели, ответственные за эти изменения;

г)    провести оценку объемов и модулей притока приоритетных химических веществ на замыкающие створы рек;

д)    провести оценку риска воздействия по отклику экосистем на внешнее воздействие.

5.3 Оценка степени загрязненности водной среды, классификация устьевых экосистем по этому показателю и выделение перечня критических показателей загрязненности проводится согласно РД 52.24.643.

7

5.4    Антропогенная трансформация компонентного состава водной среды вызывает структурные изменения сообществ водных организмов.

В случае обнаружения повышения степени загрязненности водной среды, анализ структурной организации биоценоза становится определяющим, так как позволяет подтвердить корректность выделения экологически благополучной экосистемы или ее участков из экосистем, в которых произошли существенные изменения, вызванные внешними воздействиями.

Оценка изменчивости показателей развития гидробиоценозов устьевых экосистем с разным уровнем антропогенного воздействия позволит:

а)    выявить физико-химические характеристики абиотической компоненты экосистемы, которые могут вызывать изменения состояния планктонных и бентосных сообществ и выход за установленные границы их стабильного функционирования;

б)    определить для выделенных абиотических факторов границы между областями нормального и трансформированного функционирования экосистем.

5.5    При оценке антропогенной нагрузки и риска воздействия на устьевые экосистемы используют такие характеристики, как:

а)    интервал наиболее часто встречаемых значений (НЧВЗ) гидрохимических и гидробиологических показателей состояния устьевых экосистем;

б)    кратность превышения ПДК загрязняющих веществ.

6 Оценка антропогенной нагрузки и риска воздействия

6.1    Для оценки антропогенной нагрузки и риска воздействия необходимо иметь:

а)    многолетнюю режимную информацию об изменчивости гидрохимических, гидробиологических и гидрологических показателей состояния устьевых экосистем, испытывающих принципиально разную антропогенную нагрузку;

б)    результаты оценки многолетней изменчивости степени загрязненности водной среды по УКИЗВ для выбора условно фоновой экосистемы и наиболее загрязненной;

в)    шкалы оценок антропогенной нагрузки и риска воздействия на устьевые экосистемы рек.

6.2    Оценку степени загрязненности водной среды проводят с использованием метода комплексной оценки, который позволяет оценить загрязненность воды одновременно по перечню наиболее регулярно определяемых ингредиентов и показателей качества воды и классифицировать воду по степени ее загрязненности (приложение А).

P 52.24.776-2012

6.3 Многолетние исследования показали обоснованность использования для оценки антропогенной нагрузки таких характеристик, как доля и степень антропогенного воздействия, значения которых определяются по результатам расчета УКИЗВ с использованием обязательного перечня наиболее регулярно определяемых 15 нормируемых показателей по РД 52.24.643.

Доля антропогенного воздействия оценивает участие антропогенной составляющей в формировании компонентного состава абиотической части экосистемы. Степень антропогенного воздействия оценивает долю загрязняющих веществ в общем числе нормируемых ингредиентов, используемых при расчете УКИЗВ.

Долю антропогенного воздействия Д рассчитывают в соответствии в Р 52.24.661 по формуле

Д=^-100,    (1)

где Ni - число ингредиентов, превышающих ПДК;

N - общее число нормируемых ингредиентов, используемых при расчете УКИЗВ.

Степень антропогенного воздействия С рассчитывают в соответствии в Р 52.24.661 по формуле

с = ^"100,    (2)

где N₂ - число ингредиентов, превышающих 10 ПДК;

Ni - число ингредиентов, превышающих ПДК.

Классификатор оценки антропогенной нагрузки по изменчивости доли и степени антропогенного воздействия приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Классификатор оценки антропогенной нагрузки по комплексным показателям загрязненности водной среды

Антропогенная нагрузка Интервал НЧВЗ. % доли антропогенного воздействия степени антропогенного воздействия Малая От 20 до 30 включ. 0 Умеренная Св. 30 « 45 « Св. 0 до 10 включ. Критическая « 46 « 55 « * О V Высокая « 55 « 70 « От 10 « 30 <с Очень высокая « 70 « 80 « « 20« 30 «

Установление интервалов НЧВЗ показателей, используемых в классификаторах настоящего документа, приведено в приложении Б.

9

6.4 Оценка антропогенной нагрузки на устьевые экосистемы может быть проведена и по модулю притока химических веществ. В их число включены легкоокисляемые органические вещества, азот аммонийный, нефтепродукты, изменение содержания которых в водной среде оказывает негативное воздействие, способное вызвать нарушение структурнофункциональных характеристик сообществ водных организмов и ухудшение состояние экосистемы в целом.

Количественную оценку притока растворенных химических веществ проводят прямым методом в соответствии с РД 52.24.508 по формуле

G-jSJWrC,.    (3)

1=1

где G - количество перенесенного вещества за расчетный период, тыс. т;

m - число интервалов расчетного периода;

Wt - объем стока воды за i-й интервал расчетного периода, км³;

С, - средняя концентрация вещества за i-й интервал расчетного периода, мг/л.

Использование модуля притока химических веществ (отношение среднегодового объема притока к площади водосбора) позволяет проводить не только оценку антропогенной нагрузки, но и сравнивать устьевые экосистемы с различными объемами водного стока и площадями водосбора.

Критерии оценки антропогенной нагрузки по модулю притока химических веществ представлены в таблице 2. Результаты практического использования предложенных классификаторов антропогенной нагрузки на устьевые области рек приведены в приложении В.

Таблица 2 - Классификатор оценки антропогенной нагрузки по модулю притока растворенных химических веществ

Антропогенная нагрузка Диапазон значений модуля притока, превышающих верхнюю границу модального интервала, т/км2 в год азота аммонийного легкоокисляемых органических веществ по БПК5 нефтепродуктов Малая До 0,05 До 0,50 До 0,05 Умеренная От 0,06 до 0,1 в ключ От 0,51 до 1,0 включ От 0,05 до 0,1 включ. Критическая Св 0.1 «0.2 « Св 1,0 « 1.5 « Св. 0,1 « 0,3 « Высокая « 0,2 « 0.3 « « 1,5 « 2,0 « « 0,3 « 0,5 « Очень высокая « 0,3 « 0,6 « « 2,0 « 3.0 « «0,6 «1.0 « Экстремальная « 0,6 « 3,0 « 1.0

P 52.24.776-2012

6.5    Оценка риска воздействия проводится в следующей последовательности:

6.5.1    Проводят ранжирование устьевых экосистем от условно фоновой до наиболее загрязненной. Для этого оценивают:

-    многолетнюю изменчивость степени загрязненности водной среды по УКИЗВ и выбирают показатели, характеризующие изменчивость состояния воды (приложение А);

-    экологическое состояние устьевых экосистем по структурной организации и уровню развития планктонных и бентосных сообществ водных организмов (таблица 3) и выделяют экологически благополучную устьевую экосистему или ее участок из экосистем, в которых произошли существенные изменения, вызванные внешними воздействиями.

6.5.2    Оценку риска воздействия проводят по уровню таких внутрисистемных процессов, как антропогенное эвтрофирование и экологический регресс в соответствии с таблицей 4. Направленность этих процессов устанавливают на основе анализа многолетней гидробиологической информации с использованием систем оценок, приведенных в приложении Г (РД 52.24.620 и РД 52.24.633).

Алгоритм оценки риска антропогенного воздействия на устьевые экосистемы по результатам обобщения многолетней гидробиологической информации приведен в приложении Г.

6.6    Оценку антропогенной нагрузки и риска воздействия на устьевые области рек проводят в следующей последовательности. При этом оценивают:

а)    изменчивость степени загрязненности водной среды по УКИЗВ соответственно приложению А;

б)    многолетнюю изменчивость значения доли Д и степени С антропогенного воздействия по 6.3 и приложению В;

в)    межгодовую изменчивость модуля притока легкоокисляемых органических веществ, азота аммонийного и нефтепродуктов по интервалам наиболее часто встречаемых их значений на основе статистической обработки многолетней гидрологической и гидрохимической информации по 6.4;

г)    уровень антропогенной нагрузки по результатам проведенных расчетов с использованием классификаторов, приведенных в таблицах 1, 2 и приложения Г;

д)    направленность и уровень внутрисистемных процессов антропогенного эвтрофирования и экологического регресса по количественным показателям развития планктонных и бентосных сообществ водных организмов с последующей оценкой риска воздействия по приложению Г;

е)    оценивают риск антропогенного воздействия по классификатору, приведенному в таблице 4.

11

Р 52.24.776-2012

Содержание

1    Область применения..................................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................................1

3    Термины, определения и сокращения.....................................................2

4    Общие положения по оценке антропогенной нагрузки и риска

воздействия на устьевые области рек с учетом их региональных особенностей..............................................................................................4

5    Основные подходы к оценке антропогенной нагрузки и риска

воздействия................................................................................................7

6    Оценка антропогенной нагрузки и риска воздействия.............................8

Приложение А (рекомендуемое) Оценка степени загрязненности и

изменчивости компонентного состава водной среды

устьевых областей рек...........................................................14

Приложение Б (рекомендуемое) Установление интервала наиболее часто встречаемых значений (или модального

интервала)..............................................................................16

Приложение В (рекомендуемое) Оценка антропогенной нагрузки на

устьевые области рек............................................................19

Приложение Г (рекомендуемое) Оценка риска воздействия по уровню антропогенного эвтрофирования и экологического

регресса устьевых экосистем................................................22

Библиография..............................................................................................27

III

РЕКОМЕНДАЦИИ

ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ И РИСКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УСТЬЕВЫЕ ОБЛАСТИ РЕК С УЧЕТОМ ИХ РЕГИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕНОСТЕЙ

Дата введения - 2013-06-03

1    Область применения

Настоящие рекомендации устанавливают подходы к оценке антропогенной нагрузки и риска воздействия приоритетных загрязняющих веществ на устьевые области рек с учетом их региональных особенностей, необходимые для совершенствования режимного и оперативного мониторинга, типизации объектов водного фонда, прогнозирования качества вод устьевых областей и решения других практических задач.

Рекомендации предназначены для оперативно-производственных подразделений Росгидромета, осуществляющих наблюдения за изменчивостью химико-биологического состояния поверхностных вод суши в рамках государственной службы наблюдений за состоянием окружающей среды (ГСН), для подразделений соответствующих министерств и ведомств, в задачи которых входит своевременное предупреждение о возможной экологической угрозе на контролируемых водных объектах, а также для научно-исследовательских организаций, занимающихся вопросами оценки и прогнозирования последствий антропогенного воздействия на пресноводные экосистемы.

2    Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

РД 52.24.508-96 Методические указания. Организация и функционирование подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши

РД 52.24.620-2000 Методические указания. Организация и функционирование специальной подсистемы мониторинга антропогенного эв-трофирования пресноводных экосистем

1

РД 52.24.622-2002 Методические указания. Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков

РД 52.24.633-2002 Методические указания. Методические основы создания и функционирования подсистемы мониторинга экологического регресса пресноводных экосистем

РД 52.24.643-2002 Методические указания. Охрана природы. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям

Р 52.24.661-2004 Оценка риска антропогенного воздействия приоритетных загрязняющих веществ на поверхностные воды суши

РД 52.24.309 - 2011 Организация и проведение режимных наблюдений за состоянием и загрязнением поверхностных вод суши

3 Термины, определения и сокращения

3.1    В настоящих рекомендациях применяются следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1    абиотическая компонента: Абиотическая среда, представляющая совокупность неорганических условий (факторов) обитания организмов [1].

3.1.2    антропогенная нагрузка:    Степень    антропогенно

техногенного воздействия на отдельные компоненты природной среды или в целом на ландшафт [1].

3.1.3    антропогенное эвтрофирование: Ускорение повышения биологической продуктивности водных объектов в результате хозяйственной деятельности, приводящее к серьезным структурным преобразованиям водных сообществ, а также к усилению развития фотосинтезирующих организмов, что может нередко вызывать «цветение» воды и ухудшение ее качества (РД 52.24.620).

3.1 4 антропогенный экологический регресс: Состояние биоценоза, характеризующееся уменьшением разнообразия и пространственно-временной гетерогенности, упрощением межвидовых отношений, временной структуры, трофических цепей (РД 52.24.633).

3.1.5    вариационный ряд: Совокупность значений варьирующего признака и соответствующих им численностей единиц совокупности [2].

3.1.6    воздействие антропогенное: Влияние человека и его деятельности на окружающую природную среду [3].

2

P 52.24.776-2012

3.1.7    естественная устойчивость экосистем: Способность противостоять воздействию природных изменений к антропогенным воздействиям и восстанавливаться после прекращения воздействия.

Примечание - Устойчивость подразумевает способность системы сохранять свою структуру и характер функционирования при изменяющихся условиях среды [4].

3.1.8    интервал: Границы значений варьирующего признака [2].

3.1.9

замыкающий створ: Нижний створ на реке, ограничивающий рассматриваемый бассейн.

[ГОСТ 19179-73, статья 87]

3.1.10

загрязненность вод: Содержание загрязняющих воду веществ, микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды.

[ГОСТ 27065-86, статья 15]

3.1.11    качество воды: Характеристика состава и свойств воды, определяющее ее пригодность для конкретных видов водопользования [ГОСТ 17.1.1.01-77, статья 4].

3.1.12    классификация степени загрязненности воды водных объектов: Условное разделение всего диапазона состава и свойств воды водных объектов в условиях антропогенного воздействия с постепенным переходом от "условно чистой" до "экстремально грязной" по значениям комбинаторного индекса загрязненности воды с учетом ряда дополнительных факторов (РД 52.24.643).

3.1.13    критерий: Признак, на основании которого проводятся оценка состояния природного объекта или его свойств (например, качества вод, трофности, благополучия, функционирования водной экосистемы и др.); классификация объектов, явлений, свойств [4].

3.1.14    критические показатели загрязненности воды; КПЗ: Ингредиенты или показатели загрязненности воды, которые обусловливают перевод воды по степени загрязненности в класс «экстремально грязная» на основании значения рассчитываемого по каждому ингредиенту оценочного балла, учитывающего одновременно значения наблюдаемых концентраций и частоту их обнаружения (РД 52.24.643).

3.1.15    модальный интервал: Интервал, включающий наиболее часто встречающиеся величины в данном вариационном ряду [2].

3

3.1.16    мониторинг загрязнения поверхностных вод суши: Комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов (РД 52 24.309).

3.1.17

объем стока: Объем воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени.

[ГОСТ 19179-73, статья 59]

3.1.18    оценка риска антропогенного воздействия (оценка риска):

Выявление возможных негативных последствий в результате возникновения нарушений в экосистемах и представление в количественных показателях вероятности этих последствий ( Р 52.24.661).

3.1.19    устьевая область реки: Переходная зона, на протяжении которой гидрологический режим, свойственный реке постепенно приобретает свойства морского залива [5].

3.2 В настоящих рекомендациях применены следующие сокращения:

ВПК₅ - биохимическое потреблений кислорода;

ГСН - государственная служба наблюдений за состоянием окружающей среды;

КПЗ - критические показатели загрязненности;

НЧВЗ - наиболее часто встречаемые значения;

ПДК - предельно допустимая концентрация;

УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс загрязненности воды.

4 Общие положения по оценке антропогенной нагрузки и риска воздействия на устьевые области рек с учетом их региональных особенностей

4.1    При оценке антропогенной нагрузки на устьевые области рек наиболее экологически обоснованным является биотический подход, основанный на изучении причинно-следственных связей между уровнями воздействий на биоту и ее откликом.

4.2    Анализ многолетней режимной информации ГСН об изменчивости состояния абиотической и биотической компонент экосистем устьевых областей рек с учетом многообразия региональных особенностей их функционирования, характера и уровня антропогенного воздействия позволил провести классификацию устьевых экосистем и выделить:

а) устойчивые (экологически благополучные) - испытывающие настолько незначительное воздействие, что оно не отражается на их 4

P 52.24.776-2012

функционировании, устьевые экосистемы находятся в состоянии устойчивости;

б)    относительно неустойчивые (слабо нарушенные) - испытывающие периодически сильное локальное антропогенное воздействие, приводящее к нарушению природного функционирования, после прекращения которого экосистемы возвращаются к исходному состоянию;

в)    неустойчивые (антропогенно нарушенные) - испытывающие усиленное по масштабам и времени антропогенное воздействие, приводящее к постепенному изменению качества водной среды, структурных и функциональных характеристик водных сообществ, переходу экосистем в новый трофический статус; при прекращении воздействия возможен возврат к прежнему состоянию;

г)    переходные (сильно нарушенные) - испытывающие массированное загрязнение, приводящее к образованию экосистем с другими структурными и функциональными характеристиками биоценоза и другим компонентным составом водной среды его обитания;

д)    регрессивные (нарушенные) - испытывающие чрезмерно высокую антропогенную нагрузку, при которой условия в экосистемах меняются настолько, что происходит их деградация.

4.3    Допустимые диапазоны изменений показателей, характеризующих состояние абиотической и биотической компонент экологически благополучной устьевой экосистемы, можно считать "эталоном” в рамках исследуемого региона или бассейна. Верхние значения интервалов изменения гидрохимических показателей можно рассматривать как экологически допустимые уровни воздействия, превышение которых приводит к антропогенной трансформации естественного природного состояния и переходу экосистемы в новый трофический статус.

Допустимой будет считаться такая антропогенная нагрузка, при которой отклонение системы от нормального природного состояния не приводит к нарушению природных устойчивых биогеохимических связей в экосистемах.

4.4    Экологически допустимые уровни воздействия на экосистему определяемые на основе анализа многолетней режимной гидрологической, гидрохимической и гидробиологической информации позволят провести:

а)    оценку характерных особенностей экологически благополучных и антропогенно трансформируемых экосистем;

б)    сравнение разных по экологическому состоянию устьевых экосистем;

в)    выделение информативных показателей, отражающих отклик экосистем на антропогенное воздействие.

4.5    При анализе состояния водных экосистем предпочтение следует отдавать показателям, которые удовлетворяют требованиям интеграль-

5

ности. неспецифичности отклика на воздействие, минимизации затрат на измерение, надежности результатов [6].

4.6    Изменчивость гидрохимических показателей, в том числе приоритетных загрязняющих веществ, выявленная при анализе многолетней режимной информации ГСН, позволяет выделить критические показатели загрязненности, для которых необходимо, в первую очередь, определить экологически допустимые уровни их содержания в водной среде.

4.7    Изменчивость показателей состояния гидробиоценозов, выявленная при анализе многолетней режимной гидробиологической информации ГСН, позволяет определить такие пределы колебаний биотических параметров, при которых экосистема сохраняет свое природное устойчивое состояние.

Такой подход к оценке изменчивости состояния устьевых экосистем позволяет выявить границы изменчивости абиотических и биотических параметров между областями нормального и трансформированного функционирования водных экосистем и оценить вероятность выхода за установленные границы стабильного существования.

4.8    Антропогенная нагрузка на устьевые области рек обусловливается, в основном, поступлением химических веществ со стоком рек.

Оценку антропогенной нагрузки на устьевые области рек целесообразно проводить по содержанию в воде химических веществ (в том числе загрязняющих) на замыкающем створе, отражающем суммарный эффект речного переноса и трансформации компонентного состава воды по длине реки.

Высокая внутри- и межгодовая изменчивость концентраций химических веществ определяет уровень антропогенной нагрузки, который можно оценить по изменчивости объемов притока этих соединений.

4.9    Оценка риска антропогенного воздействия рассматривается как выявление возможных негативных последствий в результате возникновения нарушений в экосистемах и представление в количественных показателях вероятности этих последствий в соответствии с Р 52.24.661.

Экологическая оценка риска определяется характером отклика водных экосистем, оцениваемого по приоритетным параметрам изменчивости абиотических и биотических показателей при неблагоприятных антропогенных изменениях состояния водных экосистем.

Решение этой задачи предусматривает учет совокупности абиотических и биотических параметров и критериев их изменчивости, характеризующих степень загрязненности водной среды, степень нарушения структурно-функциональной организации планктонных и бентосных сообществ водных организмов.

Степень экологического риска зависит от экологической целостности и стабильности экосистемы, которая определяется степенью уже существующих неблагоприятных последствий антропогенного воздействия.