Рекомендации Р 52.24.819-2014 "Оценка антропогенной нагрузки на речные экосистемы с учетом их региональных особенностей" (утв. Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды 21 ноября 2014 г.) (с изменениями и дополнениями)

Рекомендации Р 52.24.819-2014
"Оценка антропогенной нагрузки на речные экосистемы с учетом их региональных особенностей"
(утв. Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды 21 ноября 2014 г.)

Дата введения - 2 февраля 2015 г.
Срок действия - до 3 февраля 2020 г.
Введены впервые

1 Область применения

Настоящие рекомендации устанавливают подходы к оценке антропогенной нагрузки по показателям доли антропогенного воздействия и/или притока химических веществ на речные экосистемы с учетом их региональных особенностей, необходимой для совершенствования режимного и оперативного мониторинга, типизации объектов водного фонда, прогнозирования качества поверхностных вод 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 речные экосистемы.

2 Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

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

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

РД 52.24.622-2001 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. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям

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

Р 52.24.776-2012 Оценка антропогенной нагрузки и риска воздействия на устьевые области рек с учетом их региональных особенностей

Примечание - При использовании настоящих рекомендаций целесообразно проверять действие ссылочных нормативных документов.

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

3.1.4 величина интервала (интервальная разность): Разность между верхними и нижними границами интервала [2].

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

3.1.6 интервал: Границы значений варьирующего признака [2].

3.1.7

загрязненность вод: Содержание загрязняющих воду веществ, микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды. [ГОСТ 27065-86, статья 15]

3.1.8

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

3.1.9 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).

3.1.10 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].

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

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

3.1.13

объем стока: Объем воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени [ГОСТ 19179-73, статья 59]

3.1.14

река: Водоток значительных размеров, питающийся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло. [ГОСТ 19179-73, статья 21]

3.1.15

речная система: Совокупность рек, сливающихся вместе и выносящих свои воды в виде общего потока. [ГОСТ 19179-73, статья 23]

3.1.16

состояние водного объекта: Характеристика водного объекта по совокупности его количественных и качественных показателей применительно к видам водопользования. Примечание. К количественным и качественным показателям относятся: расход воды, скорость течения, глубина водного объекта, температура воды, pH, БПК и др. [ГОСТ 17.1.1.01-77, статья 45]

3.2 В настоящих рекомендациях введены и применены следующие сокращения:

- - биохимическое потребление кислорода;

- ГСН - государственная служба наблюдений за состоянием окружающей среды;

- ЛООВ - легкоокисляемые органические вещества;

- ПДК - предельно допустимая концентрация;

- УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс загрязненности воды.

4 Общие положения по оценке антропогенной нагрузки на речные экосистемы с учетом их региональных особенностей

4.1 Возрастающие темпы хозяйственной деятельности человека обусловливают необходимость оценки антропогенной нагрузки на различные геосистемы (объекты окружающей среды) с учетом всей совокупности возможного вредного воздействия различных факторов и природной специфики объектов (региональных особенностей).

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

4.2 При оценке антропогенной нагрузки на речные экосистемы необходимо выявить границы между областями их нормального функционирования и измененного (под влиянием какого-либо фактора воздействия). Это позволяет оценить различные состояния экосистемы от естественного до антропогенно трансформированного, при котором произошли существенные изменения в состоянии экосистемы.

4.3 Градации антропогенной нагрузки устанавливают по результатам оценки состояния речных экосистем в зависимости от степени их нарушенности, а также на основе выявления причинно-следственных связей между воздействием на биоту и ее откликом.

Согласно Р 52.24.661 и [1], [3] состояние речных экосистем можно условно разделить на:

- естественное - не нарушенное антропогенным воздействием;

- равновесное - скорость внутриводоемных биохимических процессов восстановления экосистемы превышает темпы антропогенных нарушений;

- кризисное - скорость внутриводоемных биохимических процессов восстановления экосистемы ниже темпов антропогенных нарушений;

- критическое - обратимая замена природных экологических систем на измененные по трофности, сапробности и биологической продуктивности пресноводные экосистемы;

- катастрофическое - необратимый процесс перехода пресноводных экосистем в новое состояние по трофности, сапробности и биологической продуктивности.

4.4 Классификаторы оценки антропогенной нагрузки на речные экосистемы разработаны на основе систематизации многолетней режимной информации ГСН о состоянии речных экосистем России, позволяющей учесть всё многообразие региональных особенностей их формирования и функционирования.

В перечень показателей, по которым проводится оценка изменчивости состояния речных экосистем, включены такие гидрохимические показатели, как содержание растворенного в воде кислорода, азот аммонийный, биохимическое потребление кислорода , нефтепродукты, которые удовлетворяют требованиям интегральности, неспецифичности отклика на воздействие, минимизации затрат на измерение, надежности определения [5].

Оценка изменчивости состояния речных экосистем дает возможность выявить интервалы колебания показателей, превышение которых приводит к переходу экосистемы в другое состояние. Градации состояния речных экосистем приведены в 4.3.

Экосистемы, функционирующие в разных состояниях, испытывают разную по уровню антропогенную нагрузку.

Антропогенная нагрузка на различных участках реки в основном обусловливается поступлением химических веществ с речным стоком с расположенных выше участков.

4.5 Оценку антропогенной нагрузки по длине реки проводят на основе анализа многолетней гидрологической и гидрохимической информации ГСН на пунктах режимных наблюдений.

Участки реки выбирают с учетом наличия стационарных пунктов режимных наблюдений ГСН, неравномерности антропогенного воздействия и различных физико-географических условий функционирования речных экосистем.

Корректировка выбора участков реки для оценки антропогенной нагрузки может быть проведена на основе анализа многолетней режимной информации согласно РД 52.24.633, РД 52.24.643, Р 52.24.661, Р 52.24.776 с учетом оценки:

а) степени загрязненности и изменчивости компонентного состава водной среды на различных участках по длине реки;

б) изменчивости биотических показателей состояния речных экосистем на отдельных участках реки;

в) изменчивости состояния речных экосистем на различных участках реки.

4.6 Оценку антропогенной нагрузки проводят по показателю доли антропогенного воздействия (определяемому за каждый год по формуле расчета коэффициента комплексности согласно РД 52.24.643 и Р 52.24.661), либо по значениям модуля притока химических веществ (азот аммонийный, легкоокисляемые органические вещества (ЛООВ), определяемые по воды, и нефтепродукты).

Доля антропогенного воздействия имеет экологический смысл, оценивает участие антропогенной составляющей в формировании компонентного состава водной среды (Р 52.24.776) и рассчитывается как коэффициент комплексности воды при расчете удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) (РД 52.24.643). Антропогенная нагрузка, определяемая по доле антропогенного воздействия, обуславливается, в основном, загрязняющими веществами.

Оценка антропогенной нагрузки по значениям модуля притока химических веществ (азот аммонийный, ЛООВ (по воды) и нефтепродукты) учитывает вклад органических и биогенных веществ в химический состав воды.

Характер изменчивости объемов притока растворенных химических веществ на различные участки реки дает возможность оценить трансформацию антропогенной нагрузки по длине исследуемого водотока.

Условно антропогенная нагрузка может быть "малой", "умеренной", "критической", "высокой" или "очень высокой" (Р 52.24.776).

4.7 Для выбранных участков рек проводят расчет доли антропогенного воздействия согласно Р 52.24.661, объемов и модулей притока химических веществ и оценку антропогенной нагрузки на конкретных участках реки.

Это позволит выявить закономерности (тенденции) изменчивости антропогенной нагрузки по длине реки и ранжировать водные экосистемы по степени испытываемой антропогенной нагрузки.

4.8 При оценке антропогенной нагрузки на речные экосистемы используют такие характеристики, как:

а) модальный интервал значений показателей, используемых при оценке состояния и антропогенной нагрузки;

б) кратность превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ;

в) диапазон максимальных значений модулей притока растворенных химических веществ.

5 Оценка антропогенной нагрузки

5.1 Для оценки антропогенной нагрузки необходимо иметь:

а) многолетнюю режимную информацию об изменчивости гидрохимических показателей состояния участков реки, испытывающих принципиально разную антропогенную нагрузку;

б) многолетнюю режимную гидрологическую информацию об объеме стока за год (водном стоке) в пункте наблюдений;

в) классификаторы оценки антропогенной нагрузки на речные экосистемы.

5.2 Степень загрязненности водной среды определяют согласно РД 52.24.643 по методу 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.

5.3 Оценку состояния экосистем выбранных участков реки проводят по изменчивости:

- модальных интервалов значений концентраций таких показателей, как растворенный кислород, и азот аммонийный с использованием классификатора, приведенного в таблице 1 согласно Р 52.24.661, Р 52.24.776;

- структурной организации и уровня развития планктонных и бентосных сообществ водных организмов при наличии режимных гидробиологических наблюдений с использованием критериев, приведенных в РД 52.24.633, Р 52.24.661, Р 52.24.776.

Таблица 1 - Классификатор состояния речных экосистем

Состояние экосистемы	Диапазоны модальных интервалов значений массовых концентраций,
	минимальных значений растворенного кислорода	ЛООВ по	азота аммонийного
Естественное	Св. 6,0	От 0,5 до 1,0 включ.	Менее 0,1
Равновесное	От 4,0 до 6,0 включ.	От 1,0 до 2,0 включ.	От 0,1 до 0,5 включ.
Кризисное	От 2,0 до 4,0 включ.	От 2,0 до 4,0 включ.	От 0,5 до 1,0 включ.
Критическое	От 1,0 до 2,0 включ.	От 4,0 до 7,0 включ.	От 1,0 до 3,0 включ.
Катастрофическое	Менее 1,0	Св. 7,0	Св. 3,0

5.4 Оценку антропогенной нагрузки на основе значений доли антропогенного воздействия проводят в следующей последовательности.

5.4.1 Многолетние исследования показали обоснованность использования для оценки антропогенной нагрузки показателя доли антропогенного воздействия, значение которого определяют по результатам расчета УКИЗВ с использованием обязательного перечня наиболее регулярно определяемых 15 нормируемых показателей по РД 52.24.643.

Доля антропогенного воздействия, D, %, оценивает участие антропогенной составляющей в формировании компонентного состава абиотической части экосистемы. Данный показатель рассчитывают в соответствии с Р 52.24.661 по формуле

, (1)

где - число ингредиентов, превышающих ПДК;

N - общее число нормируемых ингредиентов, используемых при расчете УКИЗВ (перечень нормируемых ингредиентов приведен в РД 52.24.643, пункт В.1).

Получают выборки значений показателя доли антропогенного воздействия для каждого участка реки. Полученные выборки должны быть достаточно большими (не менее 6 лет) и, предпочтительно, статистически однородными.

5.4.2 Выделяют модальный интервал значений доли антропогенного воздействия и оценивают антропогенную нагрузку по критериям, приведенным в таблице 2. Один из способов установления модальных интервалов приведен в приложении А.

Таблица 2 - Классификатор оценки антропогенной нагрузки на речные экосистемы по доле антропогенного воздействия

Антропогенная нагрузка	Модальный интервал значений доли антропогенного воздействия, %
Малая	Менее 30
Умеренная	От 30 до 45 включ.
Критическая	От 45 до 55 включ.
Высокая	От 55 до 70 включ.
Очень высокая	Св. 70

5.5 Оценку антропогенной нагрузки по модулю притока химических веществ проводят в следующей последовательности.

5.5.1 Количество перенесенного вещества за расчетный период, G, тыс. тонн, рассчитывают прямым методом в соответствии с РД 52.24.508 по формуле

, (2)

где m - число интервалов расчетного периода;

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

- средняя концентрация вещества за i-й интервал расчетного периода, .

Изменение содержания в водной среде ЛООВ, азота аммонийного, нефтепродуктов оказывает негативное воздействие, способное вызвать нарушение структурно-функциональных характеристик сообществ водных организмов и ухудшение состояния экосистемы в целом.

5.5.2 Рассчитывают значения модуля притока химических веществ на конкретный участок реки за каждый год.

Модуль притока растворенных химических веществ, M, , определяют по формуле

(3)

где F - площадь водосбора, .

Получают вариационные ряды значений модуля притока нефтепродуктов, азота аммонийного и ЛООВ (по ) и выделяют их модальные интервалы (см. приложение А). Для каждого показателя из всех значений, превышающих верхнюю границу модального интервала, выделяют минимальное и максимальное значения. Интервал этих значений (максимальных значений модуля притока) сравнивают с критериями оценки, приведенными в таблице 3, и определяют антропогенную нагрузку в конкретном пункте реки.

Использование модуля притока химических веществ позволяет сравнивать антропогенную нагрузку на отдельных участках реки с различными объемами водного стока и площадями водосбора.

5.6 Оценка антропогенной нагрузки по длине водотока, как по показателю доли антропогенного воздействия, так и по модулю притока химических веществ, проводится в следующей последовательности.

Таблица 3 - Классификатор оценки антропогенной нагрузки на речные экосистемы по модулю притока растворенных химических веществ

Антропогенная нагрузка	Интервал максимальных значений модуля притока, в год
	азота аммонийного	ЛООВ (по )	нефтепродуктов
Малая	Менее 0,05	Менее 0,50	Менее 0,05
Умеренная	От 0,05 до 0,10 включ.	От 0,50 до 1,00 включ.	От 0,05 до 0,10 включ.
Критическая	От 0,10 до 0,20 включ.	От 1,00 до 1,50 включ.	От 0,10 до 0,30 включ.
Высокая	От 0,20 до 0,30 включ.	От 1,50 до 2,00 включ.	От 0,30 до 0,50 включ.
Очень высокая	Св. 0,30	Св. 2,00	Св. 0,50

Формируют выборки значений доли антропогенного воздействия и модулей притока химических веществ за каждый год за одинаковые временные интервалы для каждого пункта.

Проверяют статистическую однородность выборок значений показателя для каждого пункта как показано в приложении Б.

Оценивают наличие или отсутствие статистически значимых изменений антропогенной нагрузки между ближайшими пунктами, что позволяет оценить изменчивость антропогенной нагрузки по длине водотока. В случае отсутствия таких изменений делают вывод о равномерной антропогенной нагрузке на исследуемый участок водотока. Если пункты охватывают весь водоток и антропогенная нагрузка от истока к устью статистически значимо не меняется, антропогенную нагрузку на весь водоток считают равномерной.

Об усилении антропогенной нагрузки по длине водотока судят по увеличению среднего арифметического в случае однородных выборок или медианы в случае неоднородных выборок значений показателей доли антропогенного воздействия и/или модуля притока химических веществ в ближайших друг к другу пунктах, если наоборот - о снижении антропогенной нагрузки на исследуемом участке.

5.7 Полученные результаты позволяют приближенно оценить антропогенную нагрузку на участке реки, расположенном между исследуемыми пунктами в случае равномерной антропогенной нагрузки, а в случае неравномерной - выделить участок, на котором происходит её изменение.

Результаты практического использования алгоритма проведения оценки антропогенной нагрузки на основе значений доли антропогенного воздействия приведены на примере отдельных участков р. Дон в приложении Г, по значениям модуля притока химических веществ - в приложении Д.

Библиография

[1] Хрусталев Ю.П. Эколого-географический словарь. - РГУ: Батайск, 2000. - 197 с.

[2] Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе. - М.: Статистика, 1979. - 440 с.

[3] Реймерс Н.Ф., Яблоков А.В. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. - М.: Наука, 1982. - 144 с.

[4] Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем/Учебное пособие. - СПб.: Наука, 2004. - 294 с.

[5] Левич А.П., Булгаков Н.Г., Максимов В.Н. Теоретические и методические основы технологии регионального контроля природной среды по данным экологического мониторинга. - М.: НИА. - Природа, 2004. - 273 с.

[6] Сизова Т.М. Статистика: Учебное пособие. - СПб.: СПб ГУИТМО, 2005. - 80 с.

[7] Юдина А.В. Статистика: Учебное пособие. - Электронный учебник. Доступно по URL: http://abc.vvsu.ru/Books/statistika_up/default.asp

[8] Третьяк Л.Н. Обработка результатов наблюдений: Учебное пособие. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 171 с.

[9] Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биол. спец. вузов - 4-е изд., перераб. и дополн. - М.: "Высшая школа", 1990. - 352 с.

[10] Дёрффель. Статистика в аналитической химии. Под ред. Ю.П. Адлера. - М. "Мир", 1994. - 268 с.

[11] Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: "Практика", 1998. - 459 с.