Загрязнение поверхностных вод на территории Иркутской области

Важной проблемой в сфере охраны водной среды является разработка методов комплексной оценки качества поверхностных вод и определение вклада антропогенных факторов и его изменение. Для индустриальных регионов, к числу которых относится Иркутская область, решающее значение в формировании качества природных вод играет прежде всего сброс неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод промышленности и населения. Поэтому при оценке загрязнения природных водных объектов в качестве ведущего фактора антропогенного воздействия рассматривалось преимущественно влияние сточных вод.

Сточные воды и загрязняющие поверхностные вещества. Анализ динамики показателей сточных вод Иркутской области за 1981–2003 гг. выявил четыре основных периода. В первом из них (1981–1987 гг.) отмечалась относительная стабильность объемов сточных вод, в том числе загрязненных стоков. Во втором периоде (1988–1989 гг.) при незначительном увеличении объема сточных вод произошел стремительный рост объема загрязненных стоков, что объясняется определенной объективизацией статистической отчетности, прежде всего постановкой на учет предприятий военно–промышленного комплекса и обоснованным переводом значительной части нормативно чистых и нормативно очищенных сточных вод в категорию загрязненных. Отличительной чертой третьего периода (1990–1998 гг.) является уменьшение объемов сточных вод, включая загрязненные стоки, обусловленное общим падением промышленного производства в регионе. Четвертый период (1999–2003 гг.) характеризуется стабилизацией показателей сточных вод на самом низком уровне за последние десятилетия. Показатели объемов сбрасываемых в водные объекты сточных вод (2,21 км³), в том числе загрязненных стоков (1,92 км³), зафиксированные в 1990 г., уменьшились к 2003 г. соответственно в 1,8 и 2,3 раза. Информация на карте и в тексте (блок "Оценка качества поверхностных вод") отражает ситуацию 1990 г., а информация в тексте (блок "Сточные воды и загрязняющие вещества") и на дополняющих карту графических врезках – ситуацию 2003 г. (в сопоставлении в отдельных случаях с показателями 1990 г.).

Несмотря на отмеченное уменьшение антропогенной нагрузки на водные объекты, обстановка со сточными водами в Иркутской области продолжает оставаться напряженной. В природные водотоки и водоемы в 2003 г. сбрасывалось 1,2 км³ сточных вод, из них 0,82 км³, или более 2/3, в виде загрязненных (неочищенных и недостаточно очищенных) стоков. Область принимает свыше 4% загрязненных стоков России, уступая по их объему лишь нескольким крупным регионам страны.

Структура сточных вод Приангарья по состоянию очистки крайне неблагоприятна: если в среднем по России доля загрязненных стоков в общем объеме сточных вод составляет сейчас 30,5%, то в области 68,3%. Причины такой ситуации связаны как с дефицитом канализационных очистных сооружений (0,18 км³/год загрязненных стоков сбрасывается без очистки), так и с их неэффективной работой (0,64 км³/год стоков сбрасываются недостаточно очищенными). Из всего объема пропущенных через очистные сооружения сточных вод (0,66 км3/год) только 3% (0,02 км³/год) очищается до требуемых нормативных показателей.

С загрязненными стоками в природные водные объекты региона поступают сотни и тысячи тонн различных загрязняющих веществ, в том числе вещества 1 и 2 классов опасности по санитарно–гигиеническим показателям – ртуть, мышьяк, цианиды, фтор, фосфор, формальдегид, метанол, свинец, алюминий и др. Водотоки и водоемы области принимают свыше 50% российского сброса ртути, более 8% фенолов, 6% жиров и масел, 3% нитратов и т.д.

В отраслевом разрезе основная часть загрязненных сточных вод региона – 72,9% – образуется в промышленности, на жилищно–коммунальное хозяйство приходится 26,9%, на прочиеотрасли – 0,2%. Сложившаяся структура ярко отражает индустриально–сырьевой ресурсоемкий характер экономики и высокую степень урбанизированности населения Приангарья. Свыше 70% всего объема загрязненных стоков дают четыре отрасли индустрии – целлюлозно–бумажная и микробиологическая, химическая и нефтехимическая, электроэнергетика, цветная металлургия. Сточные воды большинства производств этих отраслей характеризуются особенно высокой загрязненностью. Подобная структура сточных вод – следствие многолетней практики размещения в регионе крупнейших в стране и мире предприятий с ныне устаревшими экологически вредными технологиями.

Подавляющий объем загрязненных сточных вод Иркутской области приходится на бассейн Ангары – 93%, причем 85% их выпускается непосредственно в Ангару и ее водохранилища. Особенно большую нагрузку несет Ангара на речном участке ниже Иркутска и в верхней части Братского водохранилища (45,2% загрязненных стоков), в верхней части Усть–Илимского водохранилища (28,5%) и на речном участке ниже Усть–Илимска (11,3%). Об исключительно высокой концентрации здесь источников образования и сброса сточных вод говорит тот факт, что вклад пяти главных индустриальных центров – Иркутска, Ангарска, Усолья–Сибирского, Братска и Усть–Илимска – достигает по рассматриваемому показателю почти 83%.

Значительные объемы загрязненных стоков – 8,0% – сбрасываются в основные притоки Ангары – Оку (Саянск и Зима), Бирюсу (Тайшет и Бирюсинск), Ию (Тулун), Иркут (Шелехов), Илим (Железногорск–Илимский), Уду (Нижнеудинск, Чунский, Лесогорск). Большую нагрузку в этом отношении – 5,5% – несет оз. Байкал, где главную опасность по–прежнему представляют стоки Байкальска. На бассейн Лены приходится менее значительная часть загрязненных сточных вод области – 1,5%, причем непосредственно на саму Лену нагрузка относительно невелика (за исключением Усть–Кута). Повышенное количество загрязненных стоков характерно для бассейнов притоков Лены – Витима, Жуи и Бол. Патома в пределах Бодайбинского района.

Важное конструктивное значение для оценки интенсивности использования водных ресурсов с точки зрения их качества и оптимизации размещения производительных сил по водно–экологическому фактору имеет дифференциация населенных пунктов по уровню экологической нагрузки загрязненных сточных вод. Согласно разработанной ранее методике (Безруков, 1989; Корытный, Безруков, 1990), этот уровень принят равным выраженному в процентах отношению расхода загрязненных стоков пункта к минимальному расходу воды в реке в лимитирующий сезон. Допустимый уровень экологической нагрузки имеют пункты с небольшими объемами загрязненных стоков на крупных водных объектах (Киренск, Свирск и др.). Очень высоким и опасно высоким уровнем отличаются как города с большими объемами стоков, расположенные на крупных и средних реках (Ангарск, Братск, Саянск, Зима, Тулун, Шелехов, Тайшет и др.), так и поселки с небольшими объемами стоков, но находящиеся на малых реках с незначительной разбавляющей способностью (Усть–Ордынский, Тыреть, Залари и др.).

Кратность разбавления загрязненных сточных вод, определяется как отношение минимального расхода воды в реке к расходу загрязненных стоков. Анализ показывает, что достаточной степенью разбавления загрязненных стоков (более 1000 раз) обладают районы со сравнительно небольшими их объемами, прилегающие к крупным транзитным рекам. В то же время недостаточной кратностью разбавления (10 – 100 и менее раз) отличаются районы с наиболее значительными объемами загрязненных стоков (Иркутский, Ангарский, Братский, Зиминский и др.), а также самые маловодные районы области (Эхирит–Булагатский, Баяндаевский и др.).

Водоохранная инфраструктура Иркутской области – одна из самых развитых в Восточной Сибири по объемным показателям. Основные мощности систем оборотного и повторного водоснабжения сосредоточены в крупных индустриальных центрах – Ангарске, Братске, Усть–Илимске, Иркутске, Усолье–Сибирском, Саянске и Байкальске (более 100 млн.м³/год в каждом городе). В этих же городах (без Саянска) концентрируются самые большие мощности очистных сооружений (более 50 млн.м³/год в каждом пункте). Наиболее развита в области биологическая очистка, на втором месте находится механическая очистка, и на третьем – физико–химическая очистка. Эффективность функционирования очистных сооружений крайне низка, что связано с перегрузкой по объему сточных вод и концентрации содержащихся в них загрязняющих веществ, с устаревшими технологиями очистки, физическим износом и неудовлетворительной эксплуатацией большинства очистных сооружений.

Важно отметить тем не менее, что в распределении средств на мероприятия по охране окружающей среды приоритет, как правило, традиционно отдается именно мероприятиям по охране и рациональному использованию водных ресурсов. В Иркутской области на них приходится 62,3% общего объема инвестиций в основной капитал, направленных на охрану природы, и 62,8% общих текущих природоохранных затрат предприятий, а доля среднегодовых основных производственных водоохранных фондов составляет 73,5% общей стоимости фондов для охраны окружающей среды. Удельный вес Иркутской области в общероссийском объеме водоохранных инвестиций в основной капитал – 4,4% – в целом соответствует сейчас доле региона в объеме загрязненных стоков страны – 4,1%.

Оценка качества поверхностных вод. В настоящее время нет единого общепринятого метода комплексной оценки качества вод. Наиболее применяемыми являются единичные и косвенные оценки, тогда как комплексные разработаны гораздо хуже и представляют собой довольно разнородную систему методов различной степени формализации.

Перспективным, универсальным и информативным методом комплексной оценки качества поверхностных вод представляется метод баланса использования водных объектов для сброса сточных вод. Данный метод позволяет оценивать качество воды с помощью обобщенных гидрохимических показателей, что коренным образом облегчает задачу систематизации, анализа и сравнимости разнородной гидрохимической информации. К важным преимуществам предлагаемого метода относится то обстоятельство, что он базируется на применении официальной, относительно доступной и ежегодно обновляющейся статистической информации по всем регионам России в виде общепринятых форм № 2–ТП (водхоз), утвержденной Госкомстатом.

Суть метода баланса использования водных объектов для сброса сточных вод – в расчете обобщенных гидрохимических характеристик (показателей) качества воды. Эти характеристики представляют собой отношение условного (теоретического) объема чистой воды, необходимой для разбавления загрязняющих веществ в стоках до требуемых нормативов, к расчетному расходу воды, в качестве которого принят минимальный зимний среднемесячный расход 95%–ной обеспеченности для незарегулированных рек и минимальный гарантированный – для зарегулированных.

Качество поверхностных вод Иркутской области оценивалось тремя обобщенными гидрохимическими характеристиками, соответствующими трем группам загрязняющих веществ по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ) – рыбохозяйственному, токсикологическому, санитарно–токсикологическому, а также двумя наиболее распространенными индивидуальными характеристиками – биохимическим потреблением кислорода (БПК полн.) и взвешенными веществами. В результате расчетов получены профили гидрохимических характеристик качества воды по всем крупным и средним рекам области и ряду малых рек, в которые осуществляется сброс сточных вод. На основе построенных профилей по участкам рек и водохранилищ графически выделено пять классов качества воды – от чистой до опасно грязной. На ухудшение качества поверхностных вод области основное влияние оказывают вещества, относимые к токсикологическому и рыбохозяйственному ЛПВ, а также взвешенные.

Вследствие неблагоприятных и ограниченно благоприятных условий разбавления сточных вод и относительно больших их объемов опасно загрязнены отдельные участки малых рек: среднее и нижнее течение Вихоревой, принимающей стоки Братска; нижние течения Ушаковки и Каи в границах Иркутска; Олхи в черте Шелехова; Азейки в окрестностях Тулуна; отрезки Унги ниже Тырети; Бодайбо ниже Артемовского; Бол. Патома ниже Маракана. Из средних рек к классу опасного загрязнения принадлежит лишь небольшой участок Ии ниже Тулуна. Из–за больших объемов сточных вод к весьма загрязненным относятся значительные участки Ангары, ее водохранилищ и главных притоков: сама Ангара ниже Иркутска, Ангарска, Усолья–Сибирского и Усть–Илимска; Усть–Илимское водохранилище ниже Братска и устья Вихоревой; Ия ниже Тулуна; Бирюса ниже Бирюсинска; Чуна ниже Чунского. Из рек ленского бассейна аналогичный класс качества имеют участки Бол. Патома, Бодайбо и Витима.

К классу сильно загрязненных вод в ангарском бассейне принадлежат отдельные участки Ангары ниже Иркутска, все Братское водохранилище, участки Усть–Илимского водохранилища и Ангары ниже Усть–Илимска, значительные отрезки Оки, Ии, Чуны, Бирюсы, Илима, Белой, Унги. В ленском бассейне к этому классу качества относятся небольшие участки самой Лены ниже Усть–Кута, а также Улькана, Кунермы, Нии, Таюры, Витима, Мамы, Бол. Патома.

Значительные участки многих рек и Иркутское водохранилище имеют слабую степень загрязнения. К классу чистых вод относятся верхние течения большинства притоков Ангары, Нижняя Тунгуска, Лена (за исключением небольших отрезков у Качуга и Усть–Кута), Киренга, преобладающая часть Витима и других рек ленского бассейна. Следует, правда, заметить, что загрязненность водных объектов рассматривалась в неразрывной связи лишь с одним, хотя и безусловно главным видом антропогенного воздействия – образованием и выпуском сточных вод. Влияние прочих возможных источников загрязнения поверхностных вод – лесосплава, судоходства, смыва с полей ядохимикатов и удобрений, поверхностного стока с урбанизированных территорий – в данном случае не учитывалось. Поэтому те участки водотоков и водоемов, где отсутствуют сбросы загрязненных стоков, или их влияние в силу процессов разбавления и самоочищения не сказывается на качестве природных вод, автоматически относились к классу чистых, что, конечно, является определенным допущением.

Значковым способом на карте дана полная характеристика сточных вод населенных пунктов: объем их образования и отведения, разделение на категории по состоянию очистки, уровень экологической нагрузки стоков на водные объекты. Показатели разбавления загрязненных стоков речными водами в лимитирующий сезон по административным районам отображены способом картограмм. Исходными материалами для расчета показателей служили систематизированные данные Ангаро–Байкальского водохозяйственного (бассейнового) управления – ежегодная отчетность по форме № 2–ТП (водхоз). Показатели уровня экологической нагрузки стоков на водные объекты определены по авторской методике (Безруков, 1989; Корытный, Безруков, 1990) с использованием информации справочников (Ресурсы..., 1972а, б, 1973).

Для интегральной оценки и адекватного отображения качества воды применен метод баланса использования водных объектов для сброса сточных вод, разработанный В.А. Знаменским (Знаменский, 1980). Принятая в качестве основных оценочных параметров система обобщенных (в соответствии с ЛПВ) и индивидуальных гидрохимических характеристик качества воды отображена способом структурной ленты (пять полос) по течению рек и вдоль водохранилищ в соответствии с разработанными ранее методиками (Безруков, Мисюркеев, 1995; Корытный, Безруков, 1990). Интенсивность загрязнения водных объектов показана выделением для каждой гидрохимической характеристики классов качества воды способом линий движения. Ширина структурной ленты гидрохимических характеристик выражает условия разбавления сточных вод в водных объектах. Исходными материалами для расчета по методу баланса всех указанных показателей служили данные Ангаро–Байкальского водохозяйственного (бассейнового) управления и справочники (Ресурсы..., 1972а, б, 1973). Для построения графиков и диаграмм использована информация вышеуказанного управления и статистических изданий (Природные..., 2004).

Карта имеет большое методическое и практическое значение, поскольку позволяет оценить интенсивность загрязнения водных объектов сточными водами практически в любом створе, определить водоохранные требования к предприятиям и в целом к городам, проводить водно–экологическую экспертизу реконструкции действующих и размещения новых предприятий, выбирать оптимальные пути улучшения качества вод. К общим достоинствам карты относится ее значительная информативность и направленность на решение конкретных задач в области водоохранного планирования и проектирования при разработке схем развития и размещения производительных сил, районных планировок, территориальных комплексных схем охраны природы Иркутской области. Карта представляет большой интерес для специалистов водного хозяйства, контрольных водоохранных органов, гидрологов и географов, проектировщиков–градостроителей. Предлагаемая карта является важным шагом в разработке единой унифицированной общегосударственной методики оценки качества поверхностных вод, внедрение которой в практику водохозяйственной и водоохранной деятельности позволит с минимальными затратами получать сравнимые между собой характеристики качества воды для различных регионов России, речных бассейнов, отдельных водных объектов и их участков.

Литература

1. Безруков Л.А. Экологическая обстановка на водных объектах Иркутской области // Природно–ресурсный потенциал и природопользование. – Иркутск: ИГ СО АН СССР, 1989.
2. Безруков Л.А., Мисюркев Ю.А. Географо–картографическая оценка использования, загрязнения и охраны вод Иркутской области // География и природ. ресурсы. – 1995. – № 2.
3. Знаменский В.А. К оценке возможности использования водных объектов для сброса сточных вод. – Вод. ресурсы, 1980. – № 3.
4. Корытный Л.М., Безруков Л.А. Водные ресурсы Ангаро–Енисейского региона (геосистемный анализ). – Новосибирск: Наука. Сибирское отд–ние, 1990
5. Природные ресурсы и охрана окружающей среды / Статистический сборник. – Иркутск: Иркутский областной комитет гос. статистики, 2004.
6. Ресурсы поверхностных вод СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972а. – Ангаро–Енисейский регион. – Т. 16. – Вып. 2, – Ангара; 1972б. – Лена. – Т. 17; 1973. – Ангаро–Енисейский регион. – Т. 16. – Вып. 1, – Енисей.