Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Природные воды являются растворами сложного состава с широким перечнем и диапазонами содержания растворённых веществ. Ограничения действующей системы водоподготовки на водозаборах определяет влияние химического состава природных вод на формируемый состав приготавливаемых питьевых вод. Количество растворённых веществ в питьевой воде будет зависеть, с одной стороны, от природно-антропогенных условий формирования химического состава используемых природных вод, а с другой – от методов и эффективности их очистки при приготовлении вод питьевого качества. Устаревшие и недостаточно эффективные системы очистки природных вод на водозаборах формируют тесную связь между химическим составом природных вод и приготавливаемых из них питьевых вод. Однако, оценка качества питьевых вод централизованных систем питьевого водоснабжения проводится с санитарно-гигиенических позиций, без учёта антропогенной нагрузки на природные воды и влияния природно-антропогенных особенностей на их химический состав. Более того, питьевые воды, приготавливаемые из природных вод, являются водным элементом урбоэкосистемы, что требует использования и экологических подходов к оценке их качества. Объективность оценки качества любых объектов напрямую зависит от перечня учитываемых загрязняющих веществ. Так, согласно РД 52.24.643-2002, для комплексной оценки химического состава поверхностных вод при расчёте удельного комбинаторного индекса загрязнения воды (УКИЗВ) должны учитываться 15 обязательных показателей. Для оценки качества питьевых вод применялась методология расчёта УКИЗВ, однако с использованием перечня показателей и их порогов, определяемых в программе социально-гигиенического мониторинга питьевой воды. Предложен новый показатель для оценки химического состава питьевых вод, названный гидрохимический статус, предназначенный для обобщения экологических и санитарно-гигиенических подходов при оценке качества питьевых вод как водного элемента урбоэкосистемы. Приведена апробация расчёта предлагаемого показателя для оценки химического состава питьевых вод на территории г. Казани. Проведена верификация показателя со значениями УКИЗВ и уровнем экологического риска с градациями приемлемости риска и классами качества вод, что позволяет совместно оценивать все указанные показатели.
Ключевые слова: поверхностные воды, питьповерхностные воды, питьевые воды, химический состав, удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды, методика расчёта, комплексный показатель, оценка качества питьевых водевые воды, химический состав, удельный комбинаторный индекс загрязнённости воды, методика расчёта, комплексный показатель, оценка качества питьевых вод
2021 г., № 4 Раздел: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы УДК: 504.064
Методология определения региональных пороговых концентраций для расчёта нормативов допустимого сброса жидких производственных отходов в поверхностные воды
Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
Нормативы качества воды являются ключевым инструментом регулирования антропогенной нагрузки на водные объекты. Научно-обоснованным подходом для разработки региональных нормативов качества воды является
использование современных математических методов анализа экспериментальных данных и информационных
технологий. Нами разработана методология определения региональных пороговых нормативов допустимого сброса
жидких производственных отходов для выделенных типов поверхностных вод. В представленной методологии использовано сочетание методов кластерного анализа и экспертной оценки, что позволяет повысить обоснованность
полученных результатов. Типизация поверхностных вод проводилась для водных объектов территории Республики
Татарстан на основании данных многолетних систематических наблюдений. Кластеризация осуществлялась по
наборам всех определяемых гидрохимических показателей с помощью нейронных самоорганизующихся сетей
Кохонена, реализованных в авторской модели нейросетевой фильтрации. В качестве экспертов для оценки однородности групп данных в каждом из выделенных кластеров выступали специалисты в соответствующей предметной
области. Для каждой установленной экспертами неоднородной группы производилось разбиение на кластеры при
помощи нейронной сети Кохонена до достижения требуемой однородности. На основе экспертного анализа были
исключены из дальнейшей оценки гидрохимические показатели, которые имели равномерную изменчивость значений и не позволяли провести типизацию вод. По значениям остальных гидрохимических показателей выделены
шесть типов вод. Определены пороговые значения гидрохимических показателей по кластерам, соответствующие
верхнему порогу вариационного ряда значений. Полученные региональные пороговые концентрации для каждого
типа вод предлагается использовать для расчёта нормативов допустимых сбросов при удалении жидких отходов
в объекты водопользования, расположенные на участках Волжско-Камского бассейна.