автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Теоретическое, методологическое и инженерное обеспечение охраны поверхностных вод от антропогенного эвтрофирования

На правах рукописи

Неверова-Дзиопак Елена

Теоретическое, методологическое и инженерное обеспечение охраны поверхностных вод от антропогенного эвтрофирования

05.23.04- водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

АВТОРЕФЕРАТ

Санкт-Петербург 2003

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете и в Высшей Педагогической школе г. Ченстохова (Польша)

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, профессор Дикаревский Виталий Сергеевич, д-р техн. наук., профессор Лямаев Борис Федорович, д-р техн. наук, профессор Воробьев Олег Геннадьевич

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский Политехнический Университет

Защита состоится 23 декабря 2003 г. в 13:30 на заседании Диссертационного совета Д.212.223.06 в Санкт-Петербургском государственном архитектурно" строительном университете по адресу: 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 2, ауд. 206 Электронная почта: rector@spice.spb.ru Телефакс: (812) 316 5872

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета.

Отзывы на автореферат в 2 экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу университета.

Научный консультант - д-р техн. наук, профессор Алексеев Михаил Иванович

Автореферат разослан

Ученый секретарь /З^п?

диссертационного Совета V **Дерюгин В.В.

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Развитие водоснабжения, водоотведения, строительных систем охраны водных ресурсов; разработка теоретических и инженерных основ водохозяйственного строительства; внедрение новых технологий водоподготовки и очистки стоков; обеспечение рационального использования водных ресурсов не могут быть реализованы в отрыве от исследований закономерностей внутриводоемных процессов, прогнозирования изменений качества природных вод и экологического состояния водоемов и водотоков, с которых начинаются и которыми заканчиваются комплексы сооружений систем водоподготовки и водотведения.

Поверхностные пресные воды являются важнейшим, наиболее доступным, удобным и дешевым водным ресурсом, используемым человеком не только для питьевых целей, но и для многих других видов водопользования, в том числе и для сброса сточных вод. Только в России, например, около 90 % источников водоснабжения - это поверхностные воды.

Постоянно ухудшающееся качество пресных вод вызывает озабоченность всего мирового сообщества, что отражено в заключительных документах III саммита ООН по проблемам окружающей среды и развитию, состоявшемся в августе 2002 г. в Йоханнесбурге, который объявил 2003 год годом пресной воды. По последним данным ООН (Международный Водный Форум в г. Киото, 2003 г.), 1,5 млрд. человек на Земле страдают от недостатка питьевой воды; 80 % всех заболеваний в мире связано с использованием воды плохого качества; болезни, переносимые водным путем, ежегодно уносят от 5 до 12 млн. человеческих жизней. Кроме того, борьба за доступ к источникам питьевой воды может стать причиной региональных вооруженных конфликтов. В 21-м столетии пресная вода станет таким же стратегическим ресурсом, как нефть в 20-м веке.

В 1960-1970-х годах исследования водоемов, проведенные во многих странах, показали, что ухудшение качества поверхностных вод и потеря ими своей ресурсной ценности связаны не только с прямыми загрязнениями водных объектов, поступающими от сточных вод и других источников, но и с нарушением экологического равновесия, приводящего к появлению вторичных негативных эффектов.

Наиболее заметным проявлением экологического дисбаланса в поверхностных водах является антропогенное эвтрофирование (в быту - "цветение воды"), которое во второй половине прошлого века стало проблемой глобального масштаба. В странах Балтийского региона эвтрофирование объявлено проблемой первостепенной важности, что следует из последних документов Хелкома.

Вредными последствиями эвтрофирования являются, прежде всего, ухуд- . шение качества воды, помехи в водоснабжении, усложнение очистки сточных вод, что влечет за собой серьезные ^пнпмицрг.уцк потери Многие водоросли способны выделять токсические веше£ШЬ.ЮММЮ1МЗД|||ЛЛ1|»саны фак-

БИБЛИОТЕКА I

УЯЙЕЖ

ты отравления и гибели животных вследствие "цветения" воды. Известно несколько видов заболеваний людей: "гаффская болезнь" (по названию залива в Балтийском море, вблизи г. Калининграда), "юкская болезнь" (по названию озера в Ленинградской области) и др.

Эвтрофирование вызывает серьезные помехи практически при всех видах водопользования. Поэтому выявление основных факторов влияния и разумное регулирование антропогенного эвтрофирования волоемпи яштяет-ся важнейшей частью задачи охраны водных ресурсов. Решение ее входит в "Балтийскую совместную всеобъемлющую Программу природоохранных мер " -Joint Comprehensive Programme (JCP), выполняемую странами, подписавшими Хельсинкскую Конвенцию.

К настоящему времени разработано множество технологических схем для удаления биогенных веществ из сточных вод. Однако серьезных успехов в предотвращении эвтрофирования природных вод не достигнуто. Одной из главных причин этого является отсутствие научно-обоснованной нормативной базы, обеспечивающей экологическую безопасность водных экосистем.

Исходя из главного постулата "устойчивого развития" о том, что рост экономики, технологий и благосостояния должен обеспечиваться в пределах экологической емкости биосферы, а на региональном уровне - в пределах экологических резервов естественных, в том числе и водных, экосистем, были сформулированы цель и направления настоящих исследований.

Цель работы - на основе теоретических, экспериментальных и натурных исследований разработать концепцию и научно-методологические подходы .к оценкам экологических резервов поверхностных вод для научного обоснования инженерных решений и выбора технических средств предотвращения антропогенного эвтрофирования.

Для достижения поставленной цели в ходе исследований были решены следующие задачи:

- выполнен аналитический обзор различных систем оценки и нормирования качества поверхностных вод в странах Балтийского региона и Европейского Союза;

- исследованы и проанализированы причины, механизмы и последствия процессов антропогенного эвтрофирования водоемов;

- рассмотрены существующие методы оценки внешних нагрузок биогенных веществ;

- предложен новый метод расчета внутренних нагрузок биогенных веществ, поступающих от донных отложений;

- разработаны принципиально новые, теоретически обоснованные, подтвержденные данными экспериментальных и натурных исследований, доступные для инженерных расчетов интегральные показатели трофического состояния водных объектов;

- обобщен опыт и выполнен теоретический анализ существующих технолдг^й очистки сточных вод от биогенных веществ и других

Г" 4

*

■Чл '

инженерных мероприятий по предотвращению антропогенного эвтрофирования и рекультивации водных объектов;

- на основе разработанных интегральных показателей и исследований факторов, формирующих трофический статус водоема, создана статистическая модель, пригодная для инженерных расчетов экологически допустимых концентраций биогенных веществ и прогнозов процессов эвтрофирования:

г - предложена не имеющая аналогов методология инженерных расчетов

допустимых нагрузок биогенных веществ, исходя из оценок экологического резерва водной системы.

Методы исследований - теоретические, экспериментальные и натурные исследования, включающие лабораторное и математическое моделирование и методы вариационной математической статистики.

На защиту выносятся:

- Результаты теоретического анализа различных систем оценки и классификации качества поверхностных вод, существующих в странах Балтийского региона и Европейского союза, причин, механизмов и последствий антропогенного эвтрофирования для качества вод и систем водоснабжения и водоотведения.

- Теоретически обоснованные, экспериментально проверенные и апробированные в натурных условиях новые интегральные показатели трофического статуса водоемов: уровень трофности - LT (Level of trophical state) и индекс трофического состояния - ITS (Index of trophical state).

- Методология оценки внутренних биогенных нагрузок водоемов.

- Эмпирическая статистическая модель эвтрофирования, пригодная для решения ряда прикладных задач.

- Концепция нормативного обеспечения экологической безопасности водных экосистем.

- Результаты обобщения и анализа опыта применения различных f технологий, технических средств и строительных систем для удаления

азота и фосфора из сточных вод, поверхностных стоков и рекультивации эвтрофированных водоемов.

- Методология инженерных расчетов экологически допустимых концентраций (ЭДК) биогенных веществ в поверхностных водах; экологического резерва водоемов (ЭР); экологически допустимых биогенных нагрузок (ЭДН), поступающих из различных источников, в том числе экологически допустимых сбросов (ЭДС) со сточными водами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- На основе теоретического анализа проблемы предложен критерий, адекватно характеризующий сущность процесса эвтрофирования -соотношение скоростей процессов продукции и деструкции

органических веществ, т.е. состояние биотического баланса в открытых природных водных объектах.

- Разработаны теоретически обоснованные, экспериментально проверенные и апробированные в натурных условиях, не имеющие аналогов, широко доступные интегральные показатели трофического состояния водоемов.

- Разработана методология определения приоритетных региональных факторов, формирующих трофический статус поверхностных вод.

- Получена эмпирическая статистическая модель эвтрофирования (на примере Невской губы), методология разработки которой пригодна для других пресноводных водоемов и водотоков.

- Разработана методология оценки внутренней нагрузки водоемов биогенными веществами, поступающими от донных отложений.

- Разработана концепция экологического нормирования биогенных веществ в поверхностных водах.

- Разработаны принципиально новые методологические подходы к инженерным расчетам экологически допустимых концентраций (ЭДК), экологического резерва (ЭР), экологически допустимых нагрузок (ЭДН) и экологически допустимых сбросов (ЭДС) биогенных веществ, которые могут служить научным обоснованием для принятия экологически эффективных и экономически выгодных инженерно-технических решений по предотвращению антропогенного эвтрофирования поверхностных вод.

- Получен патент на новый способ определения экологического состояния пресноводных водоемов.

Практическая значимость и реализация результатов исследований:

- Интегральные показатели трофического состояния водоемов широко используются в практике экологического мониторинга в России (ГГИ, Управление "Морзащита", СПбГАСУ и др.), в Польше, Эстонии.

- Разработана компьютерная программа расчета запатентованного интегрального показателя, который введен в базу данных гидрохимического мониторинга управления "Морзащита" Администрации Санкт-Петербурга; показатель используется при исследованиях экологического состояния Невской губы, связанных со строительством комплекса защитных сооружений (КЗС).

- Выпущены временные методические рекомендации по определению ЭДК фосфора в воде водоемов.

- Рассчитаны экологические резервы Невской губы относительно нагрузок азотом и фосфором, на основе которых установлены региональные экологически допустимые сбросы биогенов со сточными водами от очистных станций г. Санкт-Петербурга и других источников.

- Концепция экологического нормирования загрязняющих веществ и

методология расчетов ЭДК биогенных веществ используются в учебном процессе в России и Польше и вошли в учебник для технических вузов "Экология". 2001 г. издания.

- Разработаны рекомендации для предотвращения антропогенного эвтрофирования прудов Михайловского сада г. Санкт-Петербурга.

Личный вклад соискателя состоит в следующем:

- Автор диссертации лично пыпопнигтя янализ состояния проблемы; ' теоретически обобщила системы оценок и нормирования качества

поверхностных вод, существующие в европейских странах; раскрыла причины, механизмы и последствия антропогенного эвтрофирования 4 для водоснабжения и водоотведения; обосновала и сформулировала

цели и задачи исследований.

- Начиная с середины 1980-х годов до середины 1990-х годов диссертант постоянно принимала участие в натурных исследованиях экологического и санитарного состояния водной системы р. Нева - Невская губа - Финский залив, проводимых на кафедре водоотведения и экологии СПбГАСУ, в том числе в исследованиях, связанных с разработкой интегральных показателей эвтрофирования, концепции экологического нормирования; модели эвтрофирования Невской губы и инженерных расчетов ЭДК биогенных веществ. Результаты этих исследований были апробированы лично автором на некоторых водоемах Польши.

- Автор лично разработала программу и методику экспериментальных исследований, участвовала в создании конструкции фрагментарной модели водоема; провела самостоятельно все экспериментальные исследования и выполнила компьютерную обработку результатов.

- Лично автором обобщен опыт и выполнен аналитический обзор существующих технологических схем удаления фосфора и азота из сточных вод; современных экотехнологий, используемых в европейских странах для изъятия биогенов из поверхностных стоков, в том

»■ числе использования дождевых вод как элементов градостроительной

архитектуры.

- Автор диссертации лично впервые разработала методологию расчетов экологического резерва водоема и на его основе принципиально новую методологию оценки экологически допустимых нагрузок и экологически допустимых сбросов биогенных веществ.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и получили положительную оценку более чем на 34 международных, российских и польских конгрессах, форумах, конференциях и симпозиумах: на 28 и 29 Всесоюзных гидрохимических совещаниях - Ростов-на-Дону, 1984,1987; на Всесоюзных и международных симпозиумах по проблемам прогнозирования, контроля и охраны поверхностных вод - Таллинн, 1985, 1990, 1993, 2001; на научной конференции "Охрана природных вод от

загрязнения сточными водами" - Тбилиси, 1987; на V международной конференции по очистке сточных вод - Краков, 1989; на международной конференции по охране окружающей среды - Прага, 1990; на русско-финском международном семинаре "Очистка бытовых и промышленных сточных вод" - СПб, 1991; на международной конференции по охране вод - Братислава, 1991; на II международном семинаре "Измерительные системы и контроль качества воды" - Гливицы, 1992; на 4?, 43, 51, 56, 57. 59,60 научных конференциях СПбГАСУ - СПб, 1986, 1987, 1994, 1999, 2000, 2002, 2003; на научно-технической конференции "Проблемы городских водопроводно-канали-зационных систем" - Ченстохова, 1994; на международной конференции "Городское и промышленное водоснабжение и качество воды" - Познань, 1994; на международном научно-практическом симпозиуме "Финский залив-96" -СПб, 1996; на международном конгрессе "Призыв к устойчивому развитию" -Амстердам, 1996; на международных научных чтениях "Белые ночи"-СПб, 1998, 1999, 2000; на международной конференции "Проблемы экологии и региональной политики Северо-Запада России" - Псков, 1999; на VII и IX международных форумах "Природные ресурсы стран СНГ" и "Акватерра" -СПб, 1999,2001; на 5 и 6 научных конференциях "Актуальные проблемы во-допроводно-канализационных инженерных систем" - Жешов, 2000,2001; на 2-й международной евро-азиатской транспортной конференции - СПб, 2000; на международной научно-инженерной конференции "Реконструкция Санкт-Петербурга" - СПб, 2002; на XII научно-технической конференции "Проблемы городских водопроводно-канализационных систем" - Белосток, 2003 и др.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 338 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, общих выводов, заключения и списка использованной литературы из 360 наименований, из которых 165 на иностранных языках. В тексте диссертации содержится 80 таблиц, 119 рисунков, 14 фотографий. Основные результаты исследований опубликованы в 51 работе, из которых 24 - на иностранных языках, 15 - написаны без соавторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение раскрывает актуальность проблемы, обоснование постановки задачи, формулирует цель и задачи исследований.

Первая глава посвящена аналитическому обзору систем оценки санитарного и экологического состояния поверхностных вод, существующих в странах Балтийского региона и Европейского союза.

Практически во всех странах разработаны государственные санитарно-гигиенические стандарты (ПДК), ограничивающие содержание загрязняющих веществ в природных или сточных водах. Такой санитарно-гигиенический подход, когда главным критерием служит степень воздействия на здоровье человека, породил большое количество систем оценки качества природ-

ных вод с позиций их пригодности для того или иного вида водопользования, и классификаций поверхностных вод по степени загрязнения, которые определяют, в свою очередь, технологии и степень очистки как природных, так и сточных вод.

В работе рассмотрены существующие системы оценок качества воды в ЕС и других странах: Англии, Бельгии, Венгрии, Германии, Голландии, Италии. Норвегии. Польше. России, Румынии. Украине, Финляндии. Швеции. Набор показателей качества воды, их нормативных значений чрезвычайно широко варьирует даже для одного вида водопользования и практически не поддается унификации. Далеко не полный перечень некоторых гидрохимических показателей представлен в табл. 1.

Таблица 1

Нормативы основных показателей качества поверхностных вод в разных странах

Нормативы и нормативные документы

Норма* тивы СакПиН 2.1.5.90040. 2001.РФ

Показатели качества воды Нормативы стран -членов СЭВ, 1963 Стандарт ЧССР свм- 630602, 1965 Рекомендации ЕЭС, 1975 Стандарты Великобритании. 1979 Нормативы Польши от 05 11.9 1.1991 Рыбохо- ЗЯЙСГ- еенные ПДК. РФ. 1995 ВОЗ для воды, исл дли питьевых целей, 1999 Нормативы ЕС для речюй воды. 1999 Питье-воеи хоз.-бытоаое водоснабжение рекреа-циоююе водопользование

Ог. мг/л г 6,0 г 7,0 а 7.0 _ г 6,0 >6,0 — — г 4,0 £4,0

Ог.% г 75,0 >75,0 80-120 >80,0 — — — — — —

БПК5, мг/л <2,0 <2,0 £3,0 54,5 £4,0 <3.0 — — £2,0 <4,0

рН 6,5-8,5 6,5-8,5 — 6,5-8,5 6,5-8,5 — — 6,5-8,5 6,5-8,5

СГ. мг/п <200 <50,0 200 — £250 300,0 — — 350 350

504*", мг/л <150 <80,0 250,0 — £ 150 100,0 — — 500 500

РОД мг/л — — 0.17 — — 0,5-2,0 — 2,7 1,14 1,14

N064, мг/л — — 1,0 — — — — — — —

ПН/, мг/л £1 <0,5 — 0,3 <1,0 0.5 1.5 — 1.3 1,3

N02", мг/л — — — — — 0,08 3.0 — 3,3 3,3

N03", мг/л £13,0 <5,0 50,0 — 15(65) 40,0 50,0 — 45,0 45,0

Фенолы, мг/л 0,002 — 0,001 — <0,005 0,001 — — 0,001 0,001

Н/л, мг/л — — 0.3 — — 0.05 — — 0,1 0,1

Си2*, мг/л ■ — — 0.02 „ — 0,001 1.0 0-.01 1.0 1.0

РЬ2*. мг/л 0.1 — 0,05 — so.1 0.1 0,01 0,01 0,03 0.03

СЙ2", мг/л — — 0,001 — — 0,005 0,003 0,005 0.001 0,001

ЫГ1*. мг/л — — — — — 0,01 0,02 0,150 0.1 0,1

мг/л — — — — — 0.01 _ — 1,0 . 1,0

Нд, мг/л 0.005 — 0,001 — <0005 0,00001 — — 0,0005 0,0005

Законодательные запреты и гигиенические стандарты, хотя и послужили толчком для совершенствования технологий очистки питьевых и сточных вод, не решили проблемы прогрессирующего загрязнения природных вод. Требования к качеству поверхностных вод в виде обязательных на всей

территории страны директивных предписаний не учитывают региональные и функциональные особенности водных экосистем, их фоновое состояние, которое изначально может не соответствовать действующим нормативам. Одной из главных причин прогрессирующего ухудшения качества самых доступных водных ресурсов является то, что гигиенические нормативы и самые совершенные технологии не обеспечивают в достаточной степени экологическую безопасность водных экосистем. Даже при строгом соблюдений ПДК часто нарушаются внутриводоемные процессы и функции биоценозов, вследствие чего возникают вторичные негативные эффекты, качество воды ухудшается, водоемы деградируют и теряют ресурсную ценность.

В настоящее время во многих странах, наряду с гигиеническим, развивается экологический подход к оценкам состояния природных вод, в основе которого в качестве главного критерия используется не здоровье населения, а "нетронутое" человеком состояние экосистемы. Классификация водоемов в этом случае строится по степени изменения их фонового состояния (в первую очередь, по изменению их трофического статуса) в зависимости от уровня антропогенных воздействий. Одновременно ведутся поиски таких показателей состояния поверхностных вод, которые интегрально отражали бы основные функции экосистемы (формирующие качество воды) с учетом их региональных особенностей.

Вторая глава содержит результаты теоретических исследований причин, механизмов и последствий антропогенного эвтрофирования поверхностных вод, которое во второй половине XX столетия стало серьезной угрозой экологической безопасности водных экосистем и, как следствие этого, качеству водных ресурсов и здоровью населения.

Антропогенное эвтрофирование отличается от естественного скоростью процесса: первое протекает в течение десятков или нескольких лет, а второе - в течение тысячелетий. Выделяют следующие трофические состояния водоемов: дистрофное, при котором скорости разложения органических веществ (Д) превышают скорости их образования (Ф), т.е. Ф/Д<1; ультраолиготрофное -Ф/Д-» 1; олиготрофное - Ф/Д= 1; мезотрофное - Ф/Д> 1; эвтрофное - Ф/Д» 1; крайне высокое состояние трофности называют гиперэвтрофным.

Визуально эвтрофирование проявляется в массовом развитии микроскопических водорослей - фитопланктона ("цветении воды"), преобладающее значение среди которых приобретают синезеленые (Aphanizomenon flos aquae, Microcystis aeruginosa, Anabaena flos aquae и др.) и нитчатые (Spirogyra, Cladophora, Ulothrix и др.) водоросли. Усиленно развивается и высшая водная растительность - макрофиты.

Антропогенное эвтрофирование возникает в результате деятельности человека (сброс сточных вод, смыв удобрений, рекреация и др.), приводящей к увеличению в воде концентраций биогенных (питательных) веществ.

Основные биогенные вещества - это минеральные формы фосфора (Р04'~ НР042~, Н,Р04~) и азота (NH4+, N02~, NO,~), которые служат "удобрениями"

для водорослей и ускоряют их рост. Фосфор имеет решающее значение, как элемент, контролирующий рост растений, так как в естественных условиях он наименее доступный биогенный элемент, потому что запасы его находятся в земной коре, а не в атмосфере, как N2 или СОг В водных экосистемах выработались механизмы, компенсирующие недостаток азота (синезеленые водоросли способны фиксировать азот из атмосферы) или углерода, но не действующие в отношении фосфора.

Чаще всего основными источниками антропогенного поступления биогенных веществ являются сточные воды и поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий. Сток азота и фосфора с ненарушенных водосборных бассейнов в 7-10 раз меньше, чем с территорий, занятых городами и агроси-стемами. Соотношение между количествами азота и фосфора, поступающими из различных источников, зависит от особенностей площадей водосбора, но обычно главный поставщик азота - сток с селькохозяйственных угодий, а фосфора - сточные воды, с которыми может поступать от 50 до 90 % фосфатов и их роль будет возрастать вследствие увеличивающегося применения бытовой химии. Известно, что биологически очищенные сточные воды обогащаются минеральными формами азота и фосфора. Так, в поступающей в аэротенк сточной воде 2/3 общего фосфора присутствует в форме полифосфатов и 1/3 - в форме ортофосфатов, а для очищенных вод характерно обратное соотношение.

Суммарный поток биогенов из всех источников определяет общую внешнюю нагрузку на водоем. Общая нагрузка зависит от многих факторов: количества и типов точечных источников; рельефа площади водосбора и видов землепользования; геологических особенностей местности; гидрологических характеристик водоемов и водотоков и др. Обычно метод расчета нагрузки азота и фосфора основан на расчетах элементов следующего уравнения:

J ~ ^(сг ») + ^(расо ист, + ^(гю» ст) + ^(рекр) + Чдор) + ^(атм) + ст)' О

где ./-суммарная нагрузка фосфора (Р) или азота (N), гУгод; J(cr J^^, J¡umcll, J¡faf), J, ,opl, J(aTul, -/(р.чсг| - нагрузка P или N, поступающая соответственно со сточными водами; из рассеянных источников; с поверхностным стоком; от рекреации; от эксплуатации дорог; с атмосферными осадками и с речным стоком, г/год.

Элементы уравнения (1) рассчитываются по формулам:

Ля.) =Íj£?<««)i "Ч -<1-/г(„.„), (2)

.si

где/- количество точечных источников; Q{ct си - расход сточных вод от /-того источника, м'/сут; dl - количество дней в году, когда сточные воды сбрасываются в водоем; Сюи - концентрация биогенов в неочищенных сточных водах /-того источника, г/м'; Я(с, № - коэффициент удаления биогенов на очистных сооружениях.

J =(N К 365 + ТК <£)( 1-R), (3)

(pací, iici) 4 ж ж ж 2/у п'» v '

где ./ 11С1) - нагрузка, поступающая из рассеянных источников, г/год; Ыж - число жителей на площади водосбора, чел.; - коэффициент выделения N или Р, г/год чел.; Т - число туристов; (1, - продолжительность туристического сезона, сут; Ип - коэффициент удержания N или Р в почве.

Л» " + ^ОпДп) + К[„<*.) ^(лес) + + £{ат) ^(»од). (4)

где - нагрузка Р или Ы, поступающая с поверхностным стоков, г/га год;

А' — коэффициент поверхностного стока Р или N с сельскохозяйственный территорий, г/ га год; 5 - площадь сельскохозяйственный угодий, га; К[Ы - коэффициент поступления Р или N с неплодородных земель, г/га год; 5(1П1 - площадь неплодородных земель, га; К - коэффициент поступления Р или N с лесных территорий, г/га год; - площадь лесных территорий, га; К - коэффициент поступления Р или N с застроенных территорий, г/га год; - площадь застроенных территорий, га; Кт) - коэффициент поступления Р или N с атмосферными осадками, г/га год; 5(вод) - площадь водосбора, га.

J. К (5)

(рекр) к к V 4 '

где - нагрузка Р или Ы, поступающая от рекреации, г/год; Л^ - количество купающихся, чел/сут. (число купающихся равно числу койко-мест в туристический сезон); Кк - коэффициент выделения Р или N купающимися, г/чел сут.; - продолжительность туристического сезона, сут.; К% принимается равным 0,05 гР^/чеясут. и 2,0 г^щ/челсут.

Л**) ~ ¡Ё^оч-У > (6)

где Jшo¡¡¡ - суммарная нагрузка Р или Ы, поступающая от эксплуатации дорог, г/год; •Ааор)! ~ нагрузка Р или Ы, поступающая от /-той дороги, г/год; % - количество дорог на площади водосбора.

■^(ата) ~ ^(атм^вод)'

где 71атм1 - нагрузка Р или N. поступающая с атмосферными осадками, г/год;

- коэффициент поступления Р или N с атмосферными осадками, г/гатод; 5(>м) -площадь водоема, га.

(8)

где -/1рсчст1 - суммарная нагрузка Р или К, поступающая с речными водами, г/год; р - количество рек, втекающих в водоем; - нагрузка Р или N. поступающая в »-тую реку из всех источников, г/год; Я - коэффициент удержания Р или N в системе /'-той реки (если река не имеет на пути озер, то Л = 0).

В России предложено (Фрумин Г.Г., 2002) оценивать общую нагрузку биогенов, поступающих с реками в Балтийское море, по численности населения:

18ер =-2,42 +0,86.1^,^ = 0,91 (9)

18 е„= 1,19 +0,54.1ёЛ^,ги = 0,79,

где Ог и Ом - поступление Р или N соответственно, т/год; Л^ - численность населения на середину года

По уравнениям (9) были рассчитаны потоки фосфора и азота с территории 9 прибалтийских государств. Наибольшее количество биогенов поступает с территории Польши, затем следуют в убывающем порядке Россия, Швеция, Финляндия, Дания, Литва, Латвия, Эстония, Германия.

Однако все существующие методы расчета не учитывают внутреннюю нагрузку водоемов биогенными веществами.

Внутренняя нягрузкя определяется, прежде всего, количеством Босфора и азота, аккумулированных донными отложениями, и скоростью их десорбции из грунтов в воду, которая, в свою очередь, обусловлена комплексом гидрологических, физико-химических, биохимических факторов и составом органических и неорганических веществ, образующих отложения.

Методы количественной оценки выделения азота и фосфора из донных отложений в достаточной мере еще не разработаны.

На основе теоретического анализа литературных данных (Скопинцев В.А., 1950; Skain F.M., 1970; Muller P.J., 1977: Ларин Н.Ф. и Курсо В.В., 1980; Остапенко А.П. и Дубко Н.В., 1981; Мартынова М.В., 1978, 1984 и др.) и данных многолетних натурных исследований в диссертации разработана методология оценки внутренней нагрузки водоема азотом и фосфором (на примере Невской губы).

Расчеты потоков азота и фосфора из донных отложений базировались на следующих положениях:

1. Аккумулирующая способность грунтов по отношению к азоту и фосфору различна: азот осаждается почти исключительно в виде органических соединений. Фосфор поступает на дно как в виде органических, так и виде нерастворимых минеральных соединений.

2. Диффузионное перемещение растворенных веществ в донных отложениях подчиняется первому закону Фика:

j = ACD, (10)

где у - величина диффузионного потока, мг/м2сут.; А С- градиент концентрации вещества в поровом растворе и придонной воде, мг; D - коэффициент диффузии, мгсут.

3. Концентрация азота в поровом растворе определяется скоростью аммонификации азотсодержащих органических веществ, а фосфора - как скоростью фосфатофикации органических веществ, так и растворимостью минеральных соединений, которые в свою очередь зависят от состава органических веществ и микрофлоры, температуры, редокс-потенциала - Eh, солености, pH воды и др.

4. Значения коэффициентов диффузии для NH4+ и НРО/" были приняты по литературным данным (Мартынова М.В., 1984).

Минерализация азотсодержащих веществ в донных отложениях сильно зависит от соотношения углерода и азота (C/N): чем ниже C/N, тем больше в продуктах распада NH4*. В этой связи, помимо уравнения Фика, для расчета потоков азота была найдена эмпирическая зависимость:

122,55 -7,82х, (11)

гдеJIJ - поток азота из донных отложений, мгЫ/м3 сут.; дг - отношение С/К

На основе изложенного были рассчитаны запасы фосфора в активном слое донных отложений и потоки фосфора из донных отложений в Невской губе и восточной части Финского залива (табл. 2).

Таблица 2

Внутренняя фосфорная нагрузка в Невской губе и восточной части Финского залива

Исходные данные и результаты расчетов Невская губа Восточная часть Финского залива

Площадь обследованной акватории, км2 380,0 750,0

Объем водной массы, км3 1.3 4,0

Масса воздушно-сухого вещества активного слоя донных отложений, т 7,0710' 14.4 10е

Масса фосфора в донных отложениях, т 1980,2 9734.4

Коэффициент диффузии, см2/сек 0,093-10-" 3,0'10*

Константа скоростей фосфэгофикации, сут"' 0,018 0,018

Поток фосфора из донных отложений в воду, мг'Р/мг'сут 3,76 30,1

Внутренняя нагрузка фосфора, т/год 521,5 8239,8

Прирост концентрации фосфора в воде за счет внутренней нагрузка, мг/л (%) 0,001 (4,2) 0,006 (20,7)

Расчетные величины очень хорошо согласуются с литературными данными: в солоноватых водах скорость удаления фосфора из донных отложений в 5-10 раз выше, чем в аэробных условиях пресноводных водоемов.

Аналогичные расчеты были выполнены и для азота, но двумя способами: по уравнению Фика (10) и по эмпирической зависимости (11). Потоки азота ЦМ)) в первом и во втором случаях соответственно составили:

= 71,1 мг/м2сут. и J(Ы)2 = 70,7 мг/м2сут.

Близкое совпадение величин, рассчитанных разными способами, позволило считать, что оба приема адекватны и могут быть использованы в инженерной практике.

Далее, во второй главе рассматриваются негативные последствия антропогенного эвтрофирования. "Цветение", прежде всего, ухудшает органо-лептические свойства воды (появляются запахи, привкусы, мутность, цветность); увеличиваются БПК, ХПК; изменяется кислотно-щелочной баланс; может возникать дефицит кислорода (заморы рыб); появляются токсины, фенолы; может активизироваться развитие кишечной и патогенной микрофлоры (холерный вибрион, возбудитель полиомиелита) и др. Особые опасения вызывает способность многих (особенно синезеленых) водорослей вы-

делять опасные для человека и животных токсические вещества - альготок-сины, о чем свидетельствуют многочисленные факты зарегистрированных заболеваний, иногда со смертельным исходом ("гаффская", "юкская" болезнь, "болезнь Сартлана" и др.). Даже при тщательной водоподготовке альготок-сины могут обнаруживаться в питьевой воде, так как фильтрование, коагуляция, хлорирование не влияют на токсические свойства некоторых водорослей.

Серьезные помехи при "цветении" воды возникают в водоснабжении: забиваются поры фильтров; число промываний резко возрастает; увеличивается расход промывной воды (до 20 % от производительности станции); растет расход коагулянтов; возникает необходимость использования флоку-лянтов; усложняются технологические схемы; расширяются площади отстойников; резко увеличиваются затраты на водоподготовку.

Водоросли ухудшают не только физико-химические показатели качества воды, но могут сделать ее неблагополучной в эпидемиологическом отношении. Существующие технологии не гарантируют очистку воды от микроскопических растительных клеток и продуктов их жизнедеятельности.

"Цветение" воды является причиной помех и в техническом водоснабжении (особенно ТЭС): биообрастания, загрязнение конденсаторов и водоводов, карбонатные отложения, коррозия, снижение теплопроводности теп-лообменных устройств и т.д. Помехи возникают и в гидростроительстве, и в судоходстве, и в рыбоводстве, и в рекреации и пр. Ущербы от "цветения" значительны: в коммунальном водоснабжении - дополнительно около 80 руб./м3, на ТЭС ущерб достигает 150 руб./кВт. По днепровским водохранилищам ущерб, например, ежегодно составляет около 1 млрд. руб., а недоиспользование водохранилищ в целях рекреации вследствие "цветения" дает ежегодный ущерб около 60 млрд. руб.

В области водоотведения антропогенное эвтрофирование вынуждает прибегать к более сложным, дорогим и энергозатратным технологиям очистки сточных вод. Решить проблему возможно только на основе системного подхода.

Третья глава посвящена поиску и разработке интегральных показателей трофического состояния поверхностных вод, которые упрощают экологический мониторинг, математическое моделирование, прогнозирование и инженерные расчеты допустимых биогенных нагрузок. Вначале была рассмотрена возможность использования в качестве интегральных показателей индексов видового разнообразия, которые в разной математической форме отражают тот факт, что неблагоприятные воздействия приводят к снижению числа видов и увеличению численности выносливых видов в экосистеме. Среди известных индексов (Жаккара, Серенсена, Константинова. Фишера, Бриллюэна, Маргалефа и др.) был выбран индекс видового разнообразия Шеннона (с1), который не зависит от физической природы воздействия и таксономического уровня организмов:

¿ = (12) »1

где р -п/Ы\ я - численность /-того вида, N - общая численность особей всех видов; к - число видов.

В благоприятных условиях к=Ы\ п = 1, а с1> 1; в неблагоприятных п=Ы,

На базе банка данных многолетних натурных исследований в Невской губе методами математической статистики проверялось наличие корреляции между индексом видового разнообразия (с1) и многими традиционными показателями эвтрофирования (численность синезеленых водорослей, скорость фотосинтеза, насыщение воды кислородом, суточный баланс продукции и деструкции и др.) и абиотическими факторами условий среды (концентрации азота и фосфора, температура, глубина, скорость течения и др.). Результаты корреляционного анализа представлены в диссертации на 23 графиках и в табл. 3.

Таблица 3

Корреляционные связи индекса разнообразия "<1" с экологическими и абиотическими факторами

Экологические и абиотические факторы (х) Число измерений С) Индекс корреляции (г„> Стандартное отклонение (5) Уравнение связи: <*=/(*)

Число видов в пробе 242 0,98 0,18 </ = 0.08 + 2,67*- 0,45**

Общая численность организмов, МЛН.КЛ-/Л 233 -0,86 0,38 </ = 2.29 + 0,075* - 0.0007*2

Численность диатомовых водорослей, % 239 0,81 0,22 </ = 1,73 + 0,04*-О.ОООЗх2

Численность зелетх водорослей,* 240 0,86 0.33 с»« 1,71 + О.Обх-О.ОООбх2

Численность оинееелеыых водорослей, % ЗЛЗ •0,98 0,16 (/=2,3+ 0,019*-0.0004^

Скорость фотосинтеза, мгО/л сут. 63 -0,93 0,16 а = 1,7 + 0,73* -0.42Х2

Суточный баланс продукции и деструкции, мгО/л-сут. 52 0.88 0,23 Ч- 1.79 + 0,007*- 0.17**

Насыщение воды кислородом, % 88 0,86 . 0,22 0 = 3.0 + 0.1* - 0.0005*2

Глубина водоема, м 151 0,95 0,13 </=1.88 + 0,09*-0,0002**

Температура воды. °С 131 0,87 0,26 </=1.6 + 0,04*-0.0003*2

Скорость течения, см/с 18 0,78 0.48 д = 0,35 + 0,22*—0.005*2

Прозрачность воды, м 60 0,92 0.20 с/ = 1,64 + 0,72*—0.08*2

Ион аммония (М). мкг/л 75 -0.82 0,30 </ = 2,22 - 0.0015*

Нитрит-ион (А/), мкг/л 81 •- 0.78 0,31 д= 1.98 + 0.005* - 0.0002*2

Нитрат-ион (М), мкг/л 47 -0,88 0,30 д = 2,78 - 0,003*

Минеральный азот (/V), мкг/л 44 -0,92 021 </ = 2.57-0,0016*

Фосфат-ион (Р). мкг/л 74 -0,60 0.21 </=1.98 - 0,004*

Силикат-ион (&}, мкг/п 75 •0.88 0.22 </ = 2.06 - 0,0009*

6пк5. мг/л 83 0.91 0,14 </= 0,66 + 0,97*- 0.17Х2

По уравнениям (табл. 3) получили кривую распределения индекса разнообразия по градиенту экологических факторов и рассчитали его значение в различных трофических условиях. Расчеты показали, что индекс имеет максимальные значения (от 2 до 3,5) в олиготрофных условиях, а при дистрофи-ровании и эвтрофировании водоема его значения снижаются. Полученные результаты близко совпали с данными американских авторов.

Исследования показали, что индекс видового разнообразия Шеннона г хорошо коррелируются с традиционными признаками эвтрофирования: чис-

лом и численностью видов и биомассой фитопланктона, количеством сине-зеленых водорослей, скоростью фотосинтеза и др. Однако, показатель страдает и недостатками:

' - имеет одинаково низкие значения в дистрофных и эвтрофных условиях;

- требует высокой квалификации и очень узкой специализации исследователей, определяющих видовой состав и численность водорослей;

- отбор гидробиологических проб и их обработка - чрезвычайно трудоемкий процесс.

Все это затрудняет использование индексов видового разнообразия в рутинной практике экологического мониторинга.

Интегральный показатель должен отвечать главному условию - отражать итог продукционно-деструкционного баланса за измеряемый отрезок времени. В поверхностных водах изменение сбалансированности продукци-онно-деструкционных процессов приводит к изменению многих гидрохимических характеристик, измерение которых доступно и просто.

В диссертации для интегральной оценки трофического состояния поверхностных вод рассмотрены три показателя, которые рассчитываются по данным гидрохимических измерений:

1. Редокспотенциал ЕЙ. Поскольку продукционно-деструкционные процессы - это сложная цепь окислительно-восстановительных реакций, то их итог должен регистрироваться величиной ЕИ, которую для г°= 25 °С, например, можно рассчитать по формуле:

ЕН = Е0- 0,058рН + 0,01451я/?02, (13)

где £, - нормальный электродный потенциал; рОг - парциальное давление кислорода (например, для / =25 "С, р02 = 0,0828 [Ог, %]).

При преобладании окислительных (деструкционных) процессов ЕИ > 0,432 В и наоборот, при доминировании восстановительных (продукционных) процессов <0,432 В.

В течение года в Невской губе Ек в среднем колеблется от 0,159 В до 0,415 В, что свидетельствует о тенденции к увеличению трофности. Однако, показатель недостаточно чувствителен, чтобы четко отражать все градации трофического состояния, так как его значения определяются прежде всего взаимодействием окислителей и восстановителей, поступающих с загрязня-

ющими веществами из антропогенных источников.

2. Показатель уровня трофности "LT' (Level of tropical state). Новый показатель, который рассчитывается по эмпирическому уравнению связи LT с предложенной автором комплексной характеристикой условий среды IE (Index of environment):

IÉ-lg-—; ¿r = e„+a,(/¿) (14)

ni r

где fNM], [PM], [SiM] - концентрации минеральных форм азота, фосфора и кремния; h - глубина; / -температура воды; V-скорость течения; аи, а, - эмпирические коэффициенты.

Для Невской губы:

LT = 2,48 + 0,0361gtN" ][<P^iltS— (15)

В различных экологических условиях LTпринимает значения: дистроф-ные - 0,0-1,0; ультраолиготрофные -1,1 -2,0; олиготрофные - 2,1-3,0; мезот-рофные - 3,1-4,0; эвтрофные - 4,1 и более.

Натурные исследования показали, что вся акватория Невской губы характеризуется как мезотрофный водоем (¿Гколебался от 3,3 до 3,7), кроме прибрежных зон, где значения показателя в среднем составили 4,4, а в районе г. Зеленогорска достигали 4,6, что вполне соответствует реальной ситуации и данным многих других исследований.

3. Показатель трофического состояния - ITS (Index of trophical state). Показатель был разработан ранее коллективом авторов (Цветкова Л.И., Копина Г.И., Неверова Е.В., Кармазинов Ф.В. и др.). Теоретическое обоснование его опубликовано во многих работах. Он основан на положительной корреляции между величиной рН и насыщением воды кислородом, возникающей при эвтрофировании водоемов.

Авторы установили, что процесс достаточно удовлетворительно описываются линейной зависимостью и нашли параметры уравнений для различных трофических состояний (рис. 1). При этом свободный член уравнения закономерно возрастает при переходе из дистрофного в эвтрофное состояние.

На рис. 1 видно, что при одинаковом насыщении воды кислородом величина рН тем больше, чем выше трофический статус. Это позволяет в качестве интегрального показателя использовать величину рН, приведенную к нормальному 100 %-ному насыщению воды кислородом, обозначенную в данной работе "ITS".

Показатель рассчитывается по формуле:

/75 = £рн,/л+а(100-£[0г,%],/я), (16)

1-1

где рН( - измеренное значение рН за время /; [02, - синхронно замеренная концентрация кислорода, %; а - эмпирический коэффициент, п - число измерений рН и [02, %](за время /.

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 02,%

Рис. 1. Зависимость величины рН от насыщения воды кислородом (02, %) в различных трофических условиях

Показатель "ITS" обладает рядом преимуществ перед рассмотренными выше показателями, которые состоят в том, что определение "ITS" значительно проще, надежнее и дешевле, и не требует специальных исследований, так как рН и кислород - банальные и обязательные ингредиенты, измеряемые при любом мониторинге поверхностных вод уже в течение более 100 лет. Однако, для проверки надежности и адекватности "ITS" были проведены специальные экспериментальные исследования.

В экспериментах моделировалась природная вода, в которую добавлялись биогенные вещества (КН,Р04, NH4C1, неочищенные и очищенные сточные воды) и культуры микроскопических водорослей (Ankistrodesmus accuminatus, Tribonema sp, Anabaena sp, Melosira sp и др.). Опыты проводились в герметически закрытых емкостях (1200 мл) и в специально сконструированных моделях фрагмента водоема, в которых вода приводилась в движение с помощью прецессионных двигателей (Z>=0,8 м, h= 0,25 м, V=20 л), показанных на рис. 2.

В опытах варьировались концентрации биогенных добавок, объем и скорость движения воды, условия аэрации. Отклик экосистемы контролировался по "ITS" и для сравнения по традиционным показателям: фотосинтезу (Ф), кислороду (О,, %), отношению фотосинтеза к деструкции (Ф/Д).

Всего проведено 93 опыта, отобрано 260 проб, выполнено 850 анализов. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований производилась по компьютерной программе "Statistica 5.1 version 97". В диссертации результаты исследований графически представлены на 25 рисунках, некоторые из которых приведены ниже (рис. 3).

I-. < <- -I- I—

Модель 1 Модель 2

Рис. 2. Модели, имитирующие фрагмент водоема

Рис. 3. Зависимость показателя "ITS" от некоторых факторов: скорости фоюсинтсза (Ф), концентраций фосфора (|PMI), азота (|NM|), кратности разбавления сточных вод (я)

Опыты показали:

- эффект влияния фосфора на скорость эвтрофирования почти в 5 раз превысил эффект влияния азота;

- при добавлении сточных вод эвтрофирование зависело не столько от кратности разбавления, сколько от концентрации минерального фосфора;

- при сравнении влияния очищенных и неочищенных сточных вод установлено, что биологически очищенные сточные воды стимулируют эвтрофирование, в отличие от неочищенных, несмотря на то, что концентрации биогенов в очищенной воде были меньше, чем в неочищенной;

- в отсутствие аэрации воды имеет место угнетение фитоценоза;

- в условиях достаточной аэрации угнетение фитоценоза не наблюдается и идет нарастание уровня трофности.

Таким образом, результаты исследований подтвердили, что смещение трофического состояния в ту или иную сторону зависит не только от концентрации биогенов, но и от других факторов (течение, аэрация, температура, ингибирующее действие неочищенных сточных вод и др.). При этом показатель "ITS?' адекватно регистрирует изменение трофического состояния и часто демонстрирует более тесную зависимость от варьируемых в опытах факторов, чем традиционные показатели.

По данным, опубликованным в литературе, а также данным собственных натурных исследований, показатель был широко апробирован на других водоемах (озера Северной Америки, Карелии, Ярославской области; рыбоводные пруды Краснодарского края; Невская губа; Муринский ручей и др.). Например, зависимость величины рН от концентрации кислорода и показатель "ITS" в р. Пилица (Польша) показаны на рис. 4.

к« * а»

р. Пилица. 128 км от устья (^=0,702). 1997 р Пилица, 160 км от устья (^=0,876), 1997

Рис. 4. Зависимость рН от насыщения воды кислородом и показатель "ITS" на различных участках р. Пилица (Польша); г■ - коэффициент корреляции (на графиках обозначены также области доверительных интервалов)

21

Таким образом, теоретически, экспериментально и эмпирически доказаны адекватность и преимущества использования показателя "ITS" для интегральной оценки трофического состояния водных экосистем, что предопределило его использование в дальнейшей работе и позволило запатентовать новый способ оценки экологического состояния водоемов.

Четвертая глава содержит результаты обобщения и анализа опыта использования в России и r еппопейских странах водоочистных технологий и других технических средств по предотвращению эвтрофирования и рекультивации уже эвтрофированных водоемов. Наиболее хорошо разработаны и широко используются многообразные методы и технологии удаления биогенных веществ из сточных вод.

Физико-химические методы удаления фосфора основаны на добавлении к сточным водам коагулянтов и последующим удалением взвесей седиментацией, флотацией, фильтрацией или комбинацией этих способов. Технологические схемы отличаются, в основном, ступенями очистки, на которых вводятся коагулянты (рис. 5).

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ОСАЖДЕНИЕ

СИМУЛЬТАННОЕ ОСАЖДЕНИЕ

Поступление сточных /

Рицщжуляцхя ипа

ВТОРИЧНОЕ ОСАВДЕНИЕ

Вторичный

перемешивания

Вторичным отстойник

Омцвимые

сточные <юды >

Рециркуляция ила J

_________________

Химический осадок

Возможные маета ааедеиия реагектое

Рис. 5. Основные технологические схемы удаления фосфора физико-химическими

методами

Физико-химические методы удаления азота используются редко, так как среди них мало таких, которые были бы эффективны одновременно в техническом и экономическом плане.

Самыми распространенными методами очистки сточных вод от биогенов являются биологические для раздельного, а чаще совместного удаления азота и фосфора. В аэротенках специальных конструкций создаются оптимальные условия для развития минимум 4 групп микроорганизмов: аэробных гетеротрофных бактерий, минерализующих углеродсодержащие соединения; анаэробных бактерий, удаляющих фосфор; аэробных нитрифицирующих бактерий; денитрифицирующих бактерий, требующих аноксидных или анаэробных условий.

Биологическое удаление фосфора основано на биохимических процессах, протекающих в два этапа: в анаэробных условиях (фосфор высвобождается) и аэробных условиях (фосфор связывается бактериями). Снижение концентраций происходит потому, что аккумулируется фосфора клетками (Acinetobacter, Anthrobacter и др.) больше, чем высвобождается. Обратное растворение фосфатов происходит только тогда, когда практически полностью отсутствует растворенный или связанный в нитратах кислород.

Биологические методы удаления азота основаны на процессах нитрификации и денитрификации. Нитрификация - это аэробный процесс, в которм автотрофные бактерии (Nitrozomonas europaea и Nitrobacter winogradskyi) окисляют NH4+ через нитрит в нитрат с выделением энергии:

2NH4+ + 302 2HNO, + 2Н,0 + 2Н+ + Qmm; 2HN02 + 02 2HNO, + Qxm

Денитрификация - анаэробный процесс, в котором гетеротрофные микроорганизмы (Achromobacter, Denitrobacillus, Nitrococcus, Pseudomonas и др.) восстанавливают нитраты до газообразного азота:

5С + 4NO, ЗС02 + 2.СО,2 + 2N2T

На очистных сооружениях технологические схемы предназначены, в основном, для совместного удаления азота и фосфора и отличаются порядком чередования денитрификации и нитрификации, источниками органического углерода, системами циркуляции ила и др.

Биологические методы очистки сточных вод от азота и фосфора и технологические схемы наиболее детально представлены в работах Мишуко-ва Б.Г., Залетовой H.A., Sozanskiego М., Kowala А. В качестве базовых технологических схем чаще используются схемы типа BARDENPHO, PHOREDOX и модификации А/О, А,Ю и UCT (рис. 6).

Существуют и многие другие технологические схемы (рис. 7).

Возможно удаление биогенов в- параллельных аэротенках (схема BIO-DENIPHO) или совмещение химических и биологических методов (схема PHOSTRIP), показанных на рис. 8.

^ Сточные Анаэробная Аноксидная Аэробная Аноксидная Аэробная

воды * зона зона зона зона зона

вторичный

отстойник -

Очищенные

сточные

воды

внутренняя рециркуляция циркуляция ила

избыточный ил

Сточные Аназ{ « эбная « Аэ обная зо оксид» ia ая вторичный отстойник Очищвнны^

воды* сточные

Сточные.

воды

Анаэ[ обная зс <а

циркуляция ила

А» эксид* зона

Аэробрая оксидная зона

избыточный ил

Вторичный отстойник

внутренняя рециркуляция

Ч/

Очищвнны^

сточные ВОДЫ

циркуляция ила рещркуляция1 рециркуляция 2

избыточный ил

Сточные Анаэробная зона Аноксидная зона Аноксидная зона Аэробная зона Вторичный отстойник Очищенные

воды сточные

циркуляция ила избыточный ил

Рис. б. Технологические схемы: 1 - Bardenpho; 2 - А/О; 3 - А;/0,4 - UCT

На эффективность биологического удаления азота и фосфора в системе очистных сооружений влияет множество факторов: количество и состав органических веществ; нагрузка и возраст активного ила; эффективность работы вторичных отстойников; температура; видовой состав микроорганизмов; содержание нитратов и кислорода; равномерность поступления стоков и мн. др. Колебания перечисленных параметров и обеспечение необходимых условий протекания технологических процессов требуют тщательного слежения, четкой и исправной работы точной контрольно-измерительной аппаратуры и автоматического управления, что часто не обеспечивается и снижает надежность работы сооружений. 1

Множество существующих физико-химических и биологических мето- ,

дов удаления из сточных вод биогенов и огромное разнообразие модификаций технологических схем превращают выбор экономически обоснованной ^ и экологически эффективной технологии в каждом конкретном случае в самостоятельную задачу. Усилия, как правило, направлены на поиск экономически выгодного и технологически надежного способа при заданных требованиях к качеству очистки или к составу очищенных сточных вод, которые не отражают реакцию водоема на сброс очищенных стоков. Реальная экологическая эффективность выбранных технологических схем, т.е. соответствие сброса биогенов требованиям водоемов-приемников сточных вод (их экологическому резерву) часто остается вне внимания инженеров-технологов.

Поступление сточных вод -г~

Окисление ¿Первичный^ Нитрифи- Вторичный сточные воды (

углерода ..... Н отстойник 1-ж * кация отстойник

докуляция ила

црфкуляция ила

»избыточный ил ♦

Схема с выделенный процессом нитрификации

■ избыточный ил ♦

Поступление сточных вод

• метанол или другой ! источник углерода

Дежтри- Аэриро- Втор№ный

фисация вание отстоиник

Очищенные сточные воды

рециркуляция ила рециркуляция ила

Схема с выделенным процессом денитрификации

рециркуляция ила

Поступление сточных вод

Окисление углерода — А А Окисление * углерода и нитрификация

Аэрироаате + — Дештри- — фикация

сточные воды (

,1 вторичный 1 отстойник

^избыточный ил

Симультанная денитрификация в циркуляционном аэротенке

Рис. 7. Другие технологические схемы удаления биогенных веществ

Кроме того, использование любых технологических схем очистки сточных вод не гарантирует предотвращения эвтрофирования, так как процесс зависит не только от концентрации биогенов но и ряда других факторов, и ^ требует системного подхода. В то же время, в ряде случаев глубокое удале-

ние биогенов не требуется, а иногда и нецелесообразно как с экономических •( • позиций, так и с позиций водопользования.

Действующие в настоящее время директивно установленные нормативы сброса азота и фосфора обычно не соответствуют реакции конкретной водной системы и часто приводят к необоснованно высоким капиталовложениям. Реализация дорогих и энергоемких технологий оправдана только в случае, если сточные воды являются единственными или основными поставщиками биогенов.

Чрезвычайно важно найти пути для оценки экологически допустимых концентраций биогенных веществ в поверхностных водах, соответствующих экологическому резерву конкрентного водоема, который является наиболее адекватным критерием для оптимизации экологически эффективных и эко-

номически выгодных инженерно-технических средств предотвращения эвт-рофирования, т.е. принятия оптимальных решений для того, чтобы сбалансировать систему "водоем - степень очистки - технологическая схема".

1 Фаза 1

Фаза 2

ов. св

Фаза 3

Азробн

ОВ СВ

2 Поступление

сточных сточные

вод Аэрогенк Вторичный воды

отстойник

Иловая вода после химического осаждения фосфора-*

^Химический осадок

Рис. 8. Технологические схемы В/О-ОЕМРНО (1) и РНОЗТШР (2): СВ - сточные воды;

ВО - вторичный отстойник; НС - насосная станция; ЦАИ — циркулирующий активный ил; ОВ-очищенная вода

В ряде случаев вынос биогенов из диффузных источников составляет львиную долю (до 90 %) поступления их в водный объект. Так, Польша занимает лидирующее положение по выносу биогенов с сельскохозяйственных угодий в Балтийское море. В данной ситуации очистка городских сточных вод не может исправить положение. В этих случаях большое значение приобретают организационно-хозяйственные мероприятия, рациональное пла-

26

нирование сельскохозяйственных производств, учет экологических последствий при ведении агротехнических работ (сокращение использования удобрений, разумное размещение животноводческих ферм, пашен и др.), что обозначено в целой серии Рекомендаций Хелкома.

Наиболее эффективными инженерно-техническими мероприятиями по ограничению поступления биогенов с поверхностным стоком являются: строительство комплексных водоохранных сооружений (пруды-накопители, поля орошения, буферные и рыбоводные пруды, очистные сооружения и др.); создание искусственных гидрографических сетей (ИГС), лесозащитных насаждений, буферных водоохранных зон и др. (рис. 9).

Рис. 9. Системы удаления биогенов из поверхностного стока: А - комплекс водоохранных сооружений; Б - опоясывающий ров вокруг озера: 1 — свиноводческий комплекс; 2 — система очистных сооружений; 3 - завод торфокомпостов; 4 - накопитель осветленных стоков; 5 - смеситель; б - поля орошения; 7 - буферные пруды;

8 - рыбоводные пруды; 9 - озеро (водохранилище, река ■ др.)

В европейских странах в последние годы наблюдается устойчивая тенденция возвращения к усовершенствованным, достаточно эффективным и выгодным "полунатуральным" или экологическим технологиям для удаления биогенов как из сточных вод, так и поверхностных стоков. Экотехнологии основаны на способности естественных экосистем к разложению и удалению из воды загрязняющих веществ в результате механических, физико-химических, биохимических и биологических процессов. Преимуществами этих технологий являются значительно меньшие вторичные Негативные эффекты и возвращение биогенов в природные биогеохимические циклы (рис. 10).

Орошение стачными водами

Орошение

®

Регуляция поступления воды

@

........... -■/■•• & * $ * / * А

4 Изолированное дно Неизолированное лно

Неизолированное дно

Рис. 10. Экогехнологии для изъятия биогенов: А - поля орошения с медленной фильтрацией воды; В - фильтрация н сток воды с наклонной плоскости;

С — болотистые территории с изолированным (1) и неизолированным дном (2), используемые для очистки дождевых стоков

Для ограничения поступления биогенов в водоемы с дождевыми водами с урбанизированных территорий в европейских странах, помимо традиционных методов очистки, разрабатываются новые подходы к использованию дождевых вод как элементов городского пейзажа в виде фонтанов, ак-вапарков, площадок для игр и других компонентов городской архитектуры.

Такие проектные решения позволяют снижать гидравлическую nai руз-ку на очистные сооружения, экономить воду, возвращать в естественный круговорот биогены н восполнять запасы подомных вод.

В практике существует опыт различных мероприятий по рекультивации уже эвтрофированных водоемов, которые могуг быть использованы и как превентивные меры. Основными из них являются: гидротехнические сооружения с целью упучшення гидродинамики вод (промывание, увеличение про-точности и водообмена; изменение морфометрии дна и береговой линии и др.); удаление донных отложений, растений, отлов рыб, аккумулирующих биогены; аэрирование вод гиполимниона (придонных горизонтов воды), для чего создаются аэраторы различных конструкций (рис. 11).

Таким образом, существует множество методов, способов и технологий для снижения внешней и внутренней нагрузки биогенных веществ на водоемы и водотоки. Но само по себе снижение концентраций биогенных веществ в поверхностных водах не всегда может предотвратить эвтрофирование (а иногда вызывает и нежелательные последствия), которое определяется комплексом и других, не менее важных климатических, гидрографических, мор-фометрических, антропогенных и других факторов. Поэтому решение проблемы охраны водоемов от антропогенного эвтрофирования, в том числе, и о необходимости и степени очистки сточных вод, требует системного подхода и учета региональных особенностей водного объекта. Важными звеньями в системе мероприятий являются: 1) определение удельного веса различных естественных и антропогенных источников и 2) разработка научных основ и методологии оценки экологического резерва (емкости) водоемов и водотоков, что необходимо для научного обоснования расчетов допустимых нагрузок биогенных веществ и планирования инженерно-технических мероприятий. Один из возможных подходов к оценке резервов водоемов представлен в следующей главе.

Пятая глава посвящена разработке концепции экологического нормирования загрязняющих веществ и совершенствованию методологии инженерных расчетов допустимых биогенных нагрузок. В начале главы рассмотрены наиболее известные математические модели эвтрофирования (Флеминг А., 1939; Винберг Г.Г., 1966; O'Connor D.I., 1970; Dillon R.I., 1975; Сергеев •Ю.Н., 1977; Vollenweider R.A., 1976, 1979, 1980; Sonzogni W.C., 1981; Zdanowski В., 1982; Меншуткин В.В., 1994; Савчук О.П., 1989, 2003 и др.). Американское агентство охраны окружающей среды, например, для расчетов допустимых и опасных нагрузок фосфора для озер рекомендует уравнения Волленвейдера P.A.:

LAP - ) = 25:06 и1 (Р . ) = 50;06, (17)

*> оош пv оощ '

где Lh v\'Lu - допустимая и опасная нагрузка фосфора, мгР/м-год. г - средняя глубина, м. 25 - коэффициент предельной нагрузки для олиготрофно-мезотрофных водоемов. 50 - то же дня мезотрофно-эвтрофныч водоемов

Отведение звтрофных вод из гиполимниона с помощью сифона

Аэрирование без нарушения стратификации вод Рис. 11. Сооружения для рекультивации водоемов

В России и Польше разработано также достаточно много математических моделей водных экосистем, обычно построенных в виде системы дифференциальных уравнений, совмещающих описание некоторых гидродинамических и биологических (фотосинтеза, например) процессов. Однако, эти модели не нашли широкого применения, очевидно, ввиду их сложности.

Все рассмотренные модели имеют некоторые общие недостатки, основные из которых} по мнению автора, следующие-

1. Используемые в качестве отклика экосистемы показатели (концентрация

хлорофилла "а", численность и биомасса водорослей, прозрачность воды и др.) неадекватно описывают физическую сущность процесса эвтрофирования и характеризуют лишь скорость продукции органического вещества, в то время как эвтрофирование определяется соотношением скоростей продукционных и деструкционных процессов.

2. Прозрачность воды не может служить показателем трофического

состояния, так как часто снижается не только при "цветении", но и при замутнении воды вследствие шторма, гидростроительства, дноуглубления, свалок и т.д.

3. Нагрузки биогенных веществ (основная независимая переменная) не всегда

приводят к эвтрофированию, которое зависит от совокупности региональных факторов: климата, гидродинамики, морфометрии водоема, состава воды, особенностей биохимических процессов и др.

4. В моделях не учитывается внутренняя нагрузка.

5. Все модели разработаны, в основном, для замкнутых систем (озер).

В диссертации на примере Невской губы разработана статистическая модель эвтрофирования, основанная на других принципах:

- максимально возможная простота при оптимальной адекватности;

- в качестве основных входных данных (независимых переменных) использовались не нагрузки, а концентрации в воде биогенных форм азота и фосфора, интегрирующие поступление их как от внешних, так и от внутренних источников;

- за основные параметры, определяющие состояние трофности . водоема, приняты: концентрации минеральных форм фосфора

и азота, температура воды, глубина водоема и скорость течения;

- ответная реакция регистрировалась по интегральному показателю ITS,.

Для оценки роли отдельных факторов в эвтрофировании и выбора приоритетных, проверяли предварительно наличие корреляции между главной зависимой переменной (ITS) и каждым фактором на основе банка данных натурных исследований за многолетний период. Некоторые результаты корреляционного анализа представлены в табл. 4 и на рис. 12.

Таблица 4

Зависимость трофического состояния (ITS) от основных абиотических факторов

Абиотические факторы (входные данные} Коэффициент корреляции Уравнения

Концентрация минерального фосфора (Рм], мг(п 0.865 ITS = 7,2924 + 14,538 (Рм)

Суммарная концентрация минерального азота [Мм], мг/л 0,829 ITS = 6,9920 * 0,6845 [Nm]

Температура воды °С 0,753 ITS = 5,2825 + 0,1751"»

Глубина водоема Н. м -0.837 1TS= 8.6163 - 0,1948 Н

Скорость течения V, см/с -0.791 ITS= 8,3252 - 0,0418 V

Прозрачность, м 0,273 —

При исследовании зависимости ITS от прозрачности, как и следовало ожидать, тесной корреляции не установлено (гп= 0,27), так как снижение прозрачности было обусловлено не "цветением", а антропогенной деятельностью.

Проведенный корреляционный анализ подтвердил, что эвтрофирование зависит не только от концентрации биогенных веществ, но в значительной степени определяется глубиной, скоростью течения и температурой воды, а входные данные для модели выбраны обоснованно. Наличие тесной линейной парной корреляции между ITS и входными параметрами позволяет использовать в качестве модели эвтрофирования линейное уравнение множественной регрессии:

К + [PJ + *2[NM] + *з Я+кА К +V, (18)

где [NM], [Рм] - концентрации минеральных соединений азота и фосфора, мг/л; Я - глубина, м; V - скорость течения, см/с; t - температура воды, °С; кп-к. - эмпирические коэффициенты.

На основе базы данных многолетних наблюдений для условий Невской губы на ЭВМ были получены коэффициенты уравнения (г =0,89, 62=0,043):

ITS = 8,2752+4,1664[Рм]+0,0168[N,^-0,0740//-0,0192 F+0,0013/ (19)

Численные значения коэффициентов, одновременно со служебной ролью, определяют и степень влияния на эвтрофирование каждого отдельного фактора.

Верификация модели была выполнена для нескольких районов Невской губы и показала, что расчетные значения ITS отклонялись от эмпирических не более 2 %; среднее отклонение составило 0,8 %.

На основе тех же подходов была получена модель эвтрофирования Копорской губы:

ITS = 6,817 + 0,0161- 0,149//+ 0,023 (P^J +0,001 [NJ (20)

■ г

X >

ю

/rs вв

В.8

8.4

»2

80

7 в

7 в

7.4 *

72

7.0 0 01

ITS в,в

в,« к

8.4

»,2

в.о

7.8)

I

7,в; 7.4 7.2 7.0 -

ITS = 7,2924 * 14,538 * РМ_МО Wtp koretajl - ,SM85

0.02 0,03 0,04 0,06 0.06 0.07 0,0« 0,08 0,10 [PJ, Mrftl

ITS «8.8183- 1848'Н_М Wtp korrtacjl > -.ejea

ITS 8,8

8.6

8,4

8,2

8,0

Т.»

7.6

7,4

7.2

7.0

ITS 8.8

8.8

8.4

8.2

8.0

7,8

7.8

7.4

7.2

7Л

ITS » 8,0920 ♦ .88448 ' NM_NG Wtp. К0НЙК$ ■ .82821

0,8

1,0

1,4

1.8

2.8

3.0 [NJ, мг/л

ITS « в »252 • ,0418 * W>p.<iomlB<#--79i:i

v.

_ ч.

\

20

30

40 V,tM/с

Рис. 12. Зависимость трофического состояния Невской губы (ITS) от основных абиотических факторов: [Рм], |NMJ,

глубины (Д) и скорости течения (У)

Полученные модели позволяют решать ряд прикладных задач: прогнозировать развитие процессов эвтрофирования, выполнять расчеты допустимых биогенных нагрузок, обоснованно выбирать варианты инженерных мероприятий и др.

В данной работе модель была использована для расчетов экологически допустимых концентраций (ЭДК) азота и фосфора в поверхностных водах, на основе которых разработана методология расчетов экологического резерва (ЭР) водоема, экологически допустимых биогенных нагрузок (ЭДН) и экологически допустимых сбросов (ЭДС) биогенных веществ со сточными водами. Все расчеты были выполнены на примере Невской губы, но методология может быть пригодна и для других водоемов и других загрязняющих веществ.

Теоретическим обоснованием всех расчетов была концепция нормативного обеспечения экологической безопасности поверхностных вод.

В настоящее время широко распространен подход к очистке сточных вод с позиций наилучших имеющихся технологий -ВАТ (Best available technology), а нормативные требования предъявляются по принципу "end of pipe", т.е. к сточным водам на "конце трубы". Но этот подход не дает гарантий безопасности ни для человека, ни для экосистемы, также как и действующие санитарно-гигиенические ПДК. Иногда глубокое удаление биогенов (в соответствии с В А Т) может приводить к парадоксальным результатам. Известен случай (озеро в Швеции), когда снижение сброса фосфора со сточными водами затормозило эвтрофирование и снизило рН. Подкисление воды, в свою очередь, привело к растворению накопившихся в донных отложениях соединений ртути, что сделало воду токсичной. Снижение трофности может приводить и к падению рыбопродуктивности. Кроме того, В А Т, как правило, дорогие и энергоемкие технологии, которые могут порождать другие экологические проблемы: загрязнение атмосферы С02 (парниковый эффект), SOx (кислотные дожди); загрязнение наземных территорий и др. Поэтому задача регулирования эвтрофирования состоит не в максимальном снижении концентрации биогенов, а в регулировании трофического состояния до оптимального для данного водоема уровня.

Для'решения этой задачи необходимы определенные критерии. Такими критериями могут быть экологические нормативы (ЭДК) биогенных веществ и экологический резерв (ЭР) водного объекта.

Экологические нормативы принципиально отличны от санитарно-гигиенических и рыбохозяйственных ПДК:

- Цель санитарных и токсикологических норм и регламентов -охрана здоровья населения и отдельных популяций живых организмов. Задача же экологического нормирования - обеспечение экологической безопасности водных систем в целом, в том числе и здоровья человека.

S - «Методология, применяемая для разработки гигиенических ПДК,

J ', i 34

основанная на экстраполяции экспериментальных данных на водоемы, на которую опираются медицинская и ветеринарная токсикология, непригодна для выработки экологических нормативов, так как сохранение экологического равновесия определяется не индивидуальной реакцией тестовых организмов, а развернутой во времени и пространстве реакцией Rcero сообщества. И поскольку экосистема водоема не эквивалентна организму, то и проблема экологического нормирования должна решаться на надорганизменном уровне.

- Требования человека к качеству воды не зависят от климата, ландшафта и других региональных особенностей, а нормальное функционирование водных экосистем при одних и тех же нагрузках существенно зависит от всей совокупности природных факторов локального и регионального масштабов.

Поэтому экологические нормативы должны разрабатываться на локальном и региональном уровнях, обеспечивая тем самым экологическое равновесие в глобальном масштабе.

ЭДК - это экологически допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде водных объектов, не нарушающие природные механизмы саморегуляции водных экосистем, т.е. не приводящие к нарушению естественного экологического равновесия.

Главная задача экологического нормирования - сохранение установившегося в биосфере экологического равновесия и механизмов саморегуляции экосистем при антропогенных воздействиях. Применительно к гидросфере это, в первую очередь, относится к наиболее очевидному нарушению равновесия - антропогенному эвтрофированию.

Расчеты ЭДК основывались на уравнении (18). Задавая нормативные для данного водоема значения интегрального показателя "ITS"", можно записать:

ITSч >к0 + kJL Рм] + *,[NM] -k}H-kAV+ k5t, (21)

где обозначения те же, что и в (18).

Тогда ЭДК(РМ) и ЭДК(ЫМ) можно рассчитать по формулам:

ЭДК(РМ) = (22)

ЭДК^мЭфгс"-kQ)-kx[?M} + kzH+kAV-k5i\lk2 (23)

Для Невской губы формулы (22) и (23) принимают вид:

ЭДК(РМ) = 0,0178 Ц + 0,0046-К- 0,004[NJ - 0,00031 - 0,066 (24) 3AK(NM) = 4,4 Я + 1,143-K-248[PJ-0,077 i- 16,38 (25)

Рассчитанные по средним многолетним данным (1980-1990 гг.) значения ЭДК азота и фосфора для Невской губы представлены в табл. 5.

Таблица 5

Экологически допустимые концентрации (ЭДК) фосфора и азота в Невской губе

Район Невской губы Параметры уравнения (входные данные) ЭДК. мг/л

1Рм). мг/л [NM], мг/л н, м V, см/с "С Г» 1 м п ГООЩ "М

Вся акватория 0,016 0,659 4.0 12,9 13.9 0,057 0.062 10,92

Вся акватория по данным 2001 г. 0,010 0.371 4.0 12.2 14,0 0,056 0.060 11,56

Северная прибрежная зона 0,021 0.922 3.4 9,6 13.9 0,031 0.036 3,27

Район выпуска сточных вод Северной станции аэрации (ССА) 0,016 0,389 3.3 8,8 14,8 0,027 0,032 3,09

Центральная транзитная зона 0,011 0,481 5.9 20.5 13,4 0,127 0.130 29,2

Район выпуска сточных вод Центральной станции аэрации (ЦСА) 0,016 0,757 3.2 20.9 13,2 0.080 0,084 16.6

Юго-восточная часть: выпуск Красносельской станции аэрации (КСА) 0.019 0,798 3.1 7,7 14,1 0,017 0,023 0,265

Этот же подход был использован для оценки ЭДК других районов Балтийского моря: залива Залер (ЭДК(РМ) = 0,014 мг/л, ЭДК(ЫМ) = 0,9 мг/л); Нарвского залива (ЭДК(РМ) = 0,01 мг/л, ЭДК(ИМ) = 0,12 мг/л) и Копорской губы (ЭДК(РМ) = 0,01 мг/л, ЭДК(ЫМ) = 0,15 мг/л).

Расчеты ЭДК фосфора и азота в Невской губе по данным 2001 г. показывают, что состояние водоема за 10 лет практически не изменилось.

В настоящее время методов, позволяющих оценить экологический резерв водоема, а, следовательно, и экологически допустимые нагрузки загрязняющих веществ, не существует. При проектировании очистных сооружений допустимую к сбросу концентрацию вещества в сточных водах (ДК) и предельно допустимый сброс (ПДС) рассчитывают на основе их ПДК в контрольном створе с учетом кратности разбавления по формулам:

ДК, = (ПДК - CJ п + С;, или ДК, = п ПДК, - С^ (и-1), (26)

ПДС = ДК Qa, (27)

где ДК, - допустимые концентрации (-того вещества в сточных водах, г/м5; ПДК, - предельно допустимая концентрация г-того вещества, г/м"'; С^ - фоновая концентрация /-того вещества, г/ м1; и - кратность разбавления; Qa-расход сточных вод, м'/сут.

При эвтрофировании объектом водопользования (контрольным створом) следует считать всю экосистему водоема.

Расчет экологического резерва (ЭР) водоема относительно биогенных веществ на примере Невской губы выполнен впервые. При допущении, что dCI dt = 0, в первом приближении можно записать:

ЭР = (ЭДК,-CJQ ЮЛ (28)

где ЭР - экологический резерв водного объекта, т/сут, ЭДК - экологически допустимая концентрация /-того вещества, г/м'; Сп - концентрация /-того вещества в воде водоема, г/м\ {Р — суммарный расход воды, м'/сут.

При оценках экологически допустимых нагрузок (ЭДН) следует исходить из условия: ЭР > ЭДН

Поскольку общая нагрузка поступает из разных источников, то можно принять:

ЭРщ-- М(ств)+^(1Ю«ст) + ^Л>ечист) + МрИф) + М(Пр, (29)

где ^ •)' «>' ^(реч,, *^(рекр)' •><„> - нагрузки, поступающие соответственно со сточными водами, поверхностным стоком, речным стоком, от рекреации и из прочих источников; кр кр -

коэффициенты, характеризующие долевое участие (квоту) каждого источника.

Вначале рассчитали общий экологический резерв, исходя из известных данных:

- 2нг=б(р) + е0 = 21б 106м3/сут + 2,5 106м3/сут. = 218,5 10бм3/сут, где (21й — суммарный расход воды в Невской губе, ()—средний многолетний расход воды, поступающий в Невскую губу из всех рукавов р. Невы; Q<¡ — расход сточных вод, поступающих в Невскую губу;

- ЭДК приняты равными: ЭДК(ро6о0 = 0,062 г/м3, ЭДК(Ры) = 0,057 г/м3, ЭДК(Ки) = 10,9 г/м3;

- концентрации биогенов в воде водоема (с учетом внутренней нагрузки) равны: С^ = 0,020 г/м3; С<Ри) = 0,016 г/м3; С#<) = = 0,66 г/м3.

В целом для Невской губы в современных условиях экологический резерв (ЭР), а, следовательно, и экологически допустимые нагрузки (ЭДН) для фосфора и азота составили: ЭРщ.^ = 9,18 т/сут; ЭР]{г(Рц) = 8,96 т/сут; ЭР^, = = 2237 т/сут.

На основании литературных данных для Санкт-Петербурга были приняты значения коэффициентов кх-к} в формуле (29) для азота и фосфора:

ЭР»-« = 0,60-/(СТ1) + 0,15У(повсг) + 0,20У(речнст) + 0,0и(рйф) + 0,04У(пр) (30)

ЭРнг(к, = 0,2и(ств) + 0Щма) + 0,38^, + 0,01^, + 0,06^, (31)

По формулам (30) и (31) рассчитали квоты допустимых нагрузок биогенов, поступающих из перечисленных выше источников (табл. 6).

Экологически допустимый сброс (ЭДС) биогенных веществ со сточными водами не должен превышать квоты для сточных вод, т.е. ЭДС < ЭР(сг в).

В настоящее время (на уровне 2002 г.) с очищенными и неочищенными сточными водами в Невскую губу поступает 5,37 т Р/сут, что составляет 97 % от экологического резерва водоема. Количество азота, поступающего со сточными водами, составляет лишь 39,5 т Ы/сут или 8,5 % от экологической емко-' сти водной экосистемы. Это хорошо согласуется как с литературными данными, так и сданными наших более ранних исследований.

Таблица 6

Допустимые нагрузки биогенов (ЭДН,), поступающие в Невскую губу из разных источников

Источник Поступление, % ЭДН/ = ЭР„ т/сут

Фосфор Азот Фосфор Азот

ынТСвии г' "рЯыыСДр1Бв|!КЬ!8 плиииа ЙПИц 60 21 5,51 Л7ПГ)

Поверхностный сток с населенных пунктов, сельскохозяйственных угодий и других диффузных источников 15 34 1.38 760,0

Речной сток 20 38 1,84 850,0

Рекреация 1 1 0.09 22,4

Прочие источники 4 6 0,36 134,2

Исходя из ЭР(сгв), рассчитаем концентрации фосфора и азота в сточных водах, допустимые к сбросу в водоем (Спрд):

СпрЛ = ЭР(ств)/!2о,мг/л (32)

где Ql¡ - расход сточных вод, м'/сут.

Рассчитаем также ПДС по уравнениям (26) и (27):

ПДС=[»ЭДК-Сф(«-1)Ш0.

Сравнение допустимых концентраций биогенов в сточных водах (ДК), ПДС и нормативов Хелкома с величиной С и ЭДС представлено в табл. 7.

Таблица 7

Сравнение ПДС и ЭДС для условий Невской губы

Биогенный элемент мг/л ДКс*. мг/л Норматив Хелкома (ДК), мг/л ЭДС, т/сут ПДС. т/сут

Фосфор (Р) 2,2 1,6 1.5 5.5 3,6

Азот(N) 188,0 70,0 20,0 470,0 172,4

1 ДКсг - допустимая концентрация биогенного элемента в сточной воде, рассчитанная по уравнению (26)

Однако, проблема заключается в том, что хотя в целом экологический резерв Невской губы и превышает фактические нагрузки биогенных веществ, места выпусков сточных вод некоторых станций (CCA, КСА и др.) находятся в прибрежных зонах, экологическая емкость которых значительно ниже резерва водоема в целом, в силу различий расходов, гидродинамических, морфометрический и других природных условий. Для дифференцированной оценки расходов воды в отдельных районах акватории воспользовались приемом, предложенным P.A. Нежиховским. Вся Невская губа разделена на пять параллельных зон (полос), вытянутых с востока на запад в направлении господствующего стокового течения (рис. 13).

Рис. 13. Продольные зоны (1-У) в Невской губе с однородным режимом колебания растворенных веществ: I-северная прибрежная зона, ограниченная с юга изобатой 1,5 км; II —северная часть Невской губы между прибрежной зоной и Морским каналом; Ш - Морской канал; ГУ - южная часть Невской губы между Морским каналом и южной прибрежной зоной; V — южная прибрежная зона, ограниченная с севера изобатой 1,5 км

Соотношение расходов воды в каждой зоне 0.) к общему расходу <2^. дано в табл. 8.

Таблица 8

Относительные расходы воды в пяти выделенных зонах Невской губы

Зона а/ог ft, млн. м3/сут

1 0.01 2,18

И 0,58 126,71

III 0,10 21,85

IV 0.30 65,54

V 0,01 2.18

Рассчитаем теперь экологический резерв водного объекта относительно фосфора и азота в местах выпусков основных очистных станций г. Санкт-Петербурга (ЦСА, CCA, КСА) - табл. 9.

Таблица 9

Экологический резерв водоема и фактический сброс биогенов от основных очистных станций г. Санкт-Петербурга

Район выпуска сточных вод Р.т/сут N. т/сут С(р), мг/л С(N). мг/л Доочисгка

ЭР Факт. сброс ЭР Факт сброс Cnpja Сфзл Спрд Сфап по фосфору по азоту

Северная Lidn- ция аэрации (CCA) 0,02 0,41 5.89 5,20 0,032 0,67 9,33 9.3 95 % не нужна

Центральная станция аэрации (ЦСА) 3,19 1,85 272.4 12,60 2,12 1,23 182.0 9.4 Ненужна ненужна

Красносельская станция аэрации (KCA) нет 0,14 нет 0,82 0.0 2,0 0,0 39,0 100% 100%

Таким образом, в Невской губе валовый сброс со сточными водами как фосфора, так и азота не превышает экологического резерва водоема. Но сброс биогенов в прибрежные зоны превышает компенсационные возможности этих частей акватории, экологический резерв которых уже превышен поступлением биогенов из других источников, что и приводит к угрожающей эвтро-фикации прибрежных вод. Если бы выпуски сточных вод были направлены в транзитную зону (в Корабельный и Галерный фарватеры), как было рекомендовано еще в 1911-1913 гг. проф. Г.В. Хлопиным и в 1961 г. проф. Н.Ф. Федоровым, то необходимости доочистки сточных вод от биогенов не возникло бы.

Оценка экологического резерва конкретного водного объекта (Невской губы) позволяет сделать вывод о том, что можно избежать дополнительных затрат на очистку сточных вод от азота. А экономический эффект от предотвращенного ущерба даже в этом случае более чем в два раза больше (29,7-106 у.е.), чем при традиционных подходах (12,6106 у.е.).

Для предотвращения эвтрофирования Невской губы и других водных объектов необходим системный подход и разработка комплекса мероприятий, направленных на регулирование поступления биогенов в пределах ре- 1 зервов водоемов, не только от сточных вод, но и из других источников.

Все предложенные методы расчетов ЭДК, ЭР, ЭДН и ЭДС биогенных веществ в Невской губе могут быть использованы для других водоемов и для I

широкого спектра загрязняющих веществ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

I. Анализ состояния проблемы показал, что несмотря на существующие во всех странах стандарты, многообразие систем оценок и классификаций, качество поверхностных вод во всем мире постоянно ухудшается. В XXI столетии пресные воды могут стать таким же стратегическим ресурсом, как нефть в XX веке.

2. Одной из главных причин прогрессирующего ухудшения качества поверхностных вод является нарушение функций водных экосистем под воздействием человека. Наиболее очевидное проявление экологического дисбаланса - антропогенное эвтрофирование, приводящее к вторичному загрязнению природных вод, потере ими ресурсной ценности и помехам практически при всех видах водопользования. Антропогенное эвтрофирование возникает при избыточной для конкретной водной системы нагрузке биогенных веществ.

3. Существующие методы расчета биогенных нагрузок не учитывают внутренние нагрузки водоемов. В диссертации разработаны теоретические и методологические основы расчета внутренних биогенных нагрузок, поступающих от донных отложений. Предложенная методология апробирована на примере Невской губы и восточной части Финского залива и может быть использована для других водоемов.

4. Выполнены поиск и разработка новых интегральных показателей трофического состояния водоемов. Предложены три показателя, которые рассчитываются по результатам гидрохимических измерений: редокс-потенци-ап - Eh, уровень трофности - LT (Level of trophical state) и индекс трофического состояния - ITS (Index of trophical state). Теоретически, экспериментально и эмпирически доказаны преимущества показателя ITS, которые делают экологический мониторинг более достоверным, простым и дешевым, что позволило получить патент на новый способ оценки экологического состояния водоемов.

5. Результаты обобщения и анализа опыта инженерно-технических мероприятий по предотвращению антропогенного эвтрофирования показали:

- Разработанные к настоящему времени меры сводятся, в основном, к созданию водоочистных технологий, инженерных сооружений и строительных систем для ограничения поступления в водоемы соединений азота и фосфора.

- Множество существующих физико-химических и биологических методов удаления биогенов из сточных вод и огромное разнообразие различных модификаций технологических схем превращают выбор экономически выгодной технологии в каждом конкретном случае в самостоятельную задачу.. В качестве базовых технологий используются схемы типа BARDENPHO, PHOREDOX, PHOSTRIP и наиболее распространенные модификации А/О, А2/0 и UCT. Однако, реальная экологическая эффективность используемых технологий, т.е. соответствие сброса биогенов экологическому резерву водоема - приемника сточных вод, остается вне внимания инженеров-технологов.

- В случае поступления биогенных веществ из рассеянных диффузных источников эффективными инженерно-техническими мероприятиями являются: устройство комплексных водоохранных сооружений; формирование искусственных гидрографических сетей (ИГС); создание

прибрежных буферных и водоохранных зон и др.

- В европейских странах наблюдается устойчивая тенденция возвращения к усовершенствованным эффективным и выгодным "полунатуральным" или экологическим технологиям удаления азота и фосфора из сточных вод (буферные, рыбоводные и другие биологические пруды, поля орошения и фильтрации, болотные земли и др.).

- Для ограничения поступления биогеноя с дождевым стоком с урбанизированных территорий в европейских странах, помимо традиционных методов, разработаны новые подходы к использованию дождевых вод как элементов городского пейзажа в виде фонтанов, аквапарков, площадок для игр и других компонентов городской архитектуры, которые позволяют снизить гидравлическую нагрузку на очистные сооружения, экономить воду, восполнять запасы подземных вод и др.

- Мероприятия по рекультивации уже эвтрофированных водоемов (гидротехнические сооружения для увеличения проточности и водообмена, аэрация глубинных вод, удаление донных отложений и макрофитов, акклиматизация растительноядных рыб и др.) могут использоваться также как превентивные меры.

6. Результаты исследований показали, что снижение концентрации биогенов в поверхностных водах не единственная и не всегда эффективная мера борьбы с антропогенным эвтрофированием, которое зависит также от комплекса не менее важных климатических, гидродинамических, морфометри-ческих, антропогенных и других региональных факторов. В ряде случаев глубокое удаление биогенов приводит к излишним затратам, а иногда и нецелесообразно как с экологических позиций, так и с позиций водопользования. Поэтому предотвращение антропогенного эвтрофирования и достижение экологически эффективного и экономически выгодного результата требует системного подхода, включающего оценку экологического резерва водного объекта, который является наиболее адекватным критерием для научного обоснования инженерных расчетов допустимых биогенных нагрузок и оптимизации водоохранных мероприятий.

7. Разработана концепция нормативного обеспечения экологической безопасности водных' экосистем. На основе предложенного интегрального показателя трофического состояния поверхностных вод (ITS) получена эмпирическая модель эвтрофирования Невской губы, которая была использована для инженерных расчетов экологически допустимых концентраций (ЭДК) биогенных веществ.

8. Разработана не имеющая аналогов методология оценки экологического резерва (ЭР) водоема, который служит критерием для определения экологически долустимых нагрузок (ЭДН), поступающих из разных источников, в том числе и экологически допустимых сбросов (ЭДС) со сточными водами. Методология апробирована для Невской губы, но может быть использована для других водоемов.

9. Расчеты экологического резерва водоемов могут служить научным обоснованием системного подхода к охране поверхностных вод от антропогенного эвтрофирования и выбора экологически эффективных и экономически выгодных инженерно-технических водоохранных мероприятий. В области очистки сточных вод ЭР позволяет скоординировать и сбалансировать систему "водоем - степень очистки - очистные сооружения".

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Мишуков Б.Г., Протасовский Е.М., Неверова Е.В. Интенсификация работы очистных сооружений с целью снижения концентраций биогенных веществ в очищенных сточных водах // Материалы семинара в Ленинградском доме научно-технической пропаганды. -J1., 19X3. -С. 77-80

2. Федоров Н.Ф., Титова Л.Г., Неверова Е В. К вопросу о допустимом сбросе биогенных веществ //Материалы XXVIII Гидрохимический конференции -Ростов-на-Дону, 1984 -С. 139— 141

3. Мишуков Б Г., Неверова Е.В. Влияние сточных вод, содержащих биогенные вещества, на качество природных вод // Материалы VII Международной конференции "Актуальные проблемы прогнозирования и мониторинга качества воды и озонирования". -Таллинн, 1985. -С. 153-156

4. Мишуков Б.Г., Неверова Е.В. Зависимость уровня трофности Невской губы от концентраций фосфора и азота // Сб. статей "Методы очистки и очистные сооружения промышленных сточных вод". -Л., 1987. — С. 95-99

5. Мишуков Б.Г., Копина Г.И., Неверова Е В. Принципы экологического нормирования сброса биогенных веществ со сточными водами // Материалы научной конференции "Охрана природных вод от загрязнения сточными водами". -Тбилиси, 1987. - С. 38-40

6. Копина Г.И., Неверова Е.В. Научно-методические основы экологического нормирования биогенных веществ // Материалы XXIX Гидрохимической конференции. - Ростов-на-Дону, 1987.-С. 22-25

7. Неверова Е.В., Васильева Л.А, Дризовская Е Г. Экспериментальные исследования влияния нагрузок биогенных веществ не фитопланктон в Невской губе // Сб. статей "Методы очистки и доочистки сточных вод". -Л., 1988. - С. 121-126

8. Мишуков Б.Г., Протасовский Е.М., ДобрыхЯ.М., Неверова Е.В. Обоснование и выбор метода доочистки сточных вод // Материалы V Международной конференции в Краковском Технической Университете. -Краков, 1989. - С. 15-19

9. Neverova E.V. Problems of nutrient rating // Proceedings of International Conference. -Prague, 1990.-P. 112-114

10. Mishukov B.G., Neverova E.V. Ecological rating of nutrients in Neva bay // Proceedings of VII International Conference, Technical University of Tallinn. -Tallinn, 1990. - P. 35-38

11. Tsvetkova L.I., Kopina G.I., Ponomareva V.l., Neverova E.V. Ecological rating of nutrient discharge with sewage // Proceedings of Russian-Finnish International Seminar "Purification of domestic and industrial waste waters". -St.Petersburg, 1991. - P. 7-9

12. Алексеев M И., Неверова Е.В. Теоретические основы экологического нормирования в водоемах //Сб. статей "Увеличение эффективности работы водопроводных и канализационных систем". -СПб, 1991. - С 43-46

13 Alekseev M1., Neverova E.V. Theoretical base of ecological rating of contamination in natural waters//Proceedings of International Conference -Bratislava. 1991.-P 110-112

14. Цветкова Л.И , Мишуков Б Г, Алексеев M И., Копина ГИ.. Неверова Е В. Временные методические рекомендации по определению экологически допустимых концентраций (ЭДК)

фосфора в воле водоемов для расчета экологически допустимых сбросов (ЭДС) фосфора со сточными водами в целях предотвращения эвтрофирования / Ленинградский инженерно-строительный институт. -JI. -1991. -36 с.

15. Alekseev М.1., Tsvetkova L.I., Neverova E.V. Questions of ecological rating of mercury ions in water basins // Proceedings of II International Seminar "Measurement systems and Networks". -Gliwice, 1992.-P. 177-180

16. Alekseev M.I., Tsvetkova L.I., Neverova E.V. Elaboration of ecological regional standards for protection of water bodies // Proceedings of I International Conference "Environmental protection strategy standardization and control of pollution load on the marine environment". -Tallinn, 1993.-R 105-107

17. Цветкова Л.И., Неверова E.B. Основы общей экологии / Учебное пособие для студентов, часть 1. -СПб, 1993. -71 с.

18. Неверова Е.В., Цветкова Л.И., Усанов Б.П. К вопросу оценки экологического состояния водоемов по интегральным критериям // Известия Высших учебных заведений: Строительство -Новосибирск, 1994.-С. 119-123

19. Неверова Е.В. Определение экологически допустимых сбросов биогенных веществ на основе региональных стандартов // Материалы 51-й научной конференции, Государственный архитектурно-строительный университет. -СПб, 1994.

20. Neverova Е. V., Tsvetkova L I. The principles of providing the ecological security of water basins II Materialy Konferencii naukowo-technicznej "Problemy gospodarki wodno-sciekowej w gminach". -Czenstochowa, 1994.-S. 89-91

21. Neverova-Dziopak E.V., Dziopak J. The questions of ecological rating of natural water quality // Proceedings of International conference "Municipal and rural water supply and water quality". -Poznan, 1994. -S. 23-26

22 Пах. № 2050128 РФ, РОСПАТЕНТ. Способ определения экологического состояния пресноводных водоемов. / Цветкова Л.И., Неверова Е.В., Копина Г.И., Пономарева В.Н. -№5044510:20 12.1995

23. Неверова-Дзиопак Е.В. Теоретические аспекты оценки экологической нагрузки на водные объекты // Материалы международного научно-практического симпозиума "Финский залив - 96". -СПб, 1996. - С. 26-28

24. Neverova-Dziopak E.V. Some theoretical aspects of Geological rating of natural water quality // Proceedings of International congress "Challenges of Sustainable development". -Amsterdam, 1996.-P. 184-186

25. Neverova-Dziopak E.V. Estimation of ecological carrying capacity for natural ecosystems - the way towards sustainable development // Proceedings of International conference IAELP. -St. Petersburg, 1998. - P. 24-25

26. Цветкова Л И., Алексеев М.И., Усанов БД, Неверова-Дзиопак Е.В., Кармазинов Ф.В., Жукова Л.И. Экология: учебник для технических вузов. М.: АСВ; СПб: Химиздат, 1999, -488 с.

27. Неверова-Дзиопак Е.В., Дзиопак Ю. Водопроводно-канализационное хозяйство Польши в условиях политико-экономических преобразований // Материалы Международной конференции "Проблемы экологии и региональной политики Северо-Запада России и сопредельных территорий". -Псков, 1999. - С. 5-6

28 Neverova-Dziopak E.V. Ecodiagnostics of freshwaters // Proceedings of International scientific conference, MANEB. -St.Petersburg, 1999. - P. 100-101

29. Alekseev MI., Tsvetkova L.I., Usanov B.P, Neverova-Dziopak E.V., Karmazinov F.V. Scientific and methodological provisions for teaching ecology in Technical universities // Materials of VII International Forum' Natural resources of CIS States -St Petersburg, 1999 - P. 16-17

30 Алексеев M И., Цветкова Л И., Кармазинов Ф.В. Неверова-Дзиопак Е.В Обеспечение эколо! ической безопасности водоемов при сбросе сточных вод // Сб докладов СПбГАСУ "Отведение и очистка сточных вод". -СПб, 1999. - С 8-17

31. Tsvetkova L 1., Alekseev M 1, Neverova-Dziopak E.V. Questions of ecological rating of some pollutants in water basin // Materials of VII International Forum: Natural resources of CIS States. Conference Aquaterra -St Petersburg, 1999 - P. 157-158

32 Неверова-Дзиопак E В Экологическая емкость водоемов и экологически допустимые сбросы загрязняющих веществ // Сб докладов 56-й научной конференции СГТбГАСУ. -СПб, 1999.-С. 36-37

33. Цветаева Л.И, Неверова-Дзиопак Е В. Применение интегрального показателя для оценки экологического состояния некоторых водоемов Польши // Сб. докладов 57-й научной конференции СПбГАСУ -СПб, 2000. - С. 26-27

34. Tsvetkova L1, Alekseev M.I., Neverova-Dziopak E.V. Environmental monitoring of water system // Proceedings of International conference and exhibition. -St.Petersburg, 2000. - P. 168— 169

35. Neverova-Dziopak E.V. Rozwoj zronowazony w gospodarce wodno-sciekowej // Konferencja naukowa Rzeszowsko-Lwowsko-Koszycka"Aktualneproblemy bydovmictwal inzynierii srodowiska". -Rzeszow, 2000. - S 263-270

36. Neverova-Dziopak E.V. Teoretyczne aspekty oceny pojemnosci ekologicznej zbiomikow wodnych // Materialy pokonferencyjne VII Miedzynarodowej konferencji ekologicznej "Ekorozwoj gmin I terenow wiejskich w aspekcie wjescia do Unii Europiejskiej". -Brzozow, 2000. - S. 43-49

37. Цветкова Л И., Неверова-Дзиопак Е.В., Усанов Б.П. К вопросу об экологическом мониторинге транспортных коридоров // Материалы 2-й Международной евро-азиатской транспортной конференции.-СПб, 2000. - С. 213-224

38. Neverova-Dziopak E.V. Ocena stopnia wrazliwosci zbomikow wodnych // Materialy pokonferencyjne VIII Miedzynarodowej konferencji ekologicznej w Brzozowic. -Brzozow, 2001. -S. 23-28

39. Neverova-Dziopak E.V., Dziopak J. Ocena stanu troficznosci zbiomikow wodnych z wykorzystaniem kryterium integralnego H Materialy VI naukowa Rzeszowsko-Lwowska-Koszycka "Aktualne problemy budownictwa I mzynierii srodowiska". -Rzeszow, 2001. - S. 86-89

40. Dziopak J., Neverova-Dziopak E.V. О efektywnych sposobach odprowadzania wod opadowych ze zlewni miejskich // Materialy VI naukowa Rzeszowsfco-Lwowska-Koszycka "Aktualne problemy budownictwa I razymerii srodowiska". -Lwow, 2001. - S. 79-85

41. Tsvetkova L I., Alekseev M.I., Neverova-Dziopak E.V. The calculation of ecologically permissible discharge for sustainable water management II Proceedings of the Symposium dedicated to the 40" Anniversary of Institute of environmental engineering at Tallinn Technical University. -Tallinn, 2001.-P. 155-159

42. Неверова-Дзиопак E.B. Экологическая политика Польши в свете вступления в ЕЭС // Материалы Международного экологического симпозиума "Пути выхода из глобального экологического кризиса". -СПб, 2001. - С. 44-46

43. Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Неверова-Дзиопак Е.В. Экологически допустимые сбросы загрязняющих веществ в водные объекты // Материалы VI Международной конференции "Аюшерра". -СПб, 2001. -С. 186-188

44. Цветкова Л.И., Алексеев М.И., Усанов Б П., Неверова-ДзиопакЕ.В., Кармазинов Ф.В., Жукова Л.И. Экология: учебник для технических вузов. M.: АСВ; СПб: Химиздат. 2-е издание. -СПб, 2001. -552 с.

45. Dziopak J., Neverova-Dziopak E.V, Stys D. Grawitacyjno-pompowe zbiorniki retencyjne w systemach kanalizacji // Prace naukowe Instytutu inzynierii ladowej Politechniki Wroclawskiej "Infrastruktura podziemna miast". -Wroclaw, 2002. - S. 61-72

46. Дзиопак Ю, Неверова-Дзиопак E.B. Возможности модернизации канализационных систем в исторических центрах польских городов // Материалы Международной научной и инженерной конференции "Reconstruction St Petersburg". -СПб, 2002. - С. 23-28

47. Neverova-Dziopak E.V. Mozliwosci praktycznego wykorzystania kryterium integralnego

do oceny stanu trofïcznosci wod powierzchniowych "Gaz, Woda I Technika Sanitama", nr. 11/2002. -Warszawa, 2002. -S. 412-414

48. Неверова-ДзиопакЕ Экологические аспекты устойчивого развития //Докл. 60 научн. конф. профессоров, преподавателей, научн. Работников и аспирантов: СПбГАСУ. -СПб, 2003 -С 21-23

49. Цветкова Л.И., Неверова-Дзиопак Е. Экологические аспекты Концепции устойчивого развития, изучаемые в технических вузах // Сб. материалов "Роль высшей школы Санкт-Петербурга в пряпичянии концепции устойчивого развития: Межлисштл. Центр яополн. Професа образования СПбГУ. -СПб, 2003. - С. 52-57

50. Neverova-Dziopak E.V., Wajda A. Analiza stanu trofïcznosci rzeki Warty w obszarze Czestochwy / Czasopismo uczelniane "Chemia" WSP. -Czenstochowa, 2003. - в печати

51. Neverova-Dziopak E.V. Ekologiczne aspekty odprowadzania sciekow do wod poeirzchniowych // Materialy XII Konferencja naukowo-techniczna "Problemy gospodarki wodno-sciekowej w regionach rolniczo-premyslowych", Politechnika Bialostocka. - Bialostok, 2003. - в печати

Подписано к печати 10.09.2003. Формат 60x84 1/16. Бум. офсет. Усл. печ. л. 3,0. Тираж 120 экз. Заказ 218.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.

Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 5.

t2072¿

I

Введение.

Глава 1. Существующие подходы к оценке санитарного и экологического состояния поверхностных вод.

1.1. История вопроса.

1.2. Оценка качества поверхностных вод.

1.3. Классификация водоемов и водотоков по степени загрязнения в европейских странах.

1.4. Выводы.

Глава 2. Влияние антропогенного эвтрофирования на качество воды, водоснабжение и водоотведение

2.1. Причины и механизмы антропогенного эвтрофирования.

2.2. Последствия антропогенного эвтрофирования.

2.3. Внешние нагрузки водоемов биогенными веществами.

2.4. Разработка методологии оценки внутренней нагрузки водоемов биогенными веществами.

2.5. Выводы.

Глава 3. Поиск и разработка интегральных показателей трофического состояния поверхностных вод.

3.1. Исследование возможности использования видового разнообразия в качестве показателя трофического статуса водоемов и водотоков.

3.2. Разработка новых интегральных показателей эвтрофирования на основе данных гидрохимического мониторинга.

3.3. Экспериментальные исследования возможности использования интегрального показателя трофического состояния поверхностных вод - ITS.

3.4. Выводы.

Глава 4. Технические мероприятия по предотвращению антропогенного эвтрофирования.

4.1. Удаление биогенных веществ из сточных вод.

4.2. Ограничение поступления биогенных веществ из рассеянных источников.

4.3. Рекультивация эвтрофированных водоемов.

4.4. Выводы.

Глава 5. Совершенствование методологии инженерных расчетов допустимых нагрузок биогенных веществ.

5.1. Моделирование процессов эвтрофирования поверхностных вод.

5.2. Разработка эмпирической модели эвтрофирования на примере Невской губы.

5.3. Концепция нормативного обеспечения экологической безопасности поверхностных вод.

5.4. Разработка методологии инженерных расчетов экологически допустимых концентраций (ЭДК) биогенных веществ, экологического резерва водоема (ЭР) и экологически допустимых сбросов (ЭДС) биогенов со сточными водами.

5.5. Экономические аспекты проблемы.

5.6. Выводы.

Развитие водоснабжения, водоотведения, строительных систем охраны водных ресурсов; разработка теоретических и инженерных основ водохозяйственных сооружений; внедрение новых технологий водоподготовки, очистки и доочистки стоков; обеспечение рационального использования водных ресурсов; создание инженерных методов и средств сохранения их экологического благополучия; принятие организационных и технических решений при любых видах водопользования не могут быть реализованы в отрыве от исследования закономерностей внутриводоемных процессов, прогнозирования изменений качества воды и экологического состояния в водных объектах, которые являются начальными и конечными элементами водопроводных и канализационных систем.

Без изучения естественных процессов самоочищения природных вод невозможно совершенствование технологий водоочистки, которые основываются прежде всего на моделировании и интенсификации этих процессов на очистных станциях.

Задача оптимизации всех видов водохозяйственной деятельности и управления водными ресурсами, в конечном счете сводится к обеспечению устойчивого экологически безопасного состояния водных объектов, испытывающих одновременно пресс многих антропогенных воздействий и являющихся при этом важнейшими ресурсами жизнеобеспечения человека.

Поэтому любая водохозяйственная деятельность должна предваряться и сопровождаться оценкой уровня ее воздействия на водную среду, а все строительные и другие хозяйственные проекты должны иметь не только технико-экономическое, но и экологическое обоснование.

Общие запасы воды на Земле оцениваются в 1386 млн. км3. Из них пресные воды составляют только 2,5 %, из которых 70 % - ледники, а на долю поверхностных вод - самых доступных, дешевых и удобных источников водоснабжения и приемников бытовых, промышленных и поверхностных стоков - приходится всего около 0,01 % общих запасов. Между тем, в России, например, около 90 % источников водоснабжения - это пресные поверхностные воды [2б]. По утверждению вице-президента РААСН Ильичева В.А., в 21-м столетии пресная вода станет таким же стратегическим ресурсом, как нефть в 20-м веке [192].

Постоянно ухудшающееся качество пресных вод вызывает озабоченность всего мирового сообщества, что отражено в заключительных документах III саммита ООН по проблемам окружающей среды и развитию, состоявшемся в августе 2002 г. в Йоханнесбурге, который объявил 2003 год годом пресной воды. По последним данным ООН, озвученным на Международном Водном Форуме в Киото в марте 2003 г., 1,5 млрд. человек на Земле страдают от недостатка питьевой воды; 80 % всех заболеваний в мире связано с использованием воды плохого качества; болезни, переносимые водным путем, ежегодно уносят от 5 до 12 млн. человеческих жизней. Кроме того, борьба за доступ к источникам питьевой воды может являться причиной региональных вооруженных конфликтов.

Следует иметь в виду, что водоемы и водотоки - это не только ресурсы, используемые человеком, которые постепенно истощаются и загрязняются, но и системы регуляции условий жизни всех живых организмов, включая человека. Водные объекты, как и любые другие природные экосистемы, имеют кибернетическую природу, т.е. обладают мощными механизмами саморегуляции и самоочищения. И если бы человек не ломал эти механизмы перегрузками, они могли бы переработать все отходы, ибо технических аналогов, способных лучше и эффективнее работать по безотходному циклу, человечество еще не изобрело.

Специальные водоохранные мероприятия необходимы тогда, когда качество воды не соответствует нормативным требованиям, а водные экосистемы не компенсируют антропогенные нагрузки и разрушаются. Поэтому решение проблем рационального использования, управления, обеспечения экологической безопасности водных ресурсов, включая вопросы мониторинга, прогнозирования и планирования водохозяйственной деятельности, требует разработки объективных методов оценки качества поверхностных вод и нормативного обеспечения их экологического благополучия.

Между тем, существующее в настоящее время в России и других странах огромное множество подходов к оценке и классификации водных объектов, в основном с позиций использования их человеком, отличающихся количеством выделенных классов, перечнем используемых показателей качества воды, нормативными значениями этих показателей, их группировкой методами интерпретации и т.д., являются малоэффективными и не перспективными по многим причинам. Кроме того, число загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты, и соединений, вторично образующихся в самом водоеме, постоянно растет и значительно превосходит и без того непомерно большое число нормируемых и не нормируемых характеристик, используемых для оценки и классификации состояния поверхностных вод. В то же время гигиенические нормативы, разработанные в виде предельно допустимых концентраций (ПДК) загрязняющих веществ, установлены лишь в целях защиты человека и отдельных популяций организмов (как рыбохозяйст-венные ПДК, например). Они справедливы для питьевых вод, но часто не могут предотвратить разрушение биосистем надорганизменного уровня - экосистем (водных объектов), где действуют другие законы (синергизм, эмерд-жентность и т.д.). Отсутствие нормативов, обеспечивающих экологическую безопасность водоемов, как целостных экосистем, в конечном счете приводит к их ресурсной деградации, порождая тем самым проблемы и в здравоохранении, и в строительстве, и в экологии, и в экономике.

Все эти обстоятельства заставляют искать новые подходы к оценке состояния водных объектов и нормированию качества поверхностных вод.

В связи с тем, что антропогенные воздействия стали соизмеримы с естественной способностью водоемов к самовосстановлению, появляется еще нерешенная проблема количественной оценки их способности к восстановлению (самоочищению), т.е. их экологической «емкости». В свете глобальной модели устойчивого развития в области охраны водоемов эту задачу можно сформулировать как поиски инструмента для сохранения устойчивого экологического равновесия водных экосистем.

Возникает также необходимость разработки принципиально иного подхода к оценке и нормированию качества воды не только с утилитарных позиций водопользования, но и с позиций экологического благополучия водных объектов.

Например, конечная цель управления процессами формирования качества воды при сбросе сточных вод может быть сформулирована так: «Путем управления процессами водоотведения с учетом влияния источников, не поддающихся управлению, привести сброс сточных вод в соответствие с ассимилирующей способностью водного объекта. В случае необходимости воздействовать на саму ассимилирующую способность с целью ее увеличения» [81].

Каждый водоем по своему уникален. Не случайно во многих странах (Великобритания, Норвегия, Канада и др.) уже давно считается целесообразным разрабатывать нормативы для каждого водного объекта отдельно [199, 234]. Следовательно, возникает еще одна проблема - разработки методологии определения допустимых концентраций загрязняющих веществ по экологическому лимитирующему признаку вредности для каждого водоема, т.е. локальных и региональных экологически допустимых концентраций (ЭДК).

В конце прошлого века стало очевидным, что ухудшение качества поверхностных вод и потеря ими своей ресурсной ценности связаны не только с прямыми загрязнениями водных объектов, поступающими от различных источников, но и с нарушением экологического равновесия, приводящего к ломке механизмов самоочищения и появлению вторичных негативных эффектов.

Одной из главных причин деградации водных объектов является недостаточная изученность влияния деятельности человека на внутриводоемные процессы и функции биоценозов. В документах вышеупомянутого саммита в Йоханнесбурге отмечено, что за последние 30-40 лет видовое разнообразие живых организмов в поверхностных пресных водах уменьшилось почти в 2 раза, что свидетельствует о снижении устойчивости водных экосистем к антропогенным воздействиям. Наиболее очевидным проявлением экологического дисбаланса в поверхностных водах является антропогенное эвтрофиро-вание (в быту - «цветение воды»), которое во второй половине прошлого века стало проблемой глобального масштаба, поскольку последствиями этого процесса являются вторичное загрязнение воды и нарушение всех других видов водопользования.

В странах Балтийского региона эвтрофирование объявлено проблемой первостепенной важности, что следует из последних документов Хелкома.

В январе 2000 г. вступила в силу подготовленная в 1992 г. «Конвенция о защите водной среды Балтийского моря». В настоящее время Конвенцию о защите Балтийского моря подписали Германия, Дания, Европейское сообщество, Латвия, Литва, Польша, Россия, Финляндия, Швеция, Эстония. На юбилейном международном экологическом форуме «День Балтийского моря» в марте 2002 г. исполнительный секретарь Хелкома М. Остойский сказал, что во исполнение Конвенции на внеочередной встрече «Helcom Extra, 1999» определены приоритетные задачи и области первоочередных исследований: эвтрофирование; вредные вещества; влияние наземного и морского транспорта; сохранение биологического разнообразия; совершенствование нормативной и законодательной баз; гармонизация Рекомендаций Хелком с Директивами Европейского Союза и внесение необходимого вклада в европейское и международное законодательство [303]. То же утверждается Рекомендациями Хелкома и многими другими документами [126, 358, 360 и др.].

Эвтрофирование, как сказано выше, в перечне проблем поставлено на первое место, как наиболее очевидная угроза экологической безопасности и ресурсной ценности поверхностных вод. Поэтому основное внимание в диссертации уделено защите водных ресурсов именно от этого вида экологических последствий деятельности человека, особенно в сфере водопроводно-канализационного хозяйства.

Сущность эвтрофирования (гр. ей - избыточный, trophe - пища) заключается в накоплении органического вещества, фотосинтезируемого водорослями (пищевых ресурсов) при избыточном поступлении в водные объекты биогенных (питательных) веществ из антропогенных источников. Избыточная биомасса водорослей разлагается, вызывая ухудшение качества воды и нарушение всех видов водопользования, а в итоге может приводить к полной деградации водной экосистемы.

В суперпрограмме «Повестка 21», принятой мировым сообществом еще в 1992 г. в Рио-де-Жанейро, и в последующих документах и соглашениях международных форумов, сформулирована экологическая концепция перехода к устойчивому развитию.

Одним из основных постулатов новой модели «устойчивого развития» будущего мира является обеспечение баланса между экономическим развитием и сохранением экологически приемлемой среды обитания. Невозможно развивать экономику без сохранения природных ресурсов, и сохранить среду своего обитания, не развиваясь экономически. Благосостояние людей должно обеспечиваться в пределах емкости биосферы, превышение которой антропогенными нагрузками приведет к глобальной деградации природной среды. Например, в концепции перехода РФ к устойчивому развитию так и записано: «нагрузка от хозяйственной деятельности не должна превышать емкости естественных экосистем». Иными словами, антропогенные воздействия на любые природные объекты не должны превышать их возможности компенсировать эти нагрузки и самовосстанавливаться.

Все сказанной в полной мере относится к объектам гидросферы и, прежде всего, к поверхностным пресным водам.

Исходя из главного принципа «устойчивого развития» о том, что технический прогресс должен обеспечиваться в пределах экологической емкости естественных экосистем, были сформулированы основная цель и направления настоящих исследований.

Цель работы - на основе теоретического анализа, экспериментальных и натурных исследований разработать концепцию и научно-методологические подходы к оценке экологического резерва водных объектов и экологически допустимых нагрузок биогенных веществ для научного обоснования инженерно-технических мероприятий по предотвращению антропогенного эвтро-фирования и сохранению ресурсной ценности поверхностных вод.

В ходе исследований были решены следующие задачи:

- выполнен теоретический анализ истории развития различных систем оценки и нормирования качества поверхностных вод в странах Балтийского региона и Европейского Союза;

- исследованы и проанализированы причины, механизмы и последствия процессов антропогенного эвтрофирования водоемов;

- рассмотрены основные источники формирования внешних нагрузок биогенных веществ;

- предложен новый метод расчета внутренних нагрузок биогенных веществ, поступающих от донных отложений;

- разработаны принципиально новые, теоретически обоснованные, подтвержденные данными экспериментальных и натурных исследований, доступные для инженерных расчетов интегральные показатели трофического состояния водных объектов;

- выполнен аналитический обзор инженерно-технических мероприятий и строительных систем по предотвращению антропогенного эвтрофирования и рекультивации водных объектов;

- на основе разработанных интегральных показателей создана статистическая модель, пригодная для расчетов экологически допустимых концентраций (ЭДК) биогенных веществ и прогнозов процессов эвтрофирования;

- предложены не имеющие аналогов методы инженерных расчетов экологически допустимых нагрузок (ЭДН) биогенных веществ, поступающих из разных источников, на основе оценок экологического резерва (ЭР) водного объекта.

Работа выполнена на основе многолетних исследований, в которых автор, начиная с 1980-х годов принимала участие, будучи студенткой, аспиранткой и сотрудником кафедры канализации СПбГАСУ. С 1995 г. исследования проводятся в рамках российско-польских договоров между СПбГАСУ, Политехническими университетами гг. Ченстохова и Жешов (Польша) и Высшей педагогической школой г. Ченстохова, которые входят в государственную программу российско-польского научно-технического сотрудничества. В 2002-2003 гг. исследования проводились также в составе госбюджетных фундаментальных научных исследований Министерства образования РФ по теме: «Теория и методология оценки антропогенного влияния на экологическое состояние водного и воздушного бассейнов крупных городов».

Автор приносит глубокую благодарность ректору СПбГАСУ Панибра-тову Ю.П., научному консультанту проф. Алексееву М.И., проф. Мишукову Б.Г., проф. Курганову A.M., всем сотрудникам кафедры водоотведения и экологии СПбГАСУ и Высшей Педагогической школы г. Ченстохова за помощь в работе, полезные советы и критические замечания.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния проблемы показал, что качество поверхностных вод во всем мире постоянно ухудшается, но при этом они остаются наиболее доступным, дешевым и удобным водным ресурсом для любых видов водопользования. Несмотря на существующие во всех странах стандарты, многообразие систем оценок и классификаций качества вод, проблема загрязнения водоемов и водотоков до сих пор остается нерешенной. В XXI столетии пресные воды могут стать таким же стратегическим ресурсом, как нефть в XX веке.

2. Одной из главных причин прогрессирующего ухудшения качества поверхностных вод является нарушение функций водных экосистем под воздействием человека. Наиболее очевидное проявление экологического дисбаланса - антропогенное эвтрофирование, приводящее к вторичному загрязнению поверхностных вод, потере ими ресурсной ценности и помехам практически при всех видах водопользования. Теоретический анализ причин, механизмов и последствий антропогенного эвтрофирования показал, что эвтрофирование есть накопление органических веществ в результате увеличения скорости их продукции по отношению к скорости деструкции при избыточной для конкретной водной системы нагрузке биогенных веществ.

3. Аналитический обзор основных точечных и рассеянных источников, формирующих общую биогенную нагрузку, и существующих методов расчета суммарной и поступающей из отдельных источников нагрузки показал, что во всех рассмотренных подходах отсутствуют оценки внутренних биогенных нагрузок водоемов.

4. Разработаны теоретические и методологические основы расчета внутренних биогенных нагрузок, поступающих от донных отложений. Показано, что поток азота зависит прежде всего от скорости процессов аммонификации, а поступление фосфора определяется не только скоростями биохимического разложения органических соединений, но и скоростями десорбции минерального фосфора, которые возрастают в анаэробных условиях и зависят от солености воды и рН. Предложенная методология апробирована на примере Невской губы и восточной части Финского залива и может быть использована для других водоемов.

5. Выполнены поиск и разработка новых интегральных показателей трофического состояния водоемов. Предложены три показателя, которые рассчитываются по результатам гидрохимических измерений: редокс-потенциал - Eh, уровень трофности - LT (Level of trophical state) и индекс трофического состояния - ITS (Index of trophical state). Теоретически, экспериментально и эмпирически доказаны преимущества показателя ITS, которые делают экологический мониторинг более достоверным, простым и дешевым, что позволило получить патент на новый способ оценки экологического состояния водоемов. Показатель был широко апробирован на водных объектах России и других стран.

6. Результаты обобщения и анализа опыта технических мероприятий по предотвращению антропогенного эвтрофирования показали:

- Разработанные к настоящему времени меры сводятся, в основном, к созданию водоочистных технологий, инженерных сооружений и строительных систем для ограничения поступления в водоемы соединений азота и фосфора.

- Множество существующих физико-химических и биологических методов удаления биогенов из сточных вод и огромное разнообразие различных модификаций технологических схем превращают выбор экономически обоснованной технологии в каждом конкретном случае в самостоятельную проблему. Чаще всего в качестве базовых технологий используются схемы типа BARDENPHO, PHOREDOX, PHOSTRIP и наиболее распространенные модификации А/О, А2/0 и UCT. Однако, реальная экологическая эффективность используемых технологий, т.е. соответствие сброса биогенов экологическому резерву водоема — приемника сточных вод, остается вне внимания инженеров-технологов.

- В европейских странах наблюдается устойчивая тенденция возвращения к усовершенствованным эффективным и выгодным «полунатуральным» или экологическим технологиям удаления азота и фосфора из сточных вод (буферные, рыбоводные и другие биологические пруды, поля орошения и фильтрации, болотные земли и др.).

- Ограничение поступления биогенных веществ из рассеянных диффузных источников, особенно с сельскохозяйственных угодий, - наиболее сложная проблема. В этом случае эффективным инженерно-техническими мероприятиями являются: устройство комплексных водоохранных сооружений (накопители, биологические пруды, очистные сооружения и др.); формирование искусственных гидрографических сетей (ИГС); создание лесозащитных насаждений, прибрежных буферных и водоохранных зон и др.

- Для ограничения поступления биогенов с дождевым стоком с урбанизированных территорий в европейских странах, помимо традиционных методов, разработаны новые подходы к использованию дождевых вод как элементов городского пейзажа в виде фонтанов, аквапарков, площадок для игр и других компонентов градостроительной архитектуры, которые позволяют снизить гидравлическую нагрузку на очистные сооружения, экономить воду, восполнять запасы подземных вод и др.

- Мероприятия по рекультивации уже эвтрофированных водоемов (гидротехнические сооружения для увеличения проточности и водообмена, аэрация глубинных вод, удаление донных отложений и макрофи-тов, акклиматизация растительноядных рыб и др.) могут использоваться также как превентивные меры.

7. Результаты теоретических, экспериментальных и натурных исследований показали, что снижение концентрации биогенов в сточных водах не единственная и не всегда эффективная мера борьбы с антропогенным эвтрофированием, которое зависит также от комплекса не менее важных климатических, гидродинамических, морфометрических, антропогенных и других региональных факторов. В ряде случаев глубокое удаление биогенов не требуется, приводит к излишним затратам, а иногда и вредно как с экологических, так с позиций водопользования. Поэтому предотвращение антропогенного эвтрофирования и достижение экологически эффективного и экономически выгодного результата требует системного подхода, включающего разработку методологии оценки экологического резерва водного объекта, который является наиболее адекватным критерием для определения допустимых биогенных нагрузок и оптимизации водоохранных мероприятий.

8. Разработана концепция нормативного обеспечения экологической безопасности водных экосистем. На основе предложенного интегрального показателя трофического состояния поверхностных вод (ITS) получена эмпирическая модель эвтрофирования Невской губы, которая была использована для инженерных расчетов экологически допустимых концентраций биогенных веществ. Разработанная методология пригодна для других водоемов и широкого спектра загрязняющих веществ и решения иных прикладных задач.

9. Разработана не имеющая аналогов методология оценки экологического резерва (ЭР) водоема, который служит критерием для определения экологически допустимых нагрузок (ЭДН), поступающих из разных источников, в том числе и экологически допустимых сбросов (ЭДС) со сточным и водами. Методология апробирована для Невской губы, но может быть использована для других водоемов и других загрязняющих веществ.

10. Расчеты экологического резерва водоемов могут служить научным обоснованием системного подхода к охране поверхностных вод от антропогенного эвтрофирования и выбора экологически эффективных и экономически обоснованных водоохранных мероприятий. В области очистки сточных вод ЭР позволяет скоординировать и сбалансировать систему «водоем - степень очистки - очистные сооружения».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключение можно отметить, что несмотря на то, что сегодня вырос уровень науки и технологий; изменилось мировоззрение и понимание взаимосвязей между антропогенной деятельностью и ее экологическими последствиями, в области охраны водоемов от антропогенного эвтрофирования реально широко практикуется только внедрение технологий очистки и доочи-стки сточных вод, которые до сих пор базируются на принципе «разбавления», полностью себя не оправдавшего. Строительство дорогих очистных сооружений не привело к решению проблем охраны поверхностных вод, и огромные количества загрязнений продолжают попадать в окружающую среду.

Существуют два пути решения проблемы:

- первый, дорогой и не требующий изменения менталитета: пропагандировать далее традиционные технологии, известные, в основном, из опыта развитых стран;

- второй - сделать интеллектуальные усилия и вложить деньги в развитие новых, недорогих экологических технологий, основанных на знании круговорота веществ в природе и учете взаимосвязи между антропогенными влияниями и реакцией водных экосистем.

По оценкам некоторых специалистов ООН, решение проблемы очистки сточных вод в развивающихся странах с помощью традиционных технологий потребует капиталовложений на уровне 50 млрд. долларов США ежегодно, которые реально не могут быть вложены [203а]. В Китае, например, 37 млрд. м3 стоков в год сбрасывается без очистки. Это означает, что для их очистки нужно было бы построить 2000 средних и крупных очистных сооружений, что конечно, тоже нереально в ближайшем будущем. В Польше более 700 городов не имеют очистных сооружений для бытовых или производственных стоков. Трудно поверить, что при настоящей экономической ситуации можно было бы построить соответствующее число очистных сооружений.

Страны с валовым национальным продуктом менее 1000 дол./чел.-год не в состоянии не только построить новые очистные сооружения, но и эксплуатировать старые. Кроме того, проблематично, является ли развитие традиционных технологий очистки сточных вод рациональным для стран Восточной Европы и развивающихся стран с точки зрения энергозатрат. В большинстве этих стран основным источником энергии является ископаемое топливо, в основном, уголь с высоким содержанием серы. Потребление энергии очистными сооружениями в мире в 1990 г. составляло 275 ГВт. А в соответствии с прогнозом в 2015 г. оно увеличиться до 538 ГВт в связи с растущими требованиями к качеству очистки. Это противоречит международным декларациям и договоренностям (Рио-де-Жанейро, Брундландт, Киото и др.) о снижении потребления энергии в ближайшие 40 лет на 50 % и грозит серьезными проблемами загрязнения атмосферы С02 (парниковый эффект) и SOx (кислотные дожди).

Даже высокоразвитые страны с современной технической инфраструктурой, трехступенчатыми очистными сооружениями и совершенными технологиями продолжают испытывать трудности при сохранении качества поверхностных вод, как жизненно важных водных ресурсов.

Без сомнения, традиционные очистные технологии привели к улучшению санитарных условий и состояния окружающей среды в некоторых регионах, но экологическая деградация ресурсов может распространяться далеко от мест источников загрязнений. Проблемы часто передвинуты из городов в нетронутые ранее загородные зоны.

В развитых странах происходит переосмысливание подходов к охране водных ресурсов. Происходят изменения в концепциях и переход от традиционных решений проблем очистки сточных и дождевых вод по принципу «end of pipe» к экологическим решениям. Основными принципами новых концепций являются:

- интегрированный системный подход в отличие от узкого технологического;

- необходимость кооперации разных отраслей науки, т.е. интердисцип-линарность при разработке решений;

- небольшие масштабы, региональность, в отличие от технологического монументализма;

- уменьшение отходов и их местная утилизация, закрытые циклы водоснабжения, уменьшение потребления воды, «натуральная» биологическая очистка сточных вод, использование сточных вод после локальной очистки в промышленности и сельском хозяйстве, компостирование осадков; извлечение металлов при селективной биологической очистке и др.;

- предотвращение загрязнения вместо его последующего устранения;

- использование природных систем и методов инженерной экологии при очистке сточных вод.

Экотехнологии направлены не только на решение проблем очистки стоков, но и на утилизацию содержащихся в них ценных элементов, в первую очередь, биогенных веществ.

Препятствиями на пути внедрения новых подходов и методов, по мнению некоторых специалистов, являются [203а]:

- недостаток понимания глобального характера деградации природных ресурсов и резервов;

- инерция мышления;

- большие экономические инвестиции, вложенные в традиционные технологии, и интересы больших компаний, выпускающих водоочистное оборудование;

- направленность современных исследований на дальнейшее развитие традиционных технологий и нежелание определенных кругов специалистов и администраторов признать право на существование экотех-нологий;

- отсутствие должной кооперации между инженерами-технологами и экологами, гидробиологами, медиками и другими специалистами;

- нежелание учитывать при разработке новых технологий климатические, экономические, социальные и другие особенности и традиции регионов;

- недостаток денежных средств, квалифицированного персонала, банка данных, бюрократия и коррупция.

1. Федеральный закон РФ «Об охране окружающей среды» // Рос. газ. -2002. 12 янв.1. XXX

2. Алексеев Р.И., Коровин О.И. Руководство по вычислению и обработке результатов количественного анализа М.: Атомиздат, 1975. -71 с.

3. Амбразене Ж.П. Количественные взаимоотношения микроорганизмов и их использование для оценки загрязненности речных вод // Журн. общ. биологии. -1976. -Т. 37, вып. 3. -С. 416-425.

4. Амбразене Ж.П. О принципах построения классификаций качества поверхностных вод // Комплексные оценки качества поверхностных вод. -Л., 1984.-С. 48-60.

5. Алимов А.Ф. и др. «Закономерности функционирования и стратегия управления экосистемами эстуария р. Невы» // Экологическое состояние водотоков р. Невы СПб., -1996. -С. 187-204.

6. Антомонов Ю.Г. Моделирование биологических систем: Справ. Киев: Наук, думка, 1977. 260 с.

7. Аренштейн A.M. К вопросу о природе запахов воды // Гигиена и санитария. -1956. -№ 3. -С. 45-47.

8. Балтийское море. Окружающая среда и экология / Фурман Е., Мун-стерхьелм Р., Салемаа X., Вялипакка П. -Хельсинки, 2002. 24 с.

9. Баранов И.В., Пшенина Т.И. Влияние извести и азотно-фосфорных удобрений на гидрохимический режим и первичную продукцию оз. Жемчужного // Изв. Всесоюзн. научно-исслед. ин-та озер, и речного рыб. хоз-ва. -1968. -Т. 55. -С. 47-60.

10. Баранов И.В. Лимнологические типы озер. -Л.: Гидрометеоиздат, 1961.-275 с.

11. Брагинский Л.П., Береза В.Д., Величко И.М. «Пятна цветения» нагонной массы, выбросы синезеленых водорослей и происходящие в них процессы // Цветение воды. -Киев, 1968. -С. 21-38.

12. Бриллюэн Л. Наука и теория информации. -М.: Физматгиз, I960.— 151 с.

13. Баубе М. Удаление азота из сточных вод // Сборник докладов российско-финских семинаров.-СПб., 1998.-С. 137-156.

14. Вайнштейн Б.А. О некоторых методах оценки сходства биоценозов // Зоол. журн. -1967. -Т. 46, № 7.-С. 22-29.

15. Вайнштейн Б.А. Распределение пресноводных беспозвоночных в водоемах и методы оценки их обилия // Биология и продуктивность пресноводных организмов. -Л., 1971. -С. 15-18.

16. Васильев В.А., Швецов М.М. Применение бесподстилочного навоза для удобрения. М.: Колос, 1988. -174 с.

17. Возная Н.Ф. Химия и микробиология воды. -2-е изд. -М.: Высш. шк., 1979.-341 с.

18. Вельнер Х.А., Лойгу Э.О. Влияние эвтрофирования на качество воды малых рек Эстонии // Материалы симп. «Антропогенное эвтрофирование природных вод. -Черноголовка, 1977. -С. 172-177.

19. Вельнер Х.А. Сток биогенных веществ и управление им // Антропогенное эвтрофирование природных вод: Материалы III Всесоюз. симп. -М.; Черноголовка, 1985. -С. 222-232.

20. Вертебная П.Н. К вопросу о привкусах и запахах биогенного происхождения в водопроводной воде // Гигиена и санитария. -1951. -№ 9. -С. 17— 22.

21. Винберг Г.Г., Анисимов С.А. Математическая модель водной экологической системы // Фотосинтетические системы высокой продуктивности. -М., 1966. -С. 213-223.

22. Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. Минск: АН СССР, 1960. -328 с.

23. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник / Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М., Калицун В.И. -М.: Стройиздат, 1996. -592 с.

24. Временные методические рекомендации по расчету предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты со сточными водами / Л.: Лениздат, 1990. 46 с

25. Галазий Г.И., Вотинцев К.К. О научных основах разработки предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ в промышленных стоках с позиций лимнологии // Водн. ресурсы. -1973. -№ 4. -С. 3-7.

26. Герцушкевич-Байтлик М. Прогнозирование изменения качества стоячих вод / Ин-т охраны окружающей среды, Варшава, 1990. -92 с.

27. Гимеров A.M., Маркина Н.П. Сравнение нескольких индексов разнообразия при исследованиях морского фитопланктона // Журн. общ. биологии. -1976. -Т. 37. -№ 3. -С. 63-68.

28. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды. М.: Высш. шк., 1978.-268 с.

29. Горюнова С.В., Демина Н.С. Водоросли продуценты токсических веществ. -М.: Наука, 1974. -255 с.

30. Груббер Я. Обоснование необходимой степени очистки сточных вод г. Рабниц от биогенных веществ // Дипл. раб. СПб: СПбИСИ, 1993. 90 м.с.

31. Гусева К.А. Цветение воды, его причины, прогноз и меры борьбы с ним // Тр. Всесоюз. гидробиол. о-ва. -1952. -Вып. 4. -С. 17-31.

32. Гусева Н.Н., Максимова М.П. Органическое вещество в донных отложениях Куйбышевского водохранилища// Волга. -1971. -№ 1. -С. 60-67.

33. Гюнтер JI.H., Жимур Н.С. Еще раз к вопросу об эффективности водного законодательства // Водоснабжение и санитарная техника. -1999. -№ 12. -С. 5-7.

34. Дегремон: Техн. зап. по проблемам воды. Т. 2 / Под ред. Т.А. Карю-хиной, Т.Н. Чурбановой. -М.: Стройиздат, 1983. -232 с.

35. Дзюбан А.Н. Деструкция органического вещества в донных отложениях водохранилищ Волги // Микробиологические и химические процессы деструкции органического вещества в водоемах. -JL, 1979. -С. 142-150.

36. Длин A.M. Математическая статистика в технике. -М.: Сов. наука, 1985.-237 с.

37. Драчев С.М. Борьба с загрязнениями рек, озер и водохранилищ промышленными и бытовыми стоками. -М.; JL: Наука, 1964. -274 с.

38. Дружнин Н.И., Шишкин А.И. Математическое моделирование и прогнозирование загрязнения поверхностных вод суши. -JL: Гидрометеоиз-дат, 1989.-389 с.

39. Ежегодник качества морских вод восточной части Финского залива по гидробиологическим показателям. -JL: Севзапгидромет, 1981-1988 гг.

40. Залетова Н.А. Очистка городских сточных вод от биогенных веществ (соединений азота и фосфора) // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. докт. техн. наук. -М., 1999. -50 с.

41. Зиминов Н.А. Количественная трансформация стока взвешенных наносов Волги каскадом верхневолжских водохранилищ // Тр. Института биологии внутренних вод АН СССР. -1974. -Вып. 26 (29). -С. 68-80.

42. Ивантер Э.В., Коросов А.В. Основы биометрии. -Петрозаводск: Изд-во ПТУ, 1992. -163 с.

43. Исследования р. Невы, Невской губы и восточной части Финского залива / Под ред. И.А. Шикломанова, Л.Ю. Преображенского. -Л.: Гидроме-теоиздат, 1989. -95 с.

44. Ицкевич И.А. Программирование для ЭВМ -М.: Наука, 1975. -129 с.

45. Карабан И.Н., Беличенко Ю.П., Костенко Ю.Т. Принципы расчета экономического эффекта от внедрения предельно допустимых сбросов в водные объекты // Строительство и архитектура. -1982. -№ 9. -С. 83-88.

46. Карабан И.Н., Беличенко Ю.П. Оценка экономической эффективности водоохранных мероприятий в условиях неполной информации // Водные ресурсы. -1983. -№ 2. -С. 11-19.

47. Кемпайнен-Макела М., Кауранс М.Опыт Финляндии по внедрению правил экологически безопасного ведения сельского хозяйства // Докл. Международного экол. форума «День балтийского моря», СПб.: СПб ОО «Экология и бизнес», 2003. -С. 80-86.

48. Клячко В.А., Апельцин Н.Э. Очистка природных вод -М.: Стройиз-дат, 1971.-579 с.

49. Комаров Л.Б. Элементы теории вероятностей в математической статистике -Л.: Мир, 1986. -165 с.

50. Коммонер Б. Замыкающий круг. -Л.: Гидрометеоиздат, 1974. -278 с.

51. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Под ред. О.Л. Ошмановой. -М.: Агропромиздат, 1995. -303 с.

52. Комплексные оценки качества поверхностных вод. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984. -139 с.

53. Константинов А.С. Использование теории множеств в биогеографическом и экологическом анализе // Успехи соврем, биологии. -1969. -Т. 67. -№ 1. -С. 31-37.

54. Коптюг В.А. Конференция ООН по окружающей среде и развитию: Информ. обзор И Экос-информ. -1994. -№ 3/4. -С. 8-21.

55. К оценке последствий сокращения биогенной нагрузки на Финский залив / С.Л. Басова, И.А. Неелов, В.А. Рябченко, О.П. Савчук // Сб. тез. докл. Международного экол. форума «День Балтийского моря». -СПб., 2003. —С. 143-146.

56. Краткая химическая энциклопедия. -М., 1963. -Т. 1. -С. 1049-1050.

57. Кузнецов С.И. Микрофлора озер и ее геохимическая деятельность. -Л.: Наука, 1970.-318 с.

58. Кушланг Д.Г. Моделирование продукционного процесса в море // Основные проблемы океанологии. -М.: Наука, 1968. -С. 122-137.

59. Лаврентьева Г.М. Фитопланктон водохранилищ Волжского каскада // Изв. Гос. научно-исслед. ин-та озер., речного и рыб. хоз-ва. -Л., 1977. -Т. 114. -165 с.

60. Лапшев Н.Н., Безобразов Ю.Б. Методы прогноза качества вод: Учеб. пособие / Ленингр. инженерно-строит. ин-т. -Л., 1991. -56 с.

61. Ларин Н.Ф., Курзо В.В. Биологический состав сапропелей разнотипных озер северо-восточной части Белоруссии // Исследования торфяных месторождений. -Калинин, 1980. -С. 3-11.

62. Лесников Л.А. Теоретические и методические аспекты разработки рыбохозяйственных ПДК // Водн. ресурсы. -1973. -№ 4. -С.8-12.

63. Лойгу Э.О. Биогенные вещества и качество воды малых рек Эстонии // Материалы VI Всесоюз. симп. по проблемам самоочищения водоемов и регулирования качества воды. -Таллинн, 1979. -С. 59-63.

64. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. -М.: Химия, 1971.-453 с.

65. Макаров А.Н., Лигун О.С. Оценка народнохозяйственных ущербов в связи с избыточным «цветением» воды в днепровских водохранилищах и экономический анализ по его ликвидации // Тр. координац. совещ. по гидротехнике. -1978. -№ 83. -С. 16-32.

66. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. -Л., Наука, 1974. -59 с.

67. Мартынова М.В. Азот и фосфор в донных отложениях озер и водохранилищ. -М.: Наука, 1984. -159 с.

68. Мартынова М.В. Величина коэффициента диффузии хлористого аммония в илах Можайского водохранилища // Вестн. МГУ. Серия 5, География. -1978. -№ 2. -С. 107-108.

69. Математическое моделирование водных экосистем: Тр. сов-амер. симп. -Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -310 с.

70. Математическое моделирование морских экологических систем / Ю.Н. Сергеев, О.П. Савчук, В.П. Кулин, Т.С. Комарова. -Л.: Изд-во Ленингр. университета, 1977. -216 с.

71. Меншуткин В.В., Умнов А.А. Математическая модель простейшей водной экологической системы // Гидроб. журн. -1970. -Т. 6. -№ 2. -С. 2835.

72. Меншуткин В.В. Проект «Невская губа» / Науч.-исслед. центр экол. безопасности. -СПб., 1994. -43 с.

73. Методика определения предотвращенного экологического ущерба / Гос. ком. РФ по охране окружающей среды. -М., 1990. -71 с.

74. Методика определения экономической эффективности водоохранных мероприятий. -М.: ВНИПИ экономики, 1981. -37 с.

75. Методика определения экономической эффективности осуществления природоохраных мероприятий народному хозяйству загрязнением окружающей среды. -М.: ГКНТ, 1981. -48 с.

76. Методические указания по применению правил охраны поверхностных вод от загрязнения. -М.: Стройиздат, 1981. -С. 22-40.

77. Методические указания по установлению предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водные объекты со сточными водами // Утв. Минводхозом СССР 11.02.1982 по согласованию с Госстроем СССР.-М., 1980.-81 с.

78. Методическое руководство по расчету антропогенной нагрузки и классификации экологического состояния бассейнов малых рек Украины; НГД 33-4759129-03-04-92 / УкрНИИВЭП. -Киев, 1992. -41 с.

79. Мишуков Б.Г., Неверова Е.В. Зависимость степени эвтрофирования Невской губы от концентрации азота и фосфора // Способы очистки и очистные сооружения для промышленных сточных вод. -JL: 1987. -С. 95-99.

80. Мишуков Б.Г. Схемы биологической очистки сточных вод от азота и фосфора: Метод, рекомендации по выполнению курсовых и дипломных проектов. -СПб., 1995. -35 с.

81. Мишуков Б.Г., Никитин В.В., Рафалович Г.Н. Сооружения для биологической очистки сточных вод // Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга. -СПб.: Новый журнал, 2002. -с. 443-479.

82. Невская губа. Гидробиологические исследования / Под ред. Г.Г. Винберга, Б.Л. Гутельмахера. -Л.: Наука, 1987. -216 с.

83. Нежиховский Р.А. Вопросы формирования качества воды реки Невы и Невской губы. JL: Гидрометеоиздат, 1985. -106 с.

84. Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. -Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-190 с.

85. Нечаев А.П. Нормирование условий отведения сточных вод в поверхностные водные объекты // Водоснабжение и санитарная техника. -1999.-№ 1.-С. 1-5.

86. Нурахги И.Д., Коваль О.Д. Источники поступления и масштабы выноса биогенных элементов в водные объекты // Всесоюз. симп. по антропогенному эвтрофированию водоемов, Черноголовка, 16-20 сент. 1974 г. -Черноголовка, 1974. -С. 25-30.

87. О единых критериях и нормативах чистоты поверхностных вод и принципах их классификации // Материалы по водному хозяйству. -М., 1965. -Ч. 1.-С. 15-20.

88. Одум Ю. Экология. Т.1, 2 -М.: Мир, 1986. -376 с.

89. Орловский З.А. Очистка сточных вод за рубежом. -М.: Стройиздат, 1974.-192 с.

90. Основные тенденции эволюции экосистемы. Проект «Балтика». Проблемы исследования и математического моделирования экосистемы балтийского моря / Под ред. И.Н. Давидана, О.П. Савчука. -Л.: Гидрометеоиздат, 1989. -Вып. 4. -262 с.

91. Остапеня А.П., Дубко Н.В. Сестон и деструкционные процессы в эвтрофном озере // Круговорот вещества и энергии в водоемах: элементы биотического круговорота. -Иркутск, 1981. -Вып. 1. -С. 27-29.

92. Отведение и очистка сточных вод Санкт-Петербурга / Под общ. ред. Ф.В. Кармазинова. -СПб.: Новый журнал, 2002. -673 с.

93. Очистка сточных вод от биогенных веществ / Обзорная информация. Сост. Лукиных Н.А. и др. -М., 1989. -272 с.

94. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйст-венных водоемов. -М.: Мединор, 1995. -220 с.

95. ЮЗ.Писенко Ю.А. Концепции видового разнообразия и индексы его измерения // Журн. общей биологии. -1978. -Т. 39. -№ 3. -С. 21-30.

96. Похил Ю.Н. и др. Проблемы нормирования сбросов сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. -2002. -№ 10. -С. 34-38.

97. Проект системы комплексной оценки качества поверхностных пресных вод / В.Н. Жукинский, О.П. Оксиюк, Г.Н. Олейник, С.И. Кошелева // Водные ресурсы. -1978. -№ 3. -С. 83-93.

98. Расчет поступления биогенных элементов в водоемы для прогноза их эвтрофирования и выбора водоохранных мероприятий / Под ред. Н.И. Хрисанова. -М.: Росагропромиздат, 1989. -^18 с.

99. Рекомендации по предотвращению загрязнения поверхностных и подземных вод при орошении сельскохозяйственных угодий стоками животноводческих комплексов. -М.: Прогресс, 1985. -17 с.

100. Рекомендации Совещания по гидробиологическим методам контроля качества воды // Сб. «Комплексная оценка качества вод». -Л.: Гидроме-теоиздат, 1975.-С. 18-33.

101. Рекомендация 13/8. Сокращение аммиачных испарений, образуемых в результате внесения навоза на поля // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 240-242.

102. Рекомендация 13/9. Сокращение вымывания азота, в основном нитратов, с сельскохозяйственных земель // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 242-246

103. Рекомендация 13/10. Сокращение вымывания и эмиссий фосфора // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 246-249.

104. Рекомендация 13/11. Сокращение сбросов от животноводческих ферм // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 249-252.

105. Рекомендация 14/4. Снижение испарений от животноводческих ферм // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 252-254.

106. Рекомендация 16/9. Удаление азота на муниципальных очистных сооружениях // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 146-150.

107. Рекомендация 17/6. Снижение загрязнений со сбросами в воду и выбросами в атмосферу фосфогипса от производства удобрений // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 185-190.

108. Рекомендация 18/3. Меры, направленные на сокращение загрязнения от морских рыбоводческих ферм // сборник рекомендаций хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 227-232.

109. Рекомендация 19/6. Поправки к При лож. III Хельсинкской Конвенции относительно правил предотвращения загрязнения от сельскохозяйственной деятельности // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002.-С. 261-267.

110. Рекомендация 20/1. Меры, направленные на снижение сбросов от пресноводных рыборазводных ферм // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 232-237.

111. Рекомендация 20/3. Снижение биогенов и других загрязнений, выщелачиваемых от лесных массивов // Сборник Рекомендаций Хельсинкской комиссии. -СПб., 2002. -С. 267-272.

112. Ридли Д. Эвтрофные водоемы и водоснабжение // Тр. сов-англ. семинара.-Л., 1977.-С. 13-27.

113. Риклефа Р. Основы общей экологии. -М.: Мир, 1979. -389 с.

114. Россолимо Л.Л. Изменение лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора-М.: Наука, 1977. -143 с.

115. Рюмина Е.В. Экологический фактор в экономико-математических моделях. -М.: Наука, 1980. -185 с.

116. Саралов А.И., Вайнштейн М.Б., Дзюбан А.Н. Фиксация молекулярного азота в озерах Марийской АССР // Микробиологические и химические процессы деструкции органического вещества в водоемах. -Л., 1979. -С. 95114.

117. Сборник рекомендация Хельсинской комиссии. -СПб.: МПР, 2002. -468 с.

118. Свалов Н.Н. Вариационная статистика. -М.: Лесная пром-сть», 1977.-175 с.

119. Сергеев Ю.Н. Проблемы математического моделирования многокомпонентной физико-биологической системы моря // Вестн. ЛГУ. -1972. -№24.-С. 114-125.

120. Сиренко Л.А., Гавриленко М.Я. «Цветение» воды и эвтрофирование. -Киев: Наук, думка, 1978. -232 с.

121. Скопинцев В.А. Органическое вещество в природных водах // Тр. Гос. океан, ин-та. -М., 1950. -Вып. 17 (29)-290 с.

122. Сладечек В. Общая биологическая схема качества воды // Санитарная и техническая гидробиология. -М., 1967. -С. 26-31.

123. Смуров А.В., Романовский Ю.Э. Новое трехпараметрическое статистическое распределение и более общее выражение индекса агрегирования, имеющего экологический смысл // Журн. общ. биологии, 1976. -Т. 37. -С. 11-29.

124. Снетков М.А., Вовилин В.А. Оценка степени загрязненности водоемов по интегральным показателям // Тр. советско-американского семинара. -Л., 1977. -С. 65-78.

125. Сонзони У.К., Хайдтке Т.М. Моделирование Великих озер: история развития // Математическое моделирование водных экосистем. Л., 1981. -С. 15-35.

126. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. Т. 1. -Киев: Наук, думка, 1980. -С. 171-175.

127. Стройкина В.Г. О распределении синезеленых водорослей в южной части волжского каскада водохранилищ // Бюл. Ин-та биологии водохранилищ АН СССР. -1962. -№ 12. -С. 148-161.

128. Сяэрекынно Ю.Я. Об определении экологической ПДК минеральных форм азота, фосфора и кремния в водных объектах // Тр. Таллин, техн. ун-та. -1990. -№ 711. -С. 32-36.

129. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды. М.: Высш. шк., 1983.-280 с.

130. Токсины синезеленых водорослей и организм животного / Ю.А. Кириенко, Л.А. Сиренко, В.М. Орловский, Л.Ф. Лукина. -Киев: Наук. Думка, 1977.-250 с.

131. Топачевский А.В., Брагинский Л.П., Сиренко Л.А. Массовое развитие синезеленых водорослей как производное экосистемы водохранилищ // Гидролог, журн. -1969. -Т. 5. -№ 6. -С. 3-9.

132. Угледов Б.А. Региональные особенности сельскохозяйственного загрязнения окружающей среды в США // Вестн. МГУ. География. -1993. -№ 6.-С. 97-100.

133. Удаление биогенных элементов / Д.А. Данилевич, Ф.А. Дайнеко,

134. B.М. Мухин, Е.Б. Николаева, А.Н. Эпов // Водоснабжение и санитарная техника. -1998. -№ 9. -С. 10-12.

135. Ульман Д., Рудольф Г. Задержка эвтрофикации путем удаления из воды биогенных элементов // Гидробиол. журн. -1968. -Т. 2. -№ 3. -С. 26-31.

136. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч. 1, разд. 1. -М.: Изд-во СЭВ, 1965. -700 с.

137. Урбах В.Ю. Биометрические методы. -М., 1974. -248 с.

138. Фальковская JI.H. Методические основы прогнозирования городских сточных вод // Вод. ресурсы. -1984. -№ 6. -С. 113-120.

139. Федоров В.Д. Биотическое разнообразие фитопланктонного сообщества и его продукционные характеристики. // Биол. науки. -1970. -№ 2.1. C. 398-414.

140. Федоров В.Д. О методах изучения фитопланктона и его активности. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. -166 с.

141. Федоров В.Д., Белая Т.Н., Максимов В.Н. Потребление биогенных элементов фитопланктонным сообществом в зависимости от их концентрации в водоеме и условий освещения // Изв. АН УССР. Сер. биол. -1970. -№ З.-С. 398-414.

142. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. -М., Изд-во Моск. ун-та, 1980. -463 с.

143. Франц А. Обоснование необходимой степени очистки сточных вод г. Рабниц от фосфора // Дипл. раб. СПб: СПбИСИ, 1993. -86 м.с.

144. Францев А.В. Санитарная гидробиология (объем и задачи) // Гидробиол. журн. -1967. -№ 3/4. -С. 14-19.

145. Фрумин Г.Т., Басова C.JI. Экологические проблемы Балтийского моря // Сб. тез. докл. Международного экол. форума «День Балтийского моря», Санкт-Петербург, 19-22 марта 2002 г. -СПб., 2002. -С. 86-89.

146. Хват В.М., Симкон В.Н., Мостовенко Б.П. Поверхностный сток городов и пути ликвидации его вредного влияния на водные источники // Организация комплекса водоохранных мероприятий. -Харьков, 1985. -С. 231236.

147. Хеллауэл Д.М. Сравнительный обзор методов анализа данных в биологическом надзоре. // Тр. сов.-англ. семинара «Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям». -Л., 1977.-С. 108-123.

148. Хмелева Н.Н., Цветкова Л.И. Влияние минерального удобрения на развитие фитопланктона в прудах Рыбцово-Темайного питомника летом 1953 года / Тр. Зоол. ин-та АН СССР. -1959. -Т. 26. -С. 250-256.

149. Цветкова Л.И., Копина Г.Н. Актуальные проблемы охраны водных ресурсов: Учеб. пособие для ФПК / Ленингр. инжер.-строит, ин-т. -Л., 1984. -20 с.

150. Цветкова Л.И. Будет ли работать закон без экологических норм // Журн. Мониторинг. -1995. -№ 2. -С. 12-15.

151. Черкинский С.Н. Санитарные условия спуска сточных вод в водоемы. -М.: Стройиздат, 1971.-208 с.

152. Шевченко М.А. Физико-химическое обоснование процессов обесцвечивания и дезодорации воды. Киев: Наук, думка, 1988. -150 с.

153. Шеннон К. Работы по теории информации в кибернетике. -М.: Иностр. лит., 1963.-183 с.

154. Шилькрот Г.С. Изменение химизма природных вод культурных ландшафтов // Изв. АН СССР. Сер. «География». -1978. -№ 3. -С. 143-149.

155. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге и Ленинградской области в 1993-1994 годах: аналит. обзор / Ком. экологии и природ, ресурсов Санкт-Петербурга и Ленингр. области. -СПб., 1995. -45 с.

156. Экология / Л.И. Цветкова, М.И. Алексеев, Ф.В. Кармазинов, Е.В. Неверова-Дзиопак и др.: Учеб. пособие для техн. вузов. -М.: АСВ; СПб.: Химиздат, 2001.-550 с.

157. Элохеймо К. Обзор состояния Финского залива // Докл. рос-фин. семинаров: Инст. окр. среды Финл., «Балтвод», 1998. -С. 315-323.

158. Элтаннен П. Удаление азота из бытовых сточных вод // Сб. Курсы по очистным технологиям, № 427R. СПб., 1992. -С. 90-96.

159. Эффективность капитальных вложений / Сб. утвержденных методик. -М.: Экономика, 1983. -128 с.

160. Яковлев С.В. Биологическая очистка сточных вод. М.: Стройиз-дат, 1985.-186 с.

161. Яковлев С.В. и др. Выбор расчетных условий при выпуске сточных вод в водные объекты // Водоснабжение и санитарная техника. -2002. -№ 6. -С. 4-6.1. XXX

162. Даишев Ш.Т. Геоэкологические основы охраны и воспроизводства водных ресурсов на мелиорируемых сельскохозяйственных водосборах: Ав-тореф. дис. д-ра техн. наук / Сев.-Зап. науч.-исслед. ин-т гидротехники м мелиорации. -СПб., 2001.-48 с.

163. Неверова Е.В. Обоснование и разработка экологических норм биогенных веществ для Невской губы: Дис. канд. техн. наук / Ленингр. инже-нер.-строит. ин-т. -Л., 1988. -215 с.

164. Усанов Б.П. Основные принципы и элементы системы водоохранных мер при освоении акватории и застройке побережья Невской губы: Ав-тореф. дис. канд. техн. наук / С.-Петерб. инженерно-строит. ин-т. -СПб., 1992. -70 с.

165. Ярушев Н.Е. Микрофлора и интенсивность деструкционных процессов в донных отложениях Саратовского и Волгоградского водохранилищ: Автореф. дис. канд. биол. наук / Ленинградский гос. ун-т. -Л., 1978. 27 с.1. XXX

166. Международные стандарты качества питьевой воды / Всемир. орг. Здравоохранения. -Женева, 1964. -20 с.

167. ГОСТ 17.12.04-77. Показатели состояния и правила таксации рыбо-хозяйственных водных объектов. -М.: Изд-во стандартов, 1977. 17 с.

168. ГОСТ 2761-82. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Правила выбора и оценки качества. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 7 с.1. XXX

169. Европейские нормы качества питьевой воды / Всемир. орг. здравоохранения. -Женева, 1963. -20 с.

170. СанПиН 4630-88. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения: Ввод, в действие с 01.01.89 / М-во здравоохранения СССР. -М., 1989. -69 с.

171. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод (санитар, правила и нормы). Срок введ. 01.01.01 / Федер. центр Госсанэпиднадзора М-ва здравоохранения РФ. -М., 2000. -11 с.

172. Директоры ТС 76/160/ТТС от 08.12.1975 относительно требований, предъявляемых к воде для купания (Гудман А.Х. Стандарты качества воды // Мониторинг состояния окружающей природной среды). -JL, 1977. -с. 203215.

173. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами № 372-61: Утв. М-вом здравоохранения СССР 15.07.61. -М., 1961. -30 с.

174. Санитарно-экологические нормативы качества воды. -М.: Промэ-кознание, 1992. -238 с.ххх

175. Пат. № 2050128 РФ, Роспатент. Способ определения экологического состояния пресноводных водоемов / Цветкова Л.И., Неверова Е.В., Копина Г.И., Пономарева В.Н. -№ 5044510; 20.12.1995.

176. Заявка 572309682 Япония. МКИ С02 1/28. Удаление фосфора из сточных вод / Нагаути М., Симода К., Хиросава Н. и др. -№ 56-99332; заявлено 22.06.81.

177. Заявка 58-290 Япония. МКИ С02-1/28 BOI 20/16. Способ удаления фосфатов из сточных вод / Стат А., Такана К., Оругано. -№ 56-96576; заявлено 24.06.81.1. XXX

178. Исследование санитарного состояния Невской губы: Отчет о НИР / Ленингр. инженер.-строит. ин-т. тт. 1-7 II -Л., 1962 -1240 с.

179. Разработка региональных экологических нормативов и экологического мониторинга с целью управления водной системой: Отчет о НИР (заключит.) / С.-Петерб. гос. архитектурно-строит. ун-т //-СПб., 1993. —40 с.ххх

180. Комплекс защитных сооружений от наводнений Санкт-Петербурга. Анализ экологического воздействия. Отчет «Nedeco», русская версия. -2002. -242 с.

181. Отчетные материалы о деятельности Российской Академии архитектуры и строительных наук и ее подразделений в 2002 г. -М.: РААСН, 2003. -62 с.

182. Предварительная версия отчета по анализу экологического воздействия КЗС от наводнений Санкт-Петербурга / Госстрой, European Bank. -СПб., 2002. -350 с.

183. Сводный научно-технический отчет по санитарному прогнозу реки Невы, Невской губы и восточной части Финского залива на 2000 г. для технического проекта «Защита Ленинграда от наводнений» № 1296-10п1. -Л., 1977.-163 с.1. XXX

184. Abraham В., Ledolter I. Statistical methods for forecasting. -New York: Wiley, 1983.-132 p.

185. Advanced Environmental Technology from Finland / Ministry for foreign affairs; Finland: WSOY, 1993. -380 p.

186. Archibald R.E.M. Diversity in some South African diatom associations and its relation to water quality // Water Res. -1972. -Vol. 6, № 10. -P. 12291238.

187. Atkins C.N // J. A.W.W.A. -1963. -Vol. 55. -№ 9. -P. 1032-1037.

188. Baalsrud Kjell. Criteria for discharge to rivers, lakes and confined coastal waters // Water Quality Management and Pollut. Contr. Probl. -Oxford, 1973. -P. 55-60.

189. Barnard I. L. Biologische nutrient removal without the addition of chemicals // Water research. -1975. -№ 9. -P. 485-490.

190. Bierman V.I., Dolan D.M. Mathematical modeling of phytoplankton dynamics in Saginaw Bay, Lake Huron // Proc. of the Conf. of Environmental Modelling and Simul., US Environm. Protection Agency // EPA Report, 1976. -№ 600/976-016. -P. 773-779.

191. Bolas P.M., Lund I.W. Some factors effecting the growth of Cladophora glomerata in the Kentish Stour // Proc. Soc. Water Treatment and Examination. -1994.-Vol. 23. -P. 107-132.

192. Bowley A.L. Elements of Statistics. -London: PS King and Son, 1997. -103 p.

193. Brandstelter A., Engel R.L., Cearlock D.B. A mathematical model for optimum design and control of metropolitan waste-water management systems // Wat. Resour. Bull. -1973. -№ 9 (6). -P. 1188-1200.

194. Brown R.M. A water quality index crashing the psysological barrier // Adv. Water Poll. Res.: Proc. 6th Intern. Conf. -Jerusalim, 1972. -P. 787-794.

195. Brown R.M., McClelland N.I., Deininger R.A. A water quality index. Do we dare? // Wat. Sew. Works. -1970. -№ 10. -P. 339-343.

196. Canale R.P., DePalma L.M., Vogel A.H. A plankton-based food web model for Lake Michigan // Modelling Biochemical Process in Aquatic Ecosystems. -Michigan, 1976. -P. 33-73.

197. Carpers H., Karbel L. Vorschlage fur eine saprobiologische Typisierung der Gewasser // Interat. Rev. Ges. Hydrobiol. -1967. -Bd 52. -H. 2. -S. 145-162.

198. Carr I.E. Dissolved oxygen in Lake Erie, past and present // Proc. 5th Conf. on Great Lakes Research, Toronto, Apr. 1962. -Michigan, 1969. -P. 89105.

199. Chapra S.C. Total phosphorus model for the Great Lakes // Env. Eng. Div. ASCE. 103, EE2. -1977. -P. 147-161.

200. Chelmicki W. Woda Zasoby, degradacja, ochrona / PWN. -Warszawa, 2001.-305 s.

201. Chen C.W., Lorenzen M., Smith D.I. A comprehensive water quality-ecological model for Lake Ontario. Prepared for Great Lakes Environmental Research Laboratory, Nation. Ocean, and Atmosph. Administr., by Tetra Tech. Inc., 1975.-P. 112-125.

202. Christ,as J., de Roy C. The Decade and beyond: at a glance / Water International, 1991. -№ 16 (3). -P. 21-28.

203. Comprehensive management of phosphorus water pollution / Office of research and development US Environmental Protection Agency. -Washington,1974.-386 p.

204. Copeland B.I., Bectel T.I. Species diversity and water quality in Galveston Bay, Texas // Water, Air and Soil Poll. -1971. -Vol. 1. -№ 10. -P. 89-105.

205. CSN # 830602 Posuzovani jakosti povechove vody a zpusob sesi klassi-fikace, 1965. -32 s.

206. Dalos C.G. Mathematical model of a Great Lakes Estuary // Proc. of the Conf. on Environ. Modeling and Simulation, US Environ. Prot. Agency, EPA Report No 600/9-76-016, 1976.-P. 115-119.

207. Dziennik Ustaw Polskiej Rzeczypospolitej Ludowej, 18 lipca 1970, № 17.-4 p.

208. Delmar R. Reducing algal, taste, odors with lopper sulfate and activated carbon // Int. Water Works Engag. -1959. -Vol. 112. -№ 1. -P. 40-41.

209. Dillon P.I., Kirchner I.B. An Empirical Method of Estimation of Retention of Phosphorus in Lakes // Wat. Res. -1975. -Vol. 2. -P. 182-185.

210. Dillon P.I. The Phosphorus Budget of Cameron Lake Ontario. The Importance of Flushing Rate of Degree of Eutrophy in Lakes // Limnol. Oceanogr.1975.-№ 19.-P. 28-39.

211. Dillon P.I. The Phosphorus bud-get of Cameron Lake Ontario. The Importance of freeshing rate to the degree of Entrophy of Lakes / Limnol. Oceanogr. -1974.-P. 13-22.

212. Dillon P.I., Rigler F.H. A simple method for the Capacity of a Lake for Development Based on the a Lake Trophic Status // J. Fish. Res. B. Can. -1975. -Vol. 32.-P. 1515-1532.

213. Dojlido J., Woyczechowska J., Stojda A. Indeks jakosci wody // Gospod. Wodna. -1983. -№ 10. -P. 310-316.

214. A dynamic model for phytoplankton production in Grand Traverse Bay / Canale R.P., Nachiappan S., Hineman D.I., Allen H.E. // Proc. 16th Conf. on Great Lakes Res. / Intern. Assoc. for Great Lakes Res. -1973. -P. 21-33.

215. Ecological Assessment of Water Systems / Klapwijk S.P., Gardeniers J.P., Peeters E.T., Roos C. // Proc. of Intern. Workshop Monitoring Tailor-made. Beekbergen, Holland, 20-23 September 1994. -1995. -P. 11-19.

216. Edmondson W.T. Phosphorus, nitrogen and algae in Lake Washington after diversion of sewage // Science. -1970. -Vol. 169. -№ 3946. -P. 1022-1031.

217. Environmental Quality Standards Applied UK River Waters. 12345/0l/F/2 Feb. 99/ S-7 of S-l, 1999.

218. Estimating eutrophic potential of pollutants / Mitchell D., Asce A.M., Buzzell I.C., Asce I.M. // J. of the Sanit. Engineer div. Pr. of the Amer. Society of Civ. Engin., SA 4, 8333, 1971. -P. 3-51.

219. Famielec J. Straty i korzgsci ecologiczne w gospodarec marodowej / Wydawnictwo Naukowe PWN. -Warszawa Krakow, 1999. -304 s.

220. Felfoldy L.I.M. Biological water quality // Research in water quality and water technology. -Budapest, 1976. -Vol. 3. -37 p.

221. Feliciano D.V. Water pollution control in Canada cleanup trough collaboration // Int. Water Pollut. Contr. Fed. -1979. -Vol. 51. -P. 2344-2347.

222. Fisher R.A., Corbet A.S., Williams C.B. The relation between the number of species and the number of individuals in a random sample of the animal population // J. Animal. Ecol. -1943. -Vol. 12. -№ 1. -P. 42-58.

223. Fleming R.H. The control of diatom populations by grazing // Int. Con-seil. -1939. -Vol. 14. -P. 210-227.

224. Foster D.H., Hanes N.B., Lord S.-M.I. A critical examination of bathing water quality standards // Intern. Water Pollution Control Federation. -1971. -Vol. 43. -№ 11.-P. 2229-2241.

225. Freshwater Environmental Monitoring in Sweden / T. Wiederholm ed.; Swedish University of Agricultural Sciences Center for Environmental Monitoring, Uppsala, 1992. -104 p.

226. Fujita S. Infiltration in Condensed Urban Areas of Tokyo / Proc. Inter-nat. Conf. Urban Storm Drainage, Niagara Falla, Ontario, 1993. -P. 993-998.

227. Friedrich G., Lacome I., Fischer G. Okologische Bewertung von Fliess-gewassern. -New-York, 1992. -58 p.

228. Gallup I.D., Robertson I.M., Sheebin E. A comparison of macroscopic and microscopic indicators of pollution // Proc. Okla. Acad. Sci. -1970. -Vol. 50. -P. 49-56.

229. Geldreich E.E. Applying bacteriological parameters to recreation water quality // Intern. Amer. Water Works Association. -1970. -Vol. 62. -№ 2. -P. 113-120.

230. Geigier W., Dreiseitl H. Nowe sposoby odprowadzanioa wod deszczowuch / Poradnik Projpzzem EKO. -Bydgoszcz, 1999. -335 s.

231. Gircuszkiewicz-Bajtlik M. Oprakowanie metody prognozowania zmian jakosci jezior / Inst. Ksztaltowania Srodowiska. -Warszawa, 1985. -72 p.

232. Grahay A. La protection des eaux // Energie (Belg.). -1970. -№ 193. -P. 123-130.

233. Grau P. What next? / Water Quality International. -1994. -№ 4. -P. 2932.

234. Guidelines for drinking-water quality. -Geneva, 1999. -41 p.

235. Hakala H. Sedimentation energy flow to the profundal of the oligotro-phyc lake Paajaroi, Southern Finland // Ann. bot. feen. -1977. -Vol. 14. -P. 157164.

236. Hargrave B.T. Stability in structure and function of the mad-water interface / Int. Ver. thear and angew. Limnol. -1975. -Vol. 19. -№ 2. -P. 1073-1079.

237. Harkins R.D., Austin R.A. Reduction and evolution of biological data // J. WPCF. -1973. -Vol. 45. -№ 7. -P. 1606-1611.

238. Hegemann W. Phosporgehalt im Kommunalen Abwasser, Mindestanfor-derungen der kommunalen Abwasserreinigung und Hinweise im ATV // Arbeits-blatt zur Phosporelimination auf chemish und biolog. -Wege; Bremen, 1990. -S. 187-201.

239. Heinonen P., Herve S. The development of a new water quality classification system for Finland // Proc. of Conf. Water Quality Intern. -Budapeszt, 2429 July 1994. -Budapeszt, 1994. -P. 10-14.

240. HELKOM Emfehlung 9/2 Angenommen am 15.02.088 Aufgrund von Artikel 13, Punkt «Ь» der Helsinki convention.

241. Heinonen P., Herve S. Water quality classification of inland waters in Finland // Aqua Fennica. -1987. -№ 17 (2). -P. 147-156.

242. Holtan H., Ibrekk H.O. Norwegian water-quality criteria: ecosystems approach // UN Seminar Materials Ecosystem approach to water management. Oslo, 21-27 May 1991. -Oslo, 1991.-63 p.

243. Horton P.K. An index number system for rating water quality // J. Wat. Poll. Contr. Fed. -1965. -№ 3. -P. 300-305.

244. Hutchinson G.E. Circular consol systems in ecology // Ann. N.J. Acad. Sci. -1958. -№ 5. -P. 221-246.

245. Hutchinson G.E. A Freatise on Limnology. Vol. 1. Geography, Physics and Chemistry. -New York: John Wileiy and Sons, 1957. -1015 p.

246. Hutchinson G.E. On living in the biosphere // Sci. Monthly. -1958. -№ 67. -P. 393-398.

247. Jones R.A., Lee G.F. Recent Advances in Management of Eutrophication in Water Bodies // Intern. Water Poll. Control Fed. -1980. -P. 547-590.

248. Jonsson P., Persson J., Korhijow R. Surface Water Management Freshwater as recipient / Water and Society Sustainable water management in the Baltic Sea Basin, Uppsala Univer., 1999. -P. 3-7.

249. Kajak Z. Eutrofizacja jezior // PWN. -Warszawa, 1979. -S. 5-15.

250. Kajak Z. Eutrofizacja jezior // PWN. -Warszawa, 1979. -S. 21-35.

251. Kayser R. Ein Ansatz zur Bemessung einstafigen Belebungsanlagen fur Nitrification Denitrification // Wasser, Abwasser. -1983. -Heft 9.

252. Kenneth H., Nicholls Ch.M. Cox: Atmospheric Nitrogen and Phosphorus Loading to Harp Lake // Wat. Res. -1987. -Vol. 14. -№ 4. -598 p.

253. Kerekes J. Phosphorous Amply in Undisturbed Lakes in Kejimkujjik -National Park N.S. / Verh. Int. Ver. Limnol., 1975. -№ 19. -P. 349-357.

254. Key A. Fourth European Seminar for Sanitary Engineers. -Geneva, 1956.-P. 18-41.

255. Klapper H., Horwood E. Control of eutrofication in inland waters. -New York; London; Toronto; Sydney; Tokyo; Singapor, 1991.-337 p.

256. Klein L. Aspects of River Pollution. -London, 1957. -185 p.

257. Kolkwitz R., Marsson M. Okologie der pflanzlichen Saprobien // Ber. dtsch. bot. Ges. -1908. -S. 505-519.

258. Kudelska D., Cydrik D., Soszka H. Instrukcija systemu oceny jakosci jezior / Inst. Kszt. Srodow. -Warszawa, 1984. -57 s.

259. Kudelska D., Soszka H. Przeolad stosowanych u rornych krajach spo-sobow oceny i klasyfikacji wod powierz chniowych, PIOS, BMS. -Warszawa, 1996.-53 s.

260. Larsen D.R., Marcier H.T. Phosphorus Retenton capacity of lakes // J. Fisch. res. B. Can. -1976. -№ 33. -P. 1342-1750.

261. Late summer trophic conditions in the northest Gulf of Finland and the river Neva estuary, the Baltic Sea / Pitkanen H., Tamminen Т., Kangas P. et al. // Manuscript, prelim, accepted by est., coast and shelf science, 1992. —134 p.

262. Lester W.F. River quality objectives // Intern. Inst. Water Eng. and Sci. -1979. -Vol. 33. -№ 5. -P. 429-450.

263. Liebig I. Chemistry in its Application to agriculture and Physiology. -London: Taylor and Walton. -1840.

264. Liebmann H. Biological and Chemical Investigation on the Effect Sewage Pipelines on the Eutrophication of Bavarian Lakes // 5th Inst. Water Poll. Conf., San Francisco March 22, 1978. -San Francisco, 1978. -P. 541-597.

265. Liebmann H., Reichenbach-Klinke H. Eingriffe des Menschen und deren biologische Auswirkung // Limnologie der Donau. 4 Lief. -Stuttgart, 1967. -P. 125.

266. Liebmann H. Erfassung und Steverung der nattirlichen Selbstreinigung // Revue Romaine de Biologie. -1969. -Bd. 14. -№ 2. -S. 121-126.

267. Livingstone E. The Stormwater Regulatory Environment in USA Part. Florida in Proceed. - How do you do it? // Water Sensivity Urban Design Seminar. Inst. Of Engineers, Australia, 1994. -P. 387-393.

268. Lozanne L., Janus L., Vollenweider A.R. The OECD Cooperative Program on Eutrophication / Can. Center for Inland Waters. -1981. -96 p. -S.I., Scien. Series 131.

269. Ludwig Ch., Spatzieerer G., Matsche N. Praktische Anwendung der biologischen Phospor-Elimination in Kombination mit der Simultan falling // GWF 126, 1985.-S. 257-263.

270. Lund J.W. Phytoplankton // Eutrophication: causes, sequences, corrective: Proc. of a Symp. -Washington, 1989. -P. 173-181.

271. Margalef R. Communication of structure in planctonic populations // Limnol. and Oceanogr. -1967. -Vol. 6. -№ 2. -P. 91-98.

272. Margalef R. Ecological correlation and relatenship between primary productivity and community structure // Proc. TPP-PF Symposium / Mem. 1st. Ital. Idrobiol. -1965. -№ 18. -P. 96-104.

273. MacArthur R. Fluctuations of animal populations and a measure of community stability // Ecology. -1955. -Vol. 36. -P. 533-536.

274. Margalef R. Information theory in ecology // Gen. Syst. -1958. -Vol. 3. -P. 36-71.

275. Mathematical model of phytoplankton in Lake Ontario. Part 2: Simulation using Lake 1 Model / R.V. Thomann, D.M. Того, K.P. Winfield, D.I. Connor. US Environ. Prot. Agency, EPA Report No. 600/3-76-065, 1976. -Pt. 1, 2.

276. Matsche N. Weitergehende Abwasserreinigung // Biologische Phosphor-Elimination / Techn. Acad. Esslingen. -Wien, 1988. -S. 23.

277. Menhinick E.F. A comparison of some species individuates diversity indices applied to samples of field insects // Ecology. -1964. -Vol. 45. -№ 4. -P. 36-71.

278. Mercier P., Gay S. Effets de l'airation artificielle sous la custer au lac de Bret. // Rev. Suisse hydrol. -1984. -Vol. 16. -№ 2. -P. 18-27.

279. Meyer H. I. Probleme der Klassifizierung von Oberflachengewassern nach Beschaffenheit und Gtite // Wissenchaftliche Zeitschrift der Karl-Marx-Universitat Leipzig. Mathematisch-Natarwissenschaftliche reihe. Ig. II. -1962. -H. l.-S. 149-151.

280. Morisita M. Measuring of individuals and analysis of the distributional patterns // Mem. Fac. Sci. Kyushu Univ. Sec. E., Biol. -1959. -Vol. 2. -№ 4. -P. 215-235.

281. Moss B. Studies on Gull Lake Michigan. II Eutrophication evidence and prognosis // Fresh-water boil. -1982. -Vol. 2. -№ 4. -P. 18-25.

282. Muller P.I. C/N rations in Pasific deep sea Sediments: Effect of inorganic ammonium and organic nitrogen compounds serbed by clay // Geochim. et cosmochim. act. -1977. -Vol. 41. -№ 6. -P. 715-778.

283. Nehrkorn A. Statisctische Beziehengen zwischen biologischen und chemischen Vorfluteruntersuchungen // Gesunheits Ingenieur. -1967. -№ 88. -P. 56-59.

284. Neil I.H., Owen G.E. Distribution environmental requirement and significance of Cladophora in Great Lakes // Proc. 7th Conf. on Great Lakes Res., Toronto.-Michigan, 1974.-P. 1512-1527.

285. Neverova-Dziopak E. Verification of the practical use possibility of integral criterion for estimation of trophical state of surface waters. -Tallinn, 2001. -P. 101-104.

286. Niemczynowicz J. State of the art in Urban Stormwater Design and Research: Current Thinking. -1997. -P. 1-7.

287. O'Connor D.I., Di Того D.M., Thomann R.V. Phytoplankton models and eutrophication problems // Ecology. Modeling in a Resource Manag. Framework, Resour. for the Future, Inc. -Washington, 1970. -P. 149-209.

288. Odnowa wody. Podstawy teoretyczne procesow / Pod Red. A. Kowala // Wydanie 2 poprawione Politechnika Wroclawcka. -Wroclaw, 1996. -416 s.

289. Okologie der tierishen Saprobien // Int. Rev. Hydrobiol. und Hydrogr. -1909.-Bd 2.-S. 126-152.

290. Ostojski M.S. New Helsinki Convention New challenges // Materials Baltic Sea Intern. Day. 10 Annivers. Renov. Hels. Convent. 1992-2002, St.Petersburg, March 22, 2002. -St.Petersburg, 2002. -P. 15-21.

291. Palmer C.M., Farzwell C.M., Walter H.J. Algae of importance in water supplies // Publ. Works. -1955. -Vol. 86. 12. -P. 107-120.

292. Patalas K. Crustancean Plankton and Eutrophication of St. Lawrance Great Lakes // I. Fish. res. B. Can. -1972. -№ 29. -P. 1451-1462.

293. Pings W. Water pollution in Colorado // Mineral Industries Bull. -1969. -Vol. 11. -№ l.-P. 101-104.

294. Porterfield H.W. Water pollution analyzers; a changing market // Oceanology Intern., Oct. 1970. -P. 23-25.

295. Quality Criteria for Lakes and Watercourses: Materials The Swedish Environmental Protection Agency. -Sweden, 1991. -23 p.

296. Rast W., Lee G.F. Summary analysis of the north American OECD eu-trophication project: nutrient loading-lave response relationship and trophic state indices / EPA 600/3-78-008. -Washington, 1978. -455 p.

297. Rerekes I. Phosphorous Aumply in Undisturbed Lakes in Kejimkujjik -National ParkN.S. // Verh. Int. Ver. Limnol., 1975. -№ 19. -P. 349-357.

298. Richardson I.M., Klabbers Ju. and J.G. A Policy oriented model of the eutrophication problem in the Lake Erie ecosystem. Syst. research Center, Case Western Reserv. Univ., Cleveland, Ohio, Report № SRG 74-1, 1974. -P. 359-367.

299. Rosporzadzenie Rady Ministrow z dnia 29 listopada 1975 r. w sprawie klasyfikacji wod, warunkow, jakim powinny odpowiadac scieki oraz kar pie-nieznuch za naruszenie tych warunkow Dz. U. z. 1975 r. № 41 poz. 214.

300. Sawyer C.N. Fertilization of lakes by agricultural and urban drainage // J. New England Water Works Assoc. -1977. -Vol. 61. -№ 2. -P. 43^8.

301. Scavia D., Eadie B.I., Robertson A. An ecological model for Lake Ontario: Model formulation, calibration and preliminary evalution // Nat. Ocean, and Atmosph. Adfmin. Tech. Rep. No. ERZ371-GLERL 12, 1976.

302. Schonberg R. Modifikationen an bestehenden An-Lagen mit dem Liel der biologischen Phosphat-Elimination // Inst. Stadtbauwesen TU Braun-schweig. -1987. -Heft. 42. -29 s.

303. Schwimmer D., Schwimmer M. Algae and medicine // Algae and man / Ed. Jackson D.T.N.W., 1964. -325 p.

304. Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical theory of Communication / Urbana: Illinois Univ. Press. -Illinois, 1963. -247 p.

305. Sleszynski J. Przeglad polskich oszacowan strat spowodowanych de-gradacja srodowiska / Ekonomiczna ocean Srodowiska przyrodniczego / Pod Red. G. Anderson i J. Sleszynskiego. -Bialystok, 1996. -89 s.

306. Shindler D.W. Carbon, nitrogen and phosphorus and the eutrophication of freshwater lakes // J. Phycol. -1971. -Vol. 7. -№ 4. -P. 72-84.

307. Shindals A. Nitrogen and phosporus removal from waste waters. Part 2. Chemical biological // Water and Sewage Works. -1972. -№ 7. -P. 50-67.

308. Shindler D.W., Kling H., Schmidt R.W. Eutrophication of Lake 227 by adition of phosphate and nitrate: the second, third and fourth years of experment // J. Fish. Res. Board, 1973. -Vol. 30. -№ 10. -P. 23-38.

309. Simpson E.H. Measurement of diversity //Nature. -1949. -Vol. 163. -№ 4148.-P. 688H.

310. Smith M.W., Funk W., Proctor D.E. Froth floatation for harvesting Chlorella algae // Northwest Sci. -1988. -Vol. 42. -№ 4. -P. 43-45.

311. Snodgrass W.I., O'Melia C.R. Predictive model for phosphorus in Lakes // Env. Sci. Tech. -1975. -№ 9 (10). -P. 937-944.

312. Sonzogni W.C., Uttomark P.C., Lee G.F. A phosphorus residence time model: theory and application // Water research. -1976. -№ ю (5). -P. 429-435.

313. Statsoft, Inc. Statistica for Windows (Computer program manual). Tulsa, OK: Statsoft, Inc., 2325-1995.

314. Straskrabova V. Bakteriologische Indikation der Wasserverunreinigung mit abbaubaren Stoffen // Limnologica. -1968. -Bd 6, H. 1. -S. 29-36.

315. Streeter H.W. Lew Works Jam. -1949. -№ 1 (21). -P. 117-123.

316. Strinath F.G., Pilla S.C. Phosphorus in wastewater effluents and algae grouth // IWPCF. -1982. -P. 63-67.

317. Svain F.M. Non-marine organic geochemistry. —Cambrige: Univ. press, 1970.-10 p.

318. Szyper H. Zogfrozenie jezior przez tutystyke I rekreacje // Biul. IKS. -1983.-R 10, № 7/8.-S. 3-7.

319. TGL 22764/01 gr. 188000. Gewasserschutz Klassifizierung der Wasser-beschaffenheit von fliepgewassern Gewasserbelasserbelastung, 1973.

320. Thieneman A. Seetypen // J. Naturwissenschaften. -1921. -№ 18. -P. 21-29.

321. Thomas K.A. Die Phosphat-Hypertropie der Gewasser // Chem. wecbland. -1976. -Bd 63, -№ 26-27. -S. 157-166

322. Thomas E.A. The Process of eutrophication in Central European Lakes // Eutrophication: causes, concequences, correctives: Proc. of a Symposium. -Washington, 1979. -P. 21-29.

323. Tiimpling W. Suggested classification of water quality on biological characteristics // Fourth Intern. Conf. on Water Pollution Research. -Prague, 1968. -Paper 16, sc. 1. -P. 01-08.

324. Tumpling W. Zur Klassifizierung der Wasserbeschafftenheit aus biolo-gischer Sicht // Wissenschaftliche Zeitschift der Universitat Rostok. Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe. -1969. -Bd 18, H. 7. -S. 793-798.

325. Uchmanski I., Szeligiewicz W. Empiryczne modeli prognozowania jakisci wod w zastosowaniu do dannych о polskich jeziorach // Ecol. -1989. -M. 36. -S. 8-22.

326. Ulen B. Seston and sediments in lake Narrviken // Act. Univ. Upsal. Abst. Uppsala Diss. Sci. -1977. -№ 438. -P. 10.

327. Umwandlung und Elimination von Stickstoff im Abwasser // Arbeitsber. der ATV-Fachausschusse, 2.6 und 2.8, 1983.

328. Vandeginste B.G.M., Lersel P.B.W. Study of the relations between biological, physical and chemical water quality description with patternrecognition techniques // Proc. Anal. Div. Chem. Soc. -1978. -Vol. 15. -№ 1. -P. 10-13.

329. Ventz D. Vergleichende Betrachtungen zwischen chemischen und biolo-gischen Gewasseranalyzen // Fortschritte der Wasserchemie und ihrer Grenzgebi-ete. -Berlin, 1967. -H. 5. -S. 27-36.

330. Vincent L.C / Rev. Path. Сотр. -Paris, 1964. -№ 1 (763). -P. 181-192.

331. Vollenweider R.A. Advances in Defining Loading Levels for Phosphorus in the Lake Eutrophication // Materials Inst. Ital. Hydrobiol. —1976. -№ 33. -P. 53-83.

332. Vollenweder R.A., Dillon P.I. The application of the phosphorus loading concept to eutrophication research // NRC Report No. 13690, Nat. Resour. Vounc. of Canada, Ottava, Canada, 1974.

333. Vollenweider R.A., Kerekes I. The Loading concept as Basis for Controlling Eutrophication Philosophy and Preliminary Rezults of the OECD Program on Eutrophication // Prog. Wat. -1980. -Vol. 12. -P. 5-38.

334. Vollenweider R.A. The nutrient Loading concept as Basic Manipulation of the Eutrophication of Lake and Reservoirs // Z.F. Wasser Forschung. -1979. -Vol. 12. -№ 2. -P. 45-56.

335. Vollenweider R.A. Scientific Fundamentals of the Eutrophication of Lakes and flowing Waters. Paris: OECD, Techn. Report, No. DAS/CSI/6827, 1968.

336. Water quality criteria. Washington, 1972. -P. 27-36.

337. Weibel S.R. Urban drainage as a factor Eutrophication // Eutrophication: causes, concequences, correctives: Proc. of a Symp. -Washington, 1989.

338. Wedociagi I Kanalizacja w Polsce. Tradycja i wspolczesnosc / Pod Red. M. Sozanskiego. Polska fundacja ochrony zasobow wodnych. Poznan-Bydgoszcz, 2002.-1163 s.

339. Wolhm I.L., Dorris T.C. Biological parameters for water quality criteria // Dioscience, 1968. -Vol. 18. -№ 6. -P. 477-481.

340. Wolman A. / J. A.W.W.A. -1965. -Vol. 57. -№ 7. -P. 748-756.

341. Zdanowski B. Variability of Nitrogen and Phosphorus Contents and Lake // Eutrophication Pol. Arch. Hydrobiol. -1982. -Vol. 29. -№ 3/4. -P. 541-597.1. XXX

342. Council directive of 16 June 1975 concerning the quality required of surface water intended for abstraction of drinking water in the Member States (74/440/EEC), 1975.-P. 18.

343. Council directive 75/441/EEC of 16 June 1975 concerning the quality of surface water intended for the abstraction of drinking water in the Member States, 1975.-P.23-35.

344. Council directive 76/160/EEC of 8 December 1975 concerning the quality of bathing water, 1975. -P. 11-15.

345. Council directive 78/659/EEC of 16 July 1978 on the quality of fresh waters needing protection or improvement in order to support fish life, 1978. -P. 65-70.

346. Council directive 79/869/EEC of 9 October 1979 concerning the methods of measurement and frequencies of sampling and analysis of surface water intended for the abstraction of drinking water in the Member States, 1979. -P. 12-17.

347. Council directive 79/923/EEC of 30 October 1979 on the quality required of shellfish waters, 1979. -P. 5-11.

348. МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

349. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РУССКИЙ МУЗЕЙ191011, Россия, Санкт-Петербург, Инженерная ул.,4 тел. 7 (812)595-4188 факс: 7 (812) 314-41531. ИСХ. № J^W/yf от О1. Заведующему кафедрой1. Водоотведения и экологии1. Санкт-Петербургского1. Государственного

350. Архитектурно-строительного1. Университета1. Профессору1. Алексееву М.И.1. Справка

351. Государственный Русский музей осуществляет комплекс реставрационных работ по восстановлению объёмно-пространственной композиции Михайловского сада.

352. Начальник службы музеефикации, развития и реконструкции садов и территорий ГРМ1. Шарепо Е.В.

353. АДМИНИСТРАЦИЯ CAHKT- ПЕТЕРБУРГА УПРАВЛЕНИЕ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ СООРУЖЕНИЙ ЗАЩИТЫ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА ОТ НАВОДНЕНИЙ «МОРЗАЩИТА»190000 Наб. реки Мойки, д. 76, Санкт-Петербург,

354. Начальник отдела научного сопровождения и экологии1. Р.Р.Михайленко1. СПРАВКА

355. Декан факультета Математики и естественных наук

356. ВПШ в Ченстохове, проф. д.ф.-м.н. (подпись) Зигмунт Бонк

357. Зав. Кафедры Охраны окружающей среды

358. ВПШ в Ченстохове, к.б.н., доц. (подпись) Цезарий Гембицкий

359. Неверовой-Дзиопак в ее диссертационной работе «Теоретическое,

360. Подтверждаю соответствие настоящего перевода с предложенным документом. Перевод и удостоверение JLJLl„ зл.зл.

361. Wjisza SzkoJa Pedagogiczna Hfydzial MatE;,4i!,j;.ij- fzvrodniczv8121 79. 49 CS* 499\щцщтъ1. ZASWIADCZENIE

362. Dziekan Wydziata Matematyczno-Przyrodniczego

363. WSP w CzQStochowie, prof, dr hab. ZygmGDEBgjKAN

364. Kierownik Zakfadu Ochrony Srodowiska WSP w CzQStochowie, dr1. Cezary G^bicki

365. К I E R Оw Г J IK Zakladu OcbrofhL i dowieka1. Dr CezaibLa^bicbi