Способы оценки качества донных осадков
Донные отложения играют важную индикационную роль при контроле загрязнения и мониторинге водной среды. Донные осадки относятся к системе, способной накаливать и хранить информацию о состоянии и изменении геохимических, динамических, климатических условий среды. Реакция на них проявляется в изменении гранулометрического, минералогического и химического составов, изменении окислительно-восстановительных и кислотно-щелочных условий в донных осадках и водной среде, изменении скоростей осадконакопления и т. д. Поэтому донные осадки могут рассматриваться в качестве основного объекта геоэкологических исследований аквальных геосистем.
В настоящее время ПДК загрязняющих веществ в донных осадках не установлены, и в ближайшее время не предвидятся.
Современные подходы к оценке загрязнения донных осадков водных объектов можно разделить согласно двум основным направлениям:
1. Расчет различных индексов и нормированных показателей химического загрязнения с использованием шкал качественных оценок.
2. Сравнительный анализ, построенные на сопоставлении содержаний загрязняющих веществ в донных осадках с нормативными показателями (ПДК в почвах или в воде) и с кларком литосферы, кларком осадочных пород или региональным фоном (современные осадки фоновых районов или подстилающие осадочные породы).
Широко применяется суммарный индекс загрязнения донных осадков:
Zc = ( 
Ci / Ciф) – (n-1)
Ci – фактическое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках
Ciф – фоновое содержание i-го загрязняющего вещества в донных осадках
n – количество аномальных веществ (концентрация превышает фоновое содержание).
Это та же формула, что и для индекса загрязнения почв, в итоге используется та же шкала экологического состояния донных осадков, что и для почв:
| Категория загрязнения почв | Величина Zc | Показатели здоровья населения |
| Допустимая | 1-8 | - |
| Слабая | 8-16 | Наиболее низкий уровень заболеваемости населения |
| Средняя | 16-32 | Рост общей заболеваемости |
| Сильная | 32-64 | Рост общей заболеваемости, в том числе детской |
| Очень сильная | 64-128 | Рост общей заболеваемости, в том числе детской, нарушение репродуктивной функции женщин, рост онкологической заболеваемости |
Позже был предложен комплексный подход к оценке экологического состояния водного объекта и в дополнение к суммарному показателю загрязнения донных осадков введен показатель санитарно-токсикологической опасности (Zcт). Его расчет выполняется по той же формуле, но только для веществ 1 и 2 классов опасности в водной среде. Итогом всего этого стала ориентировочная шкала оценки состояния.
Ориентировочная шкала оценки степени загрязнения водных объектов по концентрациям химических элементов в донных отложениях:
| Zc | Zcт | Уровень техногенного загрязнения | Степень санитарно-токсикологической опасности | Содержание токсичных элементов в воде |
| менее 10 | менее 10 | Низкий | Допустимая | Для большинства в пределах фона |
| 10-30 | 10-30 | Средний | Уверенная | Для многих повышено относительно фона, для некоторых достигает ПДК |
| 30-100 | 30-100 | Высокий | Опасная | Для многих выше фона, для некоторых превышает ПДК |
| 100-300 | 100-300 | Очень высокий | Очень опасная | Для многих во много раз выше фона, для некоторых стабильно превышает ПДК |
| более 300 | более 300 | Чрезвычайно высокий | Чрезвычайно опасная | Для большинства во много раз выше фона, для многих стабильно превышает ПДК |
За рубежом для рассмотрения процессов загрязнения донных осадков, рассчитывают различные индексы и коэффициенты. Все они основаны на сравнении современных отложений с подстилающими осадками, образовавшимися в доиндустриальный период: коэффициент и степень загрязнения (Cf и Cd), коэффициент культурного обогащения (CEF), коэффициент антропогенного обогащения (SAEF), индекс геоаккумуляции (Jgeo) и др.
Для донных осадков можно выделить 3 основных ЛПВ (лимитирующий признак вредности), определяющих максимальное влияние загрязненных донных осадков на экосистемы и организмы:
1. Токсикологическое воздействие на микробиологический комплекс осадков и бентос (токсикологический ЛПВ).
2. Токсикологическое воздействие на рыб-бентофагов (рыбохозяйственный ЛПВ).
3. Токсикологическое воздействие на организмы, обитающие в толще воды, через процессы вторичного загрязнения в результате насыщения поровых вод и осадков подвижными химическими соединениями (водно-миграционный ЛПВ).
Загрязнение донных осадков играет решающую роль в ухудшении качества воды и в снижении рыбопродуктивности водоемов. В качестве ОДК (ориентировочно допустимых концентраций) загрязняющих веществ в донных осадках предложено использовать ПДК загрязняющих веществ для воды рыбохозяйственного назначения (в расчете на единицу массы грунта – мг/кг – с анализом твердой фракции и иловой воды как единого целого).
Содержание химических веществ часто сравнивают с кларком осадочных пород или с химическим составом глубоководных океанических осадков, выявляя тем самым превышений (или кларк концентраций) содержания загрязняющих веществ в донных осадках. Но наиболее правильно сравнение с фоновыми показателями. Существует 2 подхода к их установлению. Либо обосновывают региональный природный фон современных донных отложений (сталкиваемся с проблемой поиска незагрязненных акваторий при нарастающем антропогенном воздействии), либо рассчитывают средние содержания химических элементов в подстилающих осадочных образованиях (возникает необходимость учета возможных фациально-генетических и вещественно-геологических различий в древнем и современном седиментогенезе).