Система водоотведения Нью-Йорка (часть третья)

Крупнейший город США расположен в нью-йоркской гавани на побережье Атлантического океана. Ежедневно в эту бухту сбрасывается порядка 5 млн. м3 сточных вод, прошедших очистку на 145-ти канализационных очистных станциях. Примерно столько же неочищенных стоков попадают туда с территории Большого Нью-Йорка. Если же учесть, что 68% городской канализации является общесплавной, контроль качества воды в нью-йоркской гавани приобретает особое значение.

Нью-йоркская гавань представляет собой разветвленную систему водоемов, где пресные воды рек Гудзон, Пассаик, Раритан, Хакенсак, Ровей и еще нескольких более мелких рек смешиваются с приливными потоками Атлантического океана. Этот процесс протекает на большой площади в многочисленных бухтах, заливах, проливах, протоках, а также в устье рек. Морские воды постоянно поступают во внутреннюю часть нью-йоркской гавани и выносятся из нее.

Средняя продолжительность циркуляции морских вод, их возможная задержка, коэффициент перемешивания и особенности течений оказывают непосредственное влияние на качество воды. В целом качество воды улучшается во время максимального уровня прилива (полная вода) и при наибольших объемах речного стока. В период отлива (малая вода) и при низких значениях пресноводного стока вода остается в гавани дольше, разбавляется и перемешивается менее интенсивно и ее качество может ухудшаться. Соленость морской воды в этой части мирового океана составляет около 3% и ее плотность выше, чем плотность пресной воды. Различие в плотности приводит к тому, что во время приливов поток соленой воды движется ниже потока пресной воды, формируя в зоне эстуария своеобразный гребень. При этом его поверхностный слой движется по направлению к океану, а более глубинный слой - к берегу. Все это создает дополнительные трудности при выявлении траектории движения загрязнителей, находящихся в акватории гавани.

Из нью-йоркской гавани в Атлантический океан поступает около 70 млн. м3 пресной воды в день. Из этого объема примерно 60 млн. м3 составляет сток рек Гудзон, Раритан, Пассаик и Хакенсак, а около 10 млн. м3 приходится на очищенные и неочищенные сточные воды, сбрасываемые очистными сооружениями на территории Большого Нью-Йорка и станциями, расположенными на реках выше города. Кроме этого, около 30 млн. м3 соленой воды поступает из пролива Лонг-Айленд. Эта часть приливной воды проходит через пролив Истр- Ривер, затем через бухты Аппер-Нью- Йорк и Лоуэр-Нью-Йорк, после чего снова возвращается в океан.

В общей сложности через акваторию нью- йоркской гавани переносится до 100 млн. млн. м3 пресной и соленой воды. Сток реки Гудзон, крупнейшей водной артерии в районе Большого Нью-Йорка, в среднем составляет около 50 млн. м3/день. Пресная вода смешивается с морской практически в центральной части города ниже района Манхеттен, в бухте Аппер- Нью-Йорк. Находящиеся в воде реки Гудзон загрязняющие вещества достигают бухты Лоуэр-Нью-Йорк, откуда поступают в открытый океан. Во время полной воды приливные течения препятствуют выносу загрязнителей за пределы нью-йоркской гавани, поэтому в это время их концентрации обычно возрастают. Особенности потоков в проливе Ист-Ривер заключаются в том, что в верхней его части, т.е. в районе залива Лонг-Айленд отмечаются более высокие уровни приливов (примерно на 70%), чем в нижней части пролива в бухте Аппер-Нью-Йорк. Из-за этого возникает сильное приливное течение (от 2 до 3 м/сек.), которое способствует перемешиванию воды и выносу вредных веществ из центральной части города.

Весьма непростую картину представляют собой пресноводные и морские течения в районе острова Стэтен Айленд. В западной части острова воды рек Пассаик и Хакенсак смешиваются с соленой водой из пролива Кил Ван Кул, а в юго-восточной части острова пресная вода реки Раритан сое-диняется с водами Атлантического океана в бухте Раритан. Сток рек Пассаик и Раритан колеблется от 5 млн. м3/день в течение года до 10 - 12 млн. м3/день в весенний период. Из-за приливных течений в районе бухты Раритан и относительно небольшого стока рек Пассаик и Хакенсак скорость потоков в западной и юго-западной оконечностях острова ниже, чем в северной, что способствует накоплению загрязнений в проливе Ар- тур Кил. Хотя основной объем загрязненной воды проходит через бухту Лоуэр-Нью-Йорк, интенсивность перемешивания там довольно высока и большая часть загрязнителей выносится в открытый океан. В бухте Джамейка практически единственным источником пресной воды является поверхностный сток и сток очистных сооружений, расположенных в этой части города. Там самый продолжительный цикл обновления воды, а небольшая глубина бухты (средняя глубина - 7 м) не способствует самоочищению этой части нью-йоркской гавани.

Мониторинг качества воды

Система контроля качества воды в нью-йоркской гавани насчитывает 62 станции и поста, из которых 27 расположены на реках и проливах в центральной части города, а 35 - в открытой акватории нью-йоркской гавани. Если в начале прошлого века отслеживалось всего пять параметров, то в настоящее время их число достигает двадцати.

Большинство исследований проводятся в рамках Программы изучения качества воды в нью-йоркской гавани, которая была разработана в 1985 году. За выполнение программы отвечает секция по морским исследованиям Департамента охраны окружающей среды Нью-Йорка. Полученные данные широко используются учеными, экологами, санитарными врачами и всеми заинтересованными лицами для определения воздействия сточных вод на городские водоемы и прибрежную зону, оценки состояния водной флоры и фауны, информирования жителей о состоянии пляжей и рекреационных зон на побережье. Мониторинг выполняется на протяжении всего года. С мая по сентябрь производится еженедельный отбор проб воды, с октября по апрель - ежемесячный.

Обычно измеряются такие параметры воды, как температура, мутность, уровень растворенного кислорода и степень бактериального загрязнения.

Для этих целей используется судно «Скопа», имеющее на борту небольшую лабораторию, оснащенную необходимым оборудованием для отбора проб и проведения анализов. Судно длиной 16,5 м было построено в 1991 году по специальному заказу Департамента охраны окружающей среды Нью-Йорка. Отбор образцов воды производится как с поверхности акватории нью- йоркской гавани, так и с различной глубины. Все методики отбора проб сертифицированы и соответствуют требованиям Агентства по охране окружающей среды США.

Сопоставление результатов мониторинга по годам позволяет наглядно увидеть, насколько улучшилось качество воды за последние два десятилетия.

Если в 1985 году загрязнение воды фекальными колиформными бактериями носило массовый характер, достигая предельных уровней (более 2000/100 мл) вблизи устья реки Гудзон в самом центре города в районе Манхеттен, то в 2006 году практически все поверхностные водоемы города соответствовали нормативам классов SA - SB (число бактерий менее 100/100 мл).

По сравнению с 1980-ми гг. существенно улучшились значения растворенного кислорода в воде, особенно в реке Гудзон, заливе Лоуэр-Нью-Йорк, проливе Кил Ван Кул и бухте Раритан, хотя на северных окраинах в районе пролива Лонг-Айленд и на юге - в бухте Джамейка, - показатели несколько ухудшились. В купальный сезон 2008 года практически на всех прибрежных пляжах отмечалось отличное или хорошее качество воды. С 2001 года не было зарегистрировано ни одного случая закрытия пляжей, за исключением лета 2003 года, когда в Нью- Йорке произошло отключение электроэнергии в результате масштабной аварии энергосистемы в ряде штатов на северо-востоке США. Из-за обесточивания городских станций очистки в пролив Ист-Ривер и реку Гудзон вылилось соответственно 600 тыс. м3 и 1,5 млн. м3 неочищенных муниципальных стоков.

При проведении мониторинга регистрируются различные параметры воды, а в ряде случаев проводятся более комплексные исследования по содержанию в воде тяжелых металлов, хлорорганических соединений, углеводородов и других соединений. При рутинном анализе проб воды обычно регистрируются четыре основных параметра: количество колиформных бактерий и энтерококков, содержание хлорофилла а, уровни растворенного кислорода и прозрачность воды.

Фекальные колиформные бактерии и энтерококки используются в качестве индикаторных микроорганизмов для определения степени загрязнения воды муниципальными стоками.

Хлорофилл а представляет собой растительный пигмент, и его концентрация в воде используется для определения уровней продуктивности фитопланктона. Измерение концентраций хлорофилла а (в качестве замены фитопланктона) позволяет оценить состояние водоема и говорит об изменениях в экосистеме. Считается, что если концентрация хлорофилла а превышает 20 мкг/л, то это свидетельствует о наличии избыточного количества питательных веществ и создает условия для эвтрофикации.

Зонирование нью-йоркской гавани

Для мониторинга качества воды нью-йоркская гавань условно разбита на четыре зоны.

В зону I входят: река Гудзон от границы города с Вестчестером на западе до устья, бухта Аппер-Нью-Йорк и система проливов Кил Ван Кул - Артур Кил. Здесь имеется 13 станций мониторинга. Большая часть территории относится к классу I, за исключением проливов Кил Ван Кул и Артур Кил, где качество воды наихудшее (класс SD), и только южный участок пролива Артур Кил соответствует классу I. Лучше всего дело обстоит с бассейном реки Гудзон, где вода на западной границе города признана пригодной для купания (класс SB).

Зона II (бухта Лоуэр-Нью-Йорк - бухта Раритан) - наиболее открытая часть акватории, по сути представляющая прибрежную океанскую территорию. Вполне понятно, что это самый чистый участок гавани, на котором почти везде разрешено купание и рекреационная деятельность (класс SB). В некоторых местах вода признана пригодной для ловли моллюсков, т.е. отвечает самым строгим требованиям (класс SA). В этой зоне находится 5 станций мониторинга.

Зона III охватывает часть пролива Лонг-Айленд у северо-западной границы города. Сюда же относится река Харлем (Гарлем) и верхняя часть пролива Ист-Ривер. Качество воды отслеживают 8 станций мониторинга. Вода в проливе Лонг-Айленд в основном пригодна лишь для занятий рыбной ловлей и лодочного спорта (класс I). В ряде мест, например, около моста Уайтстоун, положение улучшается и там можно купаться (класс SB).

Зона IV Бухта Джамейка находятся в восточной части города, где преобладают прибрежные низинные и часто заболоченные территории. Бухта расположена в районе с низкой плотностью застройки и активно используется горожанами для разных видов отдыха. Там действуют 9 станций мониторинга. В основном здесь вода пригодна для купания и отдыха на во- де (класс SB). Однако в тех местах, куда поступает часть поверхностного стока и отмечается недостаточная циркуляция воды, качество понижается до класса I (разрешена рыбная ловля и гребные виды спорта).

Александр Литвинов

Журнал "Вода Magazine", №11 (27), 2009 г.