🗊Презентация Мониторинг водных объектов

Экологический мониторинг Мониторинг водных объектов

М Водных объектов Контроль качества воды Основные термины, используемые в системе мониторинга водных объектов: Сточная вода – это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). 1. Хозяйственно-бытовые воды – это стоки душевых, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых ~58% органических веществ и 42% минеральных. 2. Атмосферные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органическими и минеральными веществами. 3. Промышленные сточные воды – это жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органического и неорганического сырья.

М Водных объектов Контроль качества воды Воду, используемую в промышленности, подразделяют на охлаждающую, технологическую и энергетическую. В промышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. В этих случаях вода не соприкасается с материальными потоками и не загрязняется, а лишь нагревается. Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывающую и реакционную: - средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, гидротранспорте продуктов и отходов производства; - промывающую – для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов и изделий; - реакционную – в составе реагентов, а также при отгонке и других процессах. Технологическая вода непосредственно контактирует со средой. Энергетическая вода потребляется для получения пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов.

М Водных объектов Контроль качества воды Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования; при этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и паразитологические показатели воды (число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема). Токсикологические показатели воды, характеризующие безвредность ее химического состава, определяются содержанием химических веществ, которое не должно превышать установленных нормативов. Органолептические (воспринимаемые органами чувств) свойства: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

М Водных объектов Контроль качества воды Основные показатели: рН Водородный показатель pH является мерой активности (в случае разбавленных растворов совпадает с концентрацией) ионов водорода в растворе, количественно выражающей его кислотность. Вычисляется как отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр: 2. БПК (биохимическое потребление кислорода) Определяется как количество кислорода, которое требуется для окисления находящихся в воде органических веществ в аэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов. 3. ХПК (химическое потребление кислорода) Мера общей загрязнённости воды содержащимися в ней органическими и неорганическими восстановителями, реагирующими с сильным окислителем

М Водных объектов Контроль качества воды Основные показатели: 4. Жесткость Присутствие солей кальция и магния, выражается концентрацией ионов Са2+ и Mg2+ в ммоль экв/л. Различают общую карбонатную и некарбонатную жесткость. Общая жесткость представляет сумму двух жесткостей: карбонатная – связана с присутствием в воде бикарбонатов кальция и магния, а некарбонатная – сульфитов, хлоридов, нитратов кальция и магния. Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования. Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

М Водных объектов Контроль качества воды В гидрохимической практике используется метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывают баллы кратности превышения ПДКвр – Кi и повторяемости случаев превышения Нi, а также общий оценочный балл – Bi: где Сi – концентрация в воде i-го ингредиента; ПДКi – предельно допустимая концентрация i-го ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения; NПДКi – число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; Ni – общее число измерений i-го ингредиента.

М Водных объектов Контроль качества воды Оценка качества воды и сравнение современного состояния водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и рассчитывается усреднением как минимум пяти индивидуальных показателей качества воды. Обязательны для учета следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление кислорода БПК5:

М Водных объектов Отбор проб воды В нормативных документах (ГОСТ 24481, ГОСТ 17.1.5.05, ИСО 5667-2 и др.) определены основные правила и рекомендации, которые следует использовать для получения репрезентативных проб. Различные виды водоемов (водоисточников) обуславливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае Качество воды в водоемах (как озерах, так и реках) носит циклический характер, причем наблюдается суточная и сезонная цикличность. По этой причине ежедневные пробы следует отбирать в одно и то же время суток (например, в 12 часов), а продолжительность сезонных исследований должна быть не менее 1 года, включая исследования серий проб, отобранных в течение каждого времени года. Это особенно важно для определения качества воды в реках, имеющих резко отличающиеся режимы – межень и паводок. Обычно проводится два вида отбора проб: разовый (нерегулярный) и регулярный, или серийный. Разовый отбор применяется для периодического определения изменений состава воды на ранее исследованных объектах или в случае, когда необходимо получить общие представления о качестве воды. При серийном отборе каждая проба отбирается в определенной (временной или пространственной) последовательности, что обеспечивает наиболее надежную информацию о состоянии водоема.

М Водных объектов Отбор проб воды Пробы из рек и водных потоков отбирают выше по течению и в точке, где произошло полное смешение вод. Следует иметь в виду, что загрязнения могут быть неравномерно распространены по потоку реки, поэтому обычно пробы отбирают в местах максимально бурного течения, где потоки хорошо перемешиваются. Пробоотборники помещают вниз по течению потока, располагая на нужной глубине. Отбор проб из природных и искусственных озер (прудов) должен быть тщательно спланирован для получения информации, к которой можно было бы применять статистическую оценку. Слабопроточные водоемы имеют значительную неоднородность воды в горизонтальном направлении. Качество воды в озерах часто сильно различается по глубине из-за термальной стратификации, причиной которой могут быть фотосинтез в поверхностной зоне, подогрев воды, воздействие донных отложений и др. В больших глубоких водоемах может появляться также внутренняя циркуляция.

М Водных объектов Отбор проб воды Пробы влажных осадков (дождя и снега) не следует отбирать вблизи источников значительных загрязнений атмосферы – например, котельных или ТЭЦ, открытых складов материалов и удобрений, транспортных узлов и др. Образцы осадков собирают в специальные емкости, приготовленные из нейтральных материалов. Дождевая вода собирается при помощи воронки (диаметром не менее 20 см) в мерный цилиндр (или непосредственно в ведро) и хранится в них до анализа. Расчет количества осадков (h) в миллиметрах проводится по формуле: где: V – объем собранной пробы осадков, мл; D – диаметр воронки, см; d – диаметр мерного цилиндра, см; Н – высота столба собранной жидкости. Отбор проб снега обычно проводят, вырезая керны на всю глубину (до земли), причем делать это целесообразно в конце периода обильных снегопадов (в начале марта). Объем снега в переводе на воду можно также вычислить по вышеприведенной формуле, где D – диаметр керна.

М Водных объектов Отбор проб воды Пробы грунтовых вод отбирают из артезианских скважин, колодцев, родников. Следует иметь в виду, что качество воды в различных водоносных горизонтах может значительно различаться, поэтому при отборе пробы грунтовых вод следует оценить доступными способами глубину горизонта, из которого отобрана проба, возможные градиенты подземных потоков, информацию о составе подземных пород, через которые пролегает горизонт. Поскольку в точке отбора пробы могут создаться концентрации различных примесей, отличные от их концентраций в водоносном слое, необходимо откачивать из скважины (или из родника, делая в нем углубление) воду в количестве, достаточном для обновления воды в скважине, водопроводе, углублении и т.п. Пробы воды из водопроводных сетей отбирают, соблюдая следующие правила: Отбор проб проводят после спуска воды в течение 10-15 минут – времени, обычно достаточного для обновления воды с накопившимися загрязнителями; Для отбора не используют концевые участки водопроводных сетей, а также участки с трубами малого диаметра (менее 1,2 см); Для отбора используют, по возможности, участки с турбулентным потоком – краны вблизи клапанов, изгибов; При отборе проб вода должна медленно течь в пробоотборную емкость до ее переполнения.

М Водных объектов Отбор проб воды Пробы грунтовых вод отбирают из артезианских скважин, колодцев, родников. Следует иметь в виду, что качество воды в различных водоносных горизонтах может значительно различаться, поэтому при отборе пробы грунтовых вод следует оценить доступными способами глубину горизонта, из которого отобрана проба, возможные градиенты подземных потоков, информацию о составе подземных пород, через которые пролегает горизонт. Поскольку в точке отбора пробы могут создаться концентрации различных примесей, отличные от их концентраций в водоносном слое, необходимо откачивать из скважины (или из родника, делая в нем углубление) воду в количестве, достаточном для обновления воды в скважине, водопроводе, углублении и т.п. Пробы воды из водопроводных сетей отбирают, соблюдая следующие правила: Отбор проб проводят после спуска воды в течение 10-15 минут – времени, обычно достаточного для обновления воды с накопившимися загрязнителями; Для отбора не используют концевые участки водопроводных сетей, а также участки с трубами малого диаметра (менее 1,2 см); Для отбора используют, по возможности, участки с турбулентным потоком – краны вблизи клапанов, изгибов; При отборе проб вода должна медленно течь в пробоотборную емкость до ее переполнения.

М Водных объектов Отбор проб воды При отборе проб следует обращать внимание (и фиксировать в протоколе) на сопровождавшие отбор проб гидрологические и климатические условия, такие, как осадки и их обилие, паводки, межень и застойность водоема и др. Пробы воды для анализа могут отбираться как непосредственно перед анализом, так и заблаговременно. Для отбора проб специалисты используют стандартные батометры либо бутыли вместимостью не менее 1 л, открывающиеся и наполняющиеся на требуемой глубине. Очевидно, что посуда для отбора проб должна быть чистой. Чистота посуды обеспечивается предварительным мытьем ее горячей мыльной водой (стиральные порошки и хромовую смесь не использовать!), многократным споласкиванием чистой теплой водой. В дальнейшем для отбора проб желательно использовать одну и ту же посуду. Сосуды, предназначенные для отбора проб, предварительно тщательно моют, ополаскивают не менее трех раз отбираемой водой и закупоривают стеклянными или пластмассовыми пробками, прокипяченными в дистиллированной воде. Между пробкой и отобранной пробой в сосуде оставляют воздух объемом 5–10 мл. В общую посуду отбирают пробу на анализ только тех компонентов, которые имеют одинаковые условия консервации и хранения.

М Водных объектов Отбор проб воды Отбор проб, не предназначенных для анализа сразу же (т.е. отбираемых заблаговременно), производится в герметично закрывающуюся стеклянную или пластмассовую (желательно фторопластовую) посуду вместимостью не менее 1 л. Для получения достоверных результатов анализ воды следует выполнять, по возможности, скорее. В воде протекают процессы окисления-восстановления, сорбции, седиментации, биохимические процессы, вызванные жизнедеятельностью микроорганизмов и др. В результате некоторые компоненты могут окисляться или восстанавливаться. Соответственно могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, привкус, цвет, мутность. Биохимические процессы можно замедлить, охладив воду до температуры 4–5 °С (в холодильнике). Следует иметь в виду, что ни консервация, ни фиксация не обеспечивают постоянства состава воды неограниченно долго. Они лишь сохраняют на определенное время соответствующий компонент в воде, что позволяет доставить пробы к месту анализа – например, в полевой лагерь, а при необходимости – и в специализированную лабораторию. В протоколах отбора и анализа проб обязательно указываются даты отбора и анализа проб.

М Водных объектов Отбор проб воды Отбор проб, не предназначенных для анализа сразу же (т.е. отбираемых заблаговременно), производится в герметично закрывающуюся стеклянную или пластмассовую (желательно фторопластовую) посуду вместимостью не менее 1 л. Для получения достоверных результатов анализ воды следует выполнять, по возможности, скорее. В воде протекают процессы окисления-восстановления, сорбции, седиментации, биохимические процессы, вызванные жизнедеятельностью микроорганизмов и др. В результате некоторые компоненты могут окисляться или восстанавливаться. Соответственно могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, привкус, цвет, мутность. Биохимические процессы можно замедлить, охладив воду до температуры 4–5 °С (в холодильнике). Следует иметь в виду, что ни консервация, ни фиксация не обеспечивают постоянства состава воды неограниченно долго. Они лишь сохраняют на определенное время соответствующий компонент в воде, что позволяет доставить пробы к месту анализа – например, в полевой лагерь, а при необходимости – и в специализированную лабораторию. В протоколах отбора и анализа проб обязательно указываются даты отбора и анализа проб.

М Водных объектов Пункты контроля Первым этапом организации работ по наблюдению и контролю качества поверхностных вод является выбор местоположения пунктов контроля. Под пунктом контроля качества поверхностных вод понимается место на воде или водотоке, в котором производят комплекс работ для получения данных о качестве воды 1. На водоемах с интенсивным водообменом (свыше 5,0): один створ устанавливают примерно на 1 км выше источника загрязнения, остальные створы — ниже источника загрязнения (не менее двух, на расстоянии 0,5 км от сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Границу зоны загрязненности (части водоема, в которой нарушены нормы качества воды по одному или нескольким показателям) устанавливают по размерам максимальной зоны загрязненности, определенной расчетным путем и уточненной при проведении об­следования водоема.

М Водных объектов Пункты контроля 2. На водоемах с умеренным (0,1 - 0,5) и замедленным (до 0,1) водообменами: один створ устанавливают в части водоема, не подверженной загрязнению. Другой створ совмещают со створом сброса сточных вод, остальные створы располагают параллельно ему по обе стороны (не менее двух, на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Количество горизонтов на вертикали определяется глубиной водоема или водотока в месте измерения. При глубине до 5 м устанавливается один горизонт (у поверхности льда зимой), при глубине от 5 до 10 м — два (у поверхности и в 0,5 м от дна), а при глубине более 10м — три (дополнительно промежуточный, расположенный на половине глубины). На глубоких водоемах горизонты устанавливаются у поверхности, на глубине 10; 20; 50 и 100 м и у дна (в разноплотностном водоеме назначается дополнительный горизонт, который располагается в слое скачка плотности).

М Водных объектов Пункты контроля 2. На водоемах с умеренным (0,1 - 0,5) и замедленным (до 0,1) водообменами: один створ устанавливают в части водоема, не подверженной загрязнению. Другой створ совмещают со створом сброса сточных вод, остальные створы располагают параллельно ему по обе стороны (не менее двух, на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Количество горизонтов на вертикали определяется глубиной водоема или водотока в месте измерения. При глубине до 5 м устанавливается один горизонт (у поверхности льда зимой), при глубине от 5 до 10 м — два (у поверхности и в 0,5 м от дна), а при глубине более 10м — три (дополнительно промежуточный, расположенный на половине глубины). На глубоких водоемах горизонты устанавливаются у поверхности, на глубине 10; 20; 50 и 100 м и у дна (в разноплотностном водоеме назначается дополнительный горизонт, который располагается в слое скачка плотности).

М Водных объектов Комплексные лаборатории Комплексная лаборатория анализа воды КЛВ-1 представляет собой конструкцию, состоящую из транспортной стойки, на которой устанавливается весь набор технических средств, уложенных в быстро снимаемые и легко переносимые чемоданы; контейнеров для хранения проб; установки для экстрагирования. КЛВ-1 можно непосредственно развернуть у исследуемого водоема и полностью провести цикл гидрохимических анализов «первого дня». Судовая комплексная лаборатория анализа воды СКЛАВ-1 предназначена для анализа воды на плавсредствах. Лаборатория представляет собой деревянный футляр, в котором расположено необходимое для работы оборудование. В настоящее время выпускается передвижная гидрохимическая лаборатория ПГХЛ-1 на базе автобуса ПАЗ-3201. В комплект ПГХЛ-1 входят переносные и полевые аналитические приборы, позволяющие проводить анализ воды непосредственно на месте по 30 показателям, что приближает ПГХЛ-1 к зарубежным аналогам. Измерения проводятся тремя специалистами в течение 2 ч по всем 30 показателям.

М Водных объектов Комплексные лаборатории Комплексная лаборатория анализа воды КЛВ-1 представляет собой конструкцию, состоящую из транспортной стойки, на которой устанавливается весь набор технических средств, уложенных в быстро снимаемые и легко переносимые чемоданы; контейнеров для хранения проб; установки для экстрагирования. КЛВ-1 можно непосредственно развернуть у исследуемого водоема и полностью провести цикл гидрохимических анализов «первого дня». Судовая комплексная лаборатория анализа воды СКЛАВ-1 предназначена для анализа воды на плавсредствах. Лаборатория представляет собой деревянный футляр, в котором расположено необходимое для работы оборудование. В настоящее время выпускается передвижная гидрохимическая лаборатория ПГХЛ-1 на базе автобуса ПАЗ-3201. В комплект ПГХЛ-1 входят переносные и полевые аналитические приборы, позволяющие проводить анализ воды непосредственно на месте по 30 показателям, что приближает ПГХЛ-1 к зарубежным аналогам. Измерения проводятся тремя специалистами в течение 2 ч по всем 30 показателям.

М Водных объектов Обработка и обобщение результатов Наблюдения за качеством поверхностных вод в пункте контроля проводятся в соответствии с «Временными методическими указаниями гидрометеорологическим станциям и постам по отбору, подготовке проб воды и грунта на химический и гидробиологический анализ и проведению анализа первого дня». Химический анализ проб воды выполняется в соответствии с «Руководством по химическому анализу поверхностных вод суши», а гидробиологический анализ — в соответствии с «Руководством по методам гидробиологического анализа вод и донных отложений». Использование методик, не включенных в вышеупомянутые руководства, возможно только при наличии разрешения, полученного от Государственной химической инспекции (ГХИ). Формы обобщения результатов в организациях Росгидромета устанавливаются специальными указаниями.

М Водных объектов Обработка и обобщение результатов При обобщении материалов оценку качества воды водоемов и водотоков по гидрохимическим показателям осуществляют путем сопоставления результатов измерений контролируемых показателей качества воды в отдельных пунктах с нормами качества воды, изложенными в Правилах. Порядок и сроки передачи данных о качестве вод, в том числе экстренной информации о высоких уровнях загрязнения, устанавливаются по согласованию между организациями, осуществляющими контроль качества вод в пунктах Управления государственной контрольной службы (УГКС), на территории деятельности которого проводится контроль, с учетом требований Росгидромета по срокам представления информационных материалов. Порядок, сроки и формы передачи сведений о качестве вод подразделениями Росгидромета устанавливаются специальными приказами. При обнаружении экстремальных уровней загрязнения порядок действия регламентируется специальными межведомственными указаниями.