В начало

Мониторинг природных вод (Лекция)

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Мониторинг загрязнения поверхностных вод

2. Мониторинг загрязнения морских вод

3. Наблюдения за качеством природных вод с помощью комплексных лабораторий

4. Мониторинг радиоактивного загрязнения природных вод

5. Обработка и обобщение результатов мониторинга природных вод

 

1. Мониторинг загрязнения поверхностных вод

 

Контроль качества поверхностных вод проводится в соответ­ствии с ГОСТ 17.1.3.07 – 82, устанавливающим единые требова­ния к построению сети контроля, проведению наблюдений и об­работке получаемых данных.

В основе организации и проведения контроля лежат следующие принципы: комплексность и систематичность наблюдений, согла­сованность сроков их проведения с характерными гидрологиче­скими ситуациями, определение показателей качества воды еди­ными методами. Соблюдение этих принципов достигается с помощью:

- установ­ления программ контроля (по физическим, химическим, гидробиологическим и гидрологическим показателям);

- периодичнос­тью проведения контроля;

- выполнением анализа проб воды по еди­ным, обеспечивающим требуемую точность методикам, проведе­нием гидрометрических работ.

Формирование сети пунктов контроля качества поверхностных вод. 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.

Пункты контроля организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое хозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хо­зяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными вода­ми. На водоемах и водотоках или их участках, не загрязняемых сточными водами, создаются пункты для фоновых наблюдений.

Пункты контроля располагают с учетом существующего исполь­зования водоема или водотока для нужд хозяйства и перспектив­ных планов развития хозяйства на основании предварительных ис­следований. Исследования включают в себя подбор и анализ сведений о водо­пользователях, источниках загрязнения вод, аварийных сбросах за­грязняющих веществ, данные о режимных (водных, ледовых, тер­мических), физико-географических признаках водоема или водо­тока и проведение обследований водоемов или водотоков или их участков.

Пункты контроля организуют на водоемах и водотоках в районах:

- расположения городов и крупных рабочих поселков, сточные воды которых сбрасываются в водоемы и водотоки;

- сброса сточных вод отдельно стоящими крупными промышлен­ными предприятиями (заводами, рудниками, шахтами, нефтепро­мыслами, электростанциями и т.п.), территориально-производ­ственными комплексами, организованного сброса сельскохозяй­ственных сточных вод;

- мест нереста и зимовья ценных и особо ценных видов промыс­ловых организмов;

- предплотинных участков рек, являющихся важными для рыб­ного хозяйства;

- пересечения реками государственной границы РФ и границ со­юзных республик СНГ;

- замыкающих створов больших и средних рек;

- устьев загрязненных притоков больших водоемов и водотоков.

На водоемах с интенсивным водообменом (свыше 5,0) распо­ложение створов аналогично расположению их на водотоках: один створ устанавливают примерно на 1 км выше источника загрязне­ния (вне влияния сточных вод), 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.

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 Юм – 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).

Установление категории пункта контроля качества поверхностных вод.

Пункты контроля подразделяются на четыре категории, определяющие периодичность проверки качества вод и программу контроля.

Категорию пункта устанавливают с учетом следующих факто­ров: хозяйственного значения водного объекта, качества воды, размера и объема водоема, размера и водности водотока и др.

При наличии организованного сброса сточных вод должно быть создано не менее двух створов – выше и ниже источника загряз­нения.

Контроль категории по гидробиологическим показателям рекомендуется проводить ежемесячно (по сокращенной программе) и ежеквартально (по полной программе). При этом ежемесячный контроль категории по сокращенной программе проводится толь­ко в вегетационный период.

При отсутствии возможности проведения контроля по гидробиологическим показателям в указанные выше сроки следует про­водить его в сроки, наиболее показательные для оценки состоя­ния водных экосистем. Ими являются начало, середина и конец вегетационного периода, что соответствует окончанию весеннего половодья, периоду летней межени и времени, предшествующему ледоставу. В течение зимнего периода по возможности осуществля­ется одна гидробиологическая съемка, так как состояние организмов, их количественный и качественный составы в этот период являются важными показателями степени загрязненности водоема или водостока.

Допускается проведение одноразового гидробиологического контроля в тех пунктах, на которых в результате регулярных гидробиологических съемок в течение двух-трех предшествующих лет не было определено изменений экологической обстановки. При одноразовом контроле особенно важно правильно выбрать место отбора проб, охватив по возможности более полно все разнообра­зие биологических периодов.

Если определить гидробиологические показатели невозможно, допускается проведение контроля только по гидрохимическим и гидрологическим показателям.

Сокращенная программа контроля № 2 по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает определение расхо­да воды, м3/с (на водотоках) или ее уровня, м (на водоемах); тем­пературы, °С; водородного показателя (рН); удельной электричес­кой проводимости, См/м; концентрации веществ, мг/дм3 (мг/л); химического потребления кислорода, мг/дм3 (мг/л); биохимичес­кого потребления кислорода за 5 сут, мг/дм3 (мг/л); концентрации двух-трех загрязняющих веществ, основных для воды в данном пун­кте контроля, мг/дм3 (мг/л); проведение визуальных наблюдений.

Сокращенная программа контроля по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает определение расхода воды, м3/с; скорости течения, м/с (на водотоках при опорных из­мерениях расхода воды) или уровня, м (на водоемах); температу­ры, °С; показателя кислотности рН; концентрации взвешенных веществ, мг/дм3 (мг/л); концентрации растворенного кислорода, мг/дм3 (мг/л); химического потребления кислорода, мг/дм3 (мг/л); биохимического потребления кислорода за 5 сут, мг/дм3 (мг/л); концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте веществ, мг/дм3 (мг/л); проведение визуальных наблюдений.

Перечень загрязняющих веществ, характерных для воды данно­го пункта контроля, которые должны проверяться по сокращен­ным программам, составляется на основании данных о составе сбра­сываемых в районе пункта контроля сточных вод и предваритель­ных обследований водного объекта. На первом этапе работы при формировании программ контроля может быть использован ори­ентировочный перечень загрязняющих веществ, который затем бу­дет уточняться по результатам обследований участка водного объекта.

При проведении обследований на водоеме в местах организо­ванного сброса сточных вод устанавливают ряд радиальных ство­ров. Вертикали на створах располагают таким образом, чтобы пер­вые из них были на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод, а последние – за пределами зоны загрязненности.

Принцип расположения вертикалей и горизонтов при проведе­нии обследований такой же, как и при проведении систематиче­ских наблюдений.

Обследования следует проводить в сроки, связанные с основ­ными фазами водного режима для условий минимального и мак­симального расходов:

- на водотоках – в половодье, зимнюю и лет­нюю межень (т.е. при самом низком уровне воды);

- на водоемах с умеренным и замедленным водообменами – в летнее время или осенью до начала дождей;

- на водоемах с интенсивным водообме­ном – весной в период максимального притока и в летне-осенние месяцы при минимальных уровнях воды; на водоемах при наибо­лее низких уровнях – во время ледостава.

Далее в соответствии с результатами анализа проб воды, ото­бранных во время проведения обследований:

- проверяют правильность расчета створов смешения природных и сточных вод и зон загрязненности воды, а затем с учетом макси­мального удаленного створа сравнительно полного (не менее 80 %) смешения и максимальных размеров зоны загрязненности уточня­ют расположение створов, вертикалей и горизонтов в пункте;

- определяют категорию пункта контроля с учетом загрязненно­сти воды, выявленной во время обследований;

- назначают при систематическом контроле характерные для дан­ного пункта загрязняющие вещества, выбирая те, содержание ко­торых в воде превышает норму;

- составляют программу работ в пункте, устанавливающую контролируемые показатели качества воды, периодичность и сроки проведения контроля.

 

2. Мониторинг загрязнения морских вод

 

Охрана морской среды предполагает прежде всего оценку со­временного состояния качества воды морей и океанов, что требу­ет проведения систематических обследований.

Для решения проблемы охраны морских и океанических вод от загрязнения необходимо составление научно обоснованных реко­мендаций по ограничению (или полному запрещению) сброса от­ходов, согласно которым процессы естественной утилизации долж­ны постоянно превосходить процесс загрязнения и приводить к устранению нарушений в морской среде, а также сдвигов в эколо­гических системах. Для этого следует осуществить ряд мероприя­тий, среди которых наиболее важными являются:

- проведение систематических наблюдений и оценка состояния морских вод и влияния загрязнения на естественные физико-хи­мические и гидробиологические условия;

- изучение путей и параметров распространения, а также есте­ственной утилизации загрязняющих веществ для последующего оп­ределения возможного режима их сброса в море;

- составление прогноза динамики загрязнения морских вод на ближайшую и дальнюю перспективу по заданным значениям сброса отходов, гидрометеорологическим и гидрохимическим условиям;

- разработка рекомендаций по оптимальному режиму сбросов в конкретных участках морей и океанов.

В этом разделе будут рассмотрены правила наблюдений за каче­ством воды морей и устьевого взморья рек (морских вод). В отличие от пунктов наблюдений за качеством поверхностных вод пункты наблюдений за качеством морских вод подразделяются на I, II и III категории.

Число и расположение пунктов наблюдений должны обеспечи­вать получение информации, необходимой для выполнения за­дач, поставленных перед сетью станций.

В пунктах наблюдений, расположенных на устьевом взморье в замыкающем створе при глубине реки 1... 5 м, замеры осуществля­ются на поверхности и у дна реки. При глубине реки 5... 10 м на­блюдения проводятся на поверхности, на половине глубины и у дна, а при глубине реки более 10 м – на поверхности, через каж­дые 5 м и у дна реки.

Состав и объем работ в пунктах наблюдений за качеством мор­ских вод должны отвечать определенным задачам и удовлетворять запросы заинтересованных народно-хозяйственных организаций в информации о качестве вод в прибрежных зонах промышленных рай­онов, рыбохозяйственных зонах, в районах крупных, особенно пор­товых, городов, морских нефтепромыслов, а также в зонах, удален­ных от районов интенсивной хозяйственной деятельности человека.

Программа наблюдений за качеством морских вод без гидробиологических показателей включает в себя следующие мероприятия:

            1.Определение концентрации химических соединений:

нефтяных углеводородов, мг/дм3 (мг/л);растворенного кислорода, мг/дм3 (мг/л, %);водородного показателя рН; хлорированных углеводородов, в том числе пестицидов, мкг/дм3 (мкг/л); тяжелых металлов – ртути, свинца, кадмия, меди, мкг/дм3 (мкг/л); фенолов, мкг/дм3 (мкг/л); синтетических поверхностно-активных веществ, мкг/дм3 (мкг/л).

2.Определение показателей и содержания веществ, характерных для данного района:

нитритного азота, мкг/дм3 (мкг/л); кремния, мкг/дм3 (мкг/л);  солености воды, %; температуры воды и воздуха, °С; скорости и направления ветра, м/с; прозрачности воды (единицы цветности); волнения моря (баллы).

3.Проведение визуальных наблюдений за состоянием поверх­ности морского водного объекта.

Наблюдения за качеством морских вод по гидробиологическим показателям проводятся по сокращенной и полной программам (табл. 1).

 

Таблица 1. Программа наблюдений

Вид программы

Объект наблюдений и его характеристики

Сокращенная

 

Фитопланктон:

общая численность клеток, клетка/дм3;   видовой состав, число и список видов

Зоопланктон:

общая численность организмов, экз./м3;

видовой состав, число и список видов

Микробные показатели:

общая численность микроорганизмов,

клетка/см3 (клетка/мл);

численность сапрофитных бактерий, клетка/см3 (клетка/мл);

концентрация хлорофилла фитопланктона, мкг/дм3 (мкг/л)

Полная

Зоопланктон:

общая биомасса, мг/м3;

численность основных групп и видов, экз./ м3;

биомасса основных групп и видов, мг/м3 Фитопланктон:

общая биомасса, г/м3;

видовой состав, число и список видов;

число основных систематических групп,

число групп

Микробные показатели:

общая биомасса, мг/м3(мг/л);

численное распределение индикаторных

групп морской микрофлоры (сапрофитные,

нефтеокисляющие, ксилолокисляющие,

фенолокисляющие, липолитические бактерии,

клетка/м3 (клетка/мг);

интенсивность фотосинтеза фитопланктона

 

В пунктах I категории наблюдения осуществляются 2 раза в ме­сяц (1-я и 3-я декады) по сокращенной программе. По полной программе наблюдения проводятся 1 раз в месяц (2-я декада).

В пунктах II категории наблюдения проводятся 5 – 6 раз в год по полной программе, а в пунктах III категории – 2–4 раза в год.

При появлении новых источников загрязнения, изменении мощности, состава и форм старых, изменении вида водопользова­ния и других сложившихся условий категория пункта и перечень наблюдаемых показателей могут быть изменены.

Данные о качестве как поверхностных, так и морских вод, в том числе и экстренная информация о высоких уровнях загрязне­ния, передаются в соответствующей форме в определенном по­рядке и определенные сроки заинтересованным организациям.

 

3. Наблюдения за качеством природных вод с помощью комплексных лабораторий

 

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».

Некоторые технические данные КЛВ-1: количество одновремен­но экстрагируемых проб объемом 0,5 л – 6; количество одновре­менно фильтруемых проб через бумажные фильтры – 12, через мембранные – 2; контейнер для хранения проб обеспечивает под­держание температуры воды не выше 10 °С при транспортировке в течение 3...4 ч при температуре окружающего воздуха до 35°С.

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.

Пределы измерения определяемых показателей и концентра­ций химических соединений приведены в табл. 2.

 

Таблица 2. Определяемые показатели воды и концентрации загрязняющих воду веществ

Показатели и химические соединения

Пределы измерения,
мг/л

Общая жесткость

0,1…0,5

Щелочность

0,1…5

Хлориды (в конденсате)

0,1…4,5

Хлориды (в котловой воде)

5

Фосфаты

10…50

Нитраты

10…50

Растворенный кислород

0…0,1

Нефтепродукты (в конденсате)

1…20

Нефтепродукты (в балластных водах)

10…350

 

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 с помощью фотоколориметра КФК-2, иономера И-120М, комбинированного анализатора вод АКВ-106, мик­роскопа «Биолат-Д12».

Проблема отбора проб весьма сложна и многообразна. Проба должна характеризовать состояние воды в конкретном водоеме или его части за определенный промежуток времени. В какой степени единичная малая проба может считаться характерной для большой массы воды зависит от ряда факторов, среди которых однород­ность отбираемой водной массы, число точек пробоотбора, разме­ры отдельных проб и способ их отбора.

Отбор представительных проб должен учитывать особенности водоема (морфологию, гидрологию, характер водосбора и т.д.), а также специфику определяемых веществ (растворенное, взвешен­ное, коллоидное, пленочное). Не следует брать пробы воды на хи­мический анализ в пунктах, подверженных непосредственному влиянию вод притоков, вблизи населенных пунктов, около пред­приятий и в участках слабого водообмена (в затонах, на мелково­дье и в рукавах у самого берега). 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.

Способ взятия проб воды из водоема зависит от глубины, с которой надо брать пробу. При взятии пробы воды с поверхности вода осторожно зачерпывается каким-либо большим сосудом (та­зом, ведром), при этом глубина погружения не должна превышать 0,2...0,5 м. При взятия глубинных проб используются специальные приборы – батометры различных систем.

Для сохранения компонентов, определяемых в воде, и ее свойств в том состоянии, в котором они находились в момент взятия про­бы, применяется консервация воды. Особенно необходима она в тех случаях, когда определяемый компонент подвергается измене­ниям и когда определение нельзя провести сразу же на месте отбо­ра пробы или в тот же день в лаборатории. Универсального спо­соба консервации воды, одинаково пригодного по отношению ко всем ингредиентам химического состава воды, не существует, поэтому отдельные пробы воды приходится консервировать раз­ными способами. Например, для определения ионов аммония, нитритов, нитратов, органически связанного азота, орто-фосфатов и общего фосфора применяется способ замораживания пробы при температуре – 20°С для консервации на срок не менее 3 ...4 не­дель.

 

4. Мониторинг радиоактивного загрязнения природных вод

 

При проведении наблюдений за радиоактивным загрязнением природных вод для отбора и одновременного концентрирования проб глубинной воды большого объема используется шланговый пробоотборник «Спрут».

Работа осуществляется следующим образом. К гидрологическо­му тросу подвешивают груз, предназначенный для затопления пробоотборного шланга, а также для уменьшения сноса при от­боре проб с дрейфующего судна. Масса груза выбирается в зави­симости от погодных условий. При штиле (или работе на заяко­ренном судне) масса груза может составлять 20... 30 кг, при силь­ном дрейфе ее следует увеличить. На некотором расстоянии от груза (около 1 м) закрепляют заборный конец пробоотборного шланга. Затем трос опускают до тех пор, пока заборный конец шланга не окажется на необходимом уровне воды, после чего уста­навливают на нуль счетчик глубины. Трос и соединенный с ним шланг опускают на заданный горизонт, закрепляя через шланг каждые 10 м к тросу. Отрезки шланга длиной 20 м каждый соеди­няют между собой специальными переходными штуцерами. По достижении заданного горизонта спуск прекращают, пробоотборный шланг через насадку подсоединяют к вибронасосу «Ма­лыш».

К выходному патрубку насоса подсоединяют шланг для пода­чи воды на борт судна. Насос на тросе или капроновом шнуре спускают в воду на глубину 0,5... 1,0 м. К отбору пробы приступа­ют примерно через 10 мин. Это время необходимо для откачки воды более высоких горизонтов, находящейся в шланге, и про­мывки шланга водой нужного горизонта. Затем вода по шлангу подается на фильтровальную установку «Мидия», абсорбер и рас­ходомер.

Фильтровальная установка «Мидия» предназначена для отделе­ния взвешенного вещества из проб большого объема и позволяет производить фильтрацию со средней скоростью 500 л/ч. Устрой­ство установки и принцип ее действия следующие.

Высокая производительность достигается параллельным вклю­чением десяти фильтровальных секций. Фильтр диаметром 150 мм зажимается между секциями с помощью прижимного устройства.

В установке используется составной фильтр. Сначала закладыва­ется бумажный фильтр типа «синяя лента», на который наклады­вается фильтр из фильтроткани ФПП-15-1,5. Вода поступает в рас­пределительную трубу, с которой соединены входные каналы всех фильтросекций. Пройдя через фильтры, вода через каналы фильтросекций поступает в выходную трубу и через отверстие выходит из установки.

Смену фильтров целесообразно производить при снижении ско­рости фильтрации до 300 л/ч.

После отбора проб воду подвергают радиационному анализу, для чего могут применяться приборы экспресс-анализа (напри­мер, СРП-88).

 

5. Обработка и обобщение результатов мониторинга природных вод

           

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».

Гидробиологические показатели получают измерением в пунк­тах или расчетным путем.

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.

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. Оценка качества воды по гидробиоло­гическим показателям производится сопоставлением результатов измерений контролируемых показателей в отдельных пунктах с соответствующими значениями.

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.

 

 


Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей
Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей


Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей
Xbox Live - Карта Оплаты 2500 рублей


Разблокировка ZTE Blade A5
Разблокировка ZTE Blade A5