МОНИТОРИНГ

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.

 

 


iTunes Gift Card (Россия) 800 рублей
iTunes Gift Card (Россия) 800 рублей


Один билет участника клуба AveBrasil 1000
Один билет участника клуба AveBrasil 1000


Промокод, купон Яндекс Директ 5000. Баланс 10000.
Промокод, купон Яндекс Директ 5000. Баланс 10000.