Методы мониторинга водных объектов реферат

Обновлено: 02.07.2024

Целью данной курсовой работы является ознакомление с методами мониторинга поверхностных водоёмов; источниками их загрязнения; способами нормирования качества водных ресурсов страны.

В данной работе рассмотрена классификация водных объектов. Выделены основные источники его загрязнения.

Обозначены общие положения функционирования государственного мониторинга, методы и программы контроля водных объектов. Представлены основные требования к средствам контроля качества воды. Определены предельно допустимые концентрации по различным показателям качества воды.

Приведены различные методики расчёта, в том числе методика расчета предельно допустимых сбросов сточных вод от промышленных предприятий.

Курсовая работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Office Word 2010 и представлена на CD цифровом носителе (в конверте на обороте).

Purpose of this term paper to get acquainted with methods for monitoring surface water, sources of pollution; ways valuation of water quality of the country.

In this paper we considered the classification of water bodies. Identified the main sources of pollution.

Indicated by the general positions of the functioning of the state monitoring methods and monitoring program of water objects. The basic requirements for water quality control facilities. Determined the maximum permissible concentration of various water quality indicators.

Shows the different calculation methods, and methods of calculating the maximum allowable discharges wastewater industries.

The term paper performed in text editor Microsoft Office Word 2010 and represented on the CD digital media (in an envelope on the back).

Вода большинства водоемов и водотоков на территории России по ряду показателей не отвечает нормативным требованиям, предъявляемым к качеству воды, используемой для нужд питьевого водоснабжения и рыбного хозяйства.

Одна из главных причин неудовлетворительного качества поверхностных вод – сосредоточенный сброс в водные объекты широкого спектра загрязняющих веществ, содержащихся в промышленных и коммунальных сточных водах. Это фактор и определяет важность мониторинга загрязнений природных водных объектов.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи :

1. Рассмотреть классификацию водных объектов. Определить понятие "поверхностных водных объектов".

2. Рассмотреть общие положения по организации мониторинга в РФ.

3. Описать методы, процесс и программы контроля качества воды и водных объектов.

4. Привести методику расчета важнейших показателей качества воды.

5. Рассмотреть нормативные документы в области мониторинга и охраны водных объектов РФ.

В работе приведена сравнительная характеристика отечественных и зарубежных показателей состава и свойств воды предназначенной для питьевого использования (органолептические, не органолептические вещества, микробиологические, паразитологические, обобщённые показатели и показатели радиоактивности).

Материалы представленной работы могут быть использованы для написания докладов, рефератов, курсовых проектов, подготовки различного рода отчётов.

Вода – один из главных стратегических ресурсов любого государства, беспроигрышный вариант политического давления и защиты национальных интересов.

Злободневной проблемой современности стало ухудшение качества природных вод и состояния водных систем в результате возросшей антропогенной деятельности. Накопление и рассеяние веществ антропогенного происхождения по всей планете не оставили в стороне пресноводные экосистемы, качество воды которых существенно изменилось за последние десятилетия.

Считается, что определяющую роль в загрязнение водной среды вносит деятельность промышленных предприятий, которые направляют свои сбросы в реки и океаны. Не меньший вклад в загрязнение водной среды вкладывает современное сельское хозяйство с его массовым развитием животноводства, интенсивным внесением удобрений и использованием средств защиты растений. Сбросы коммунально-бытовых вод играют тоже определенную роль в формировании качественного и количественного состава поверхностных вод.

Россия располагает более чем 20% мировых запасов пресных поверхностных и подземных вод и несёт огромную ответственность перед мировым сообществом за их рациональное использование. Но это вовсе не значит, что эта вода – качественная.

Каждый год более 5 млн. человек в мире умирает от болезней, вызванных непригодной для питья водой. В России каждый второй житель вынужден пить воду, микробиологические и санитарно-химические параметры которой не отвечают гигиеническим нормативам.

Всё это обуславливает важность контроля качества воды в водоёмах.

1. Классификация, виды и источники загрязнения водных объектов РФ

1.1 Классификация водных объектов РФ. Поверхностные водные объекты

Согласно Водному кодексу РФ водные объекты в зависимости от физико-географических, гидрорежимных и других признаков подразделяются на:

поверхностные водные объекты;

внутренние морские воды;

территориальное море Российской Федерации;

подземные водные объекты.

Нас интересуют поверхностные водные объекты – это постоянное или временное сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа, имеющее границы, объем и черты водного режима.

Поверхностные водные объекты состоят из поверхностных вод, дна и берегов.

Поверхностные водные объекты подразделяются на:

Поверхностные водотоки – поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии непрерывного движения.

К поверхностным водотокам относятся реки и водохранилища на них, ручьи, каналы межбассейнового перераспределения и комплексного использования водных ресурсов.

Поверхностные водоемы – поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии замедленного водообмена.

К поверхностным водоемам относятся озера, водохранилища, болота и пруды.

Ледники – движущиеся естественные скопления льда атмосферного происхождения на земной поверхности.

Снежники – неподвижные естественные скопления снега и льда, сохраняющиеся на земной поверхности в течение всего теплого времени года или его части.

1.2 Факторы воздействия на водные объекты

Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) вода в водоёме (водотоке) считается загрязнённой, если в результате изменения её состава или состояния вода становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала предъявляемым требованиям. Определение касается физических, химических и биологических свойств, а также наличия в воде посторонних жидких, газообразных, твёрдых и растворённых веществ.

В целом факторы воздействия обусловлены природными, и антропогенными причинами. Природные факторы воздействия обычно вызваны катастрофами – вулканами, селями и т.д. Антропогенные факторы вызваны непосредственно действиями человека.

В результате различных воздействий происходит:

загрязнение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты, а также образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество поверхностных и подземных вод, ограничивают использование либо негативно влияют на состояние дна и берегов водных объектов;

засорение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты предметов или взвешенных частиц, ухудшающих состояние и затрудняющих использование водных объектов;

истощение водных объектов – устойчивое сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод;

Вся вода гидросферы непрерывно совершает круговорот, при этом происходит изменение ее состава, агрегатного состояния и свойств, самоочищение. Рост численности населения, развитие производственной деятельности для удовлетворения его растущих потребностей изменяют сложившиеся за миллионы лет естественные равновесия в гидросфере.

В настоящее время известны более 2000 веществ, загрязняющих водоемы. Все они попадают в воду в результате человеческой деятельности. К наиболее вредным и широкомасштабным химическим загрязнителям относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 16млнт нефти. Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлена неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 тонна нефти способна покрыть 12 км 2 поверхности моря. Нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, уменьшается первичная продукция океана - фитопланктон, служащий своеобразным пищевым фундаментом всей жизни в океане. Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся причиной гибели рыбы и морских птиц.

Серьезную угрозу экологической безопасности представляют также поверхностно-активные вещества (в том числе синтетические моющие средства, широко используемые человеком), соли тяжелых металлов (свинца, железа, меди, ртути и др.). Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевым цепям организмам. Вследствие сельскохозяйственной деятельности из почвы в поверхностные и грунтовые воды попадают удобрения, ядохимикаты (пестициды, гербициды). Среди вносимых в реки с суши растворимых веществ имеют отрицательное значение и органические остатки. Вынос в гидросферу органического вещества оценивается в 300-380 млн. т/г. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияет на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заиливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов.

Значительных размеров достигает концентрация загрязнений дождевых сточных вод – ливневых и талых. Текущие по улицам дождевые стоки бывают более ядовитыми, чем в сточных трубах промышленных предприятий.

Наиболее опасными загрязнителями являются радиоактивные и биологически активные вещества.

Для оценки степени и характера загрязнения природных вод РФ используют показатели, приведенные в табл. 1.2.1.

Таблица 1.2.1 – важнейшие показатели качества воды в РФ

Цвет, запах, мутность, прозрачность, температура

Водородный показатель (рН), содержание растворенного кислорода, биохимическая потребность в кислороде (БПК), окисляемость, содержание азота (аммония, нитратов, нитритов), общее солесодержание, концентрации анионов (хлориды, сульфаты, фосфаты) и катионов

Бактерии группы кишечной палочки, наличие патогенных микроорганизмов

Видовой состав гидробионтов, соотношение сапробных и олигосапробных организмов

Вряд ли стоит много говорить о важности проблемы качества питьевой воды. Однако, только по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год.
Это даёт основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве одной из главных проблем человечества. Более того, в мировой практике доступность и качество питьевой воды являются одной из главных составляющих в оценке экологического благополучия любого региона.

Содержание работы

Введение 3
1. Организация мониторинга водных объектов РФ 5
1.1.Программы контроля состояния водных объектов РФ 9
1.2. Методы и приборы контроля качества воды водоёмов РФ 10
1.3. Методика расчёта основных показателей качества воды 12
2. Классификация водных объектов. Поверхностные водные объекты 14
2.1.Факторы воздействия на водные объекты 14
2.2.Предельно допустимые концентрации 17
3. Пункты контроля качества воды 18
3.1 Расположение створов в пунктах контроля качества воды 18
Заключение 20
Список использованной литературы 21

Файлы: 1 файл

мониторинг качества вод.docx

Министерство образования и науки РФ

Институт естественных наук

Реферат по дисциплине:

Выполнили: студенты группы ПП-11

Проверил: Ядрихинский И.В.

1. Организация мониторинга водных объектов РФ 5

1.1.Программы контроля состояния водных объектов РФ 9

1.2. Методы и приборы контроля качества воды водоёмов РФ 10

1.3. Методика расчёта основных показателей качества воды 12

2. Классификация водных объектов. Поверхностные водные объекты 14

2.1.Факторы воздействия на водные объекты 14

2.2.Предельно допустимые концентрации 17

3. Пункты контроля качества воды 18

3.1 Расположение створов в пунктах контроля качества воды 18

Список использованной литературы 21

Введение

Контроль качества воды является актуальной задачей.

Это даёт основание назвать проблему водоснабжения доброкачественной водой в достаточном количестве одной из главных проблем человечества.

Более того, в мировой практике доступность и качество питьевой воды являются одной из главных составляющих в оценке экологического благополучия любого региона.

Целью данного реферата является ознакомление с методами мониторинга поверхностных водоёмов; источниками их загрязнения; способами нормирования качества водных ресурсов страны.

В данной работе рассмотрена классификация водных объектов. Выделены основные источники его загрязнения.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. Рассмотреть классификацию водных объектов. Определить понятие "поверхностных водных объектов".

2. Рассмотреть общие положения по организации мониторинга в РФ.

3. Описать методы, процесс и программы контроля качества воды и водных объектов.

4. Рассмотреть нормативные документы в области мониторинга и охраны водных объектов РФ.

1. Организация мониторинга водных объектов РФ

Государственный мониторинг водных объектов представляет собой организационно-техническую систему регулярных наблюдений, оценки и прогнозирования состояния водных объектов под воздействием природных и антропогенных факторов.

Целью мониторинга водныхобъектов является создание информационного обеспечения управления Государственным водным фондом в части рационального использования водных объектов и охраны вод от загрязнения и истощения, а также предотвращения вредного воздействия вод (с учетом их взаимодействия с другими компонентами окружающей среды) и сохранения благоприятной для жизнедеятельности человека среды обитания.

В соответствии с указанной целью Государственный мониторинг водных объектов выполняет следующие функции:

1 Проведение наблюдений, измерение, регистрация и первичная обработка и обобщение показателей, характеризующих состояние водных объектов, источников антропогенного воздействия на эти объекты и использования водных ресурсов;

2)Оценка состояния водных объектов и контроль над соответствием его показателей требованиям нормативов и стандартов;

3) Прогнозирование изменения состояния водных объектов;

4) Создание и ведение информационных баз данных, обеспечивающих оценку состояния водных объектов и прогнозирование его изменения, а также информационное обеспечение запросов о состоянии водных объектов;

5) Информирование населения и общественности России об основных показателях экологической обстановки и предупреждение об опасных изменениях в ней;

6) Обеспечение участия Российской Федерации в международных системах экологического мониторинга.

Мониторинг водных объектов взаимодействует с системами Государственного учета вод (ГУВ) и Государственного водного кадастра (ГВК). Правовой основой ведения Государственного мониторинга водных объектов является Водный Кодекс Российской Федерации, а также соответствующие положения "Закона Российской Федерации "О недрах" и Закон Российской Федерации "Об охране окружающей среды".

Мониторинг водных объектов является составной частью Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ), разрабатываемой в соответствии с Постановлением Совета Министров - Правительства Российской Федерации от 24 ноября 1993 года №1229 "О создании Единой Государственной Системы Экологического Мониторинга".

К объектам мониторинга водных объектов относятся:

1) Природные водные объекты;

2) Искусственные водные объекты;

3) Источники антропогенного воздействия;

К природным водным объектам относятся:

1) Поверхностные водные объекты суши – реки, озера, ручьи, болота;

2) Подземные водные объекты – бассейны и месторождения подземных вод, водоносные горизонты;

К искусственным водным объектам относятся:

Пруды;
Каналы;
Водохранилища.

К источникам антропогенных воздействий на водные объекты относятся:

1) Источники поступления в водные объекты токсических и вредных веществ;

2) Источники, приводящие к изменению естественного режима водных объектов;

3) Источники, связанные с изменением состояния водных объектов (изъятие и поступление использованных или переброшенных из других бассейнов вод).

Создание мониторинга водных объектов осуществляется на основе территориально-ведомственного принципа, предусматривающего максимальное использование возможностей существующих ведомственных систем мониторинга водных объектов и источников антропогенного воздействия на них. Создание и функционирование мониторинга водных объектов базируется на едином организационном, техническом, информационном, методологическом и метрологическом подходе, обеспечивающем взаимодействие этих систем.

С учетом установленного Правительством распределения функций между федеральными органами исполнительной власти, целей и задач мониторинга водных объектов, видов водных объектов, в систему Государственного мониторинга водных объектов выделяются следующие базисные функциональные подсистемы:

– Мониторинг поверхностных вод суши и морской среды (Росгидромет);

– Мониторинг подземных вод (Государственная геологическая служба);

–Мониторинг использования вод и водохозяйственных систем (Государственная водная служба).

Указанные федеральные органы исполнительной власти и их территориальные подразделения осуществляют координацию деятельности соответствующих отраслевых, ведомственных и объектовых служб мониторинга, выполняющих работы в рамках перечисленных базисных функциональных подсистем, а также сбор и обобщение данных. В этом аспекте указанные подсистемы на информационном уровне взаимодействуют с другими подсистемами ЕГСЭМ:

– Воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения - Госкомсанэпиднадзор;

– Наблюдений за биологическими ресурсами поверхностных вод суши и морей - Роскомрыболовство;

– Источников антропогенного воздействия - Минприроды, а также отраслевые министерства и ведомства;

– Наблюдений за почвами и стоком с сельскохозяйственных территорий - Минсельхозпрод.

В рамках ЕГСЭМ осуществляется также взаимодействие системы мониторинга водных объектов с подсистемами:

– Картографического и геодезического обеспечения (Роскартографии);

– Метрологического обеспечения измерений (Госстандарт);

– Аэрокосмических средств и систем наблюдений (Минобороны Росгидромет);

– Наблюдений и лабораторного контроля МЧС РФ;

– Связи и коммуникаций.

Конкретный механизм функционирования мониторинга водных объектов определяется Положением, утвержденным Правительством Российской Федерации, в котором определяются компетенция, права и обязанности федеральных органов исполнительной власти субъектов федерации, предприятий и организаций, осуществляющих функционирование системы, порядок сбора, обработки и представления информации, ведения специализированных и создание интегрированного банка данных.

Мониторинг водных объектов осуществляется на федеральном, региональном (бассейновом), территориальном и локальном (объектном) уровнях.

На федеральном уровне мониторинг водных объектов осуществляется федеральными информационно-аналитическими центрами базисных подсистем и выполняет следующие функции:

○ Обобщение информации о состоянии водных объектов России, поступающей от бассейновых (региональных) и территориальных организаций;

○ Контроль достоверности и качества данных, получаемых на всех уровнях мониторинга водных объектов;

○ Обеспечение соответствующей информацией федеральных органов управления для подготовки и принятия решений в области водообеспечения населения и народного хозяйства, охраны и восстановления водных объектов, предотвращения вредного воздействия вод и обеспечения экологической безопасности;

○ Организация разработки, корректировки, развития и конт роля реализации федеральных программ мониторинга, согласование и утверждение территориальных программ;

○ Обеспечение информационного взаимодействия между подсистемами Мониторинга водных объектов на федеральном уровне и согласование состава данных информационного взаимообмена на федеральном уровне.

На региональном уровне мониторинг водных объектов выполняет следующие функции:

○ Обеспечение сбора, обработки и обобщения информации, поступающей от территориальных организаций;

○ Передача обобщенных по регионам данных на федеральный уровень;

○ Разработка региональных (бассейновых) программ мониторинга;

○ Информирование населения и общественности региона об экологическом состоянии водных объектов, опасных явлениях на водотоках и водоемах;

○ Обеспечение информационного взаимодействия между подсистемами мониторинга водных объектов на региональном уровне.

Мониторинг водных объектов на локальном (объектном) уровне осуществляется специальной службой, создаваемой на этом объекте по решению территориального органа власти совместно с одним из федеральных ведомств базисных подсистем, и выполняет следующие функции:

○ Проведение наблюдений, измерение, регистрация и обработка данных;

○ Передача данных на территориальный (региональный, федеральный) уровень;

○ Оценка состояния водного объекта;

○ Информирование населения и органов исполнительной власти в случае возникновения экологически опасных ситуаций.

Полевые работы на озере нужно начинать с рекогносцировочного обследования водоема, в результате которого составляется его краткая характеристика: особенности водосборного бассейна с указанием форм рельефа, характера грунта, облесенности и, приуроченность озера к той или иной форме рельефа, заболоченности.

Ознакомление с прилегающей к водоему местностью позволит оценить условие формирования озерной котловины и поверхностного стока в озеро, при изучении котлована и путем опроса местных жителей устанавливается граница колебания уровня воды в озере.

После визуального обследования производится гидрографическая съемка озера. Съемка осуществляется с помощью буссоли или мензулы путем обхода или посредствам графических засечек. Съемку способом засечек целесообразно применять при вытянутой, сравнительной узкой форме озера. В этом случаи съемочный ход достаточно проложить только на одном берегу в виде незамкнутой магистрали, а противоположный берег снимает засечками. Определяется отметка уровня воды в озере относительно условного рейтера методом нивелирования. При ограниченности во времени можно применять глазомерную съемку.

Измерение глубин озера начинают с разбивки на нем промерных профилей или створов. Количество профилей и их расположение зависит от размера и формы водоема. При округлой фигуре и равном дне достаточно наметить два взаимно перпендикулярных профиля или же промерные профили разбивать из единой береговой точки в разных направлениях. Промерных глубин производятся с лодки с помощью ручного лота или наметки. Расстояние между промерными точками определяется по скорости движение лодки. Скорость хода лодки рассчитывается заранее. Для этого на берегу намечаются 2 точки на расстоянии 100-200 метров. В намеченных точках ставят вехи. Зная расстояние и время, за которое лодка проходит это расстояние, определяют ее скорость.

Точки промеров более точно можно установить методом засечек с берега. Количество промерных точек зависит от площади, конфигурации озера и рельефа дна. При плавном очертании дна расстояние между промерными точками могут составлять 20-25 метров. Во время промеров глубин ведется опробование донных и изучение водной растительности при исследовании водной определяется видовой состав и распространение ее по поверхности дна. На озерах с пологими берегами водно-болотные растения надвигаются на озеро с берегов. В прибрежной части озер выделяют несколько зон, со своеобразной растительностью, описание производится по этим зонам.

Температурный режим озер определяется в основном метеорологическими условиями. Но в различных частях водоема температурные условия неодинаковы, что определяется его размерами, глубиной и формой озерной котловины. Измерение температуры воды, поверхностного слоя, ведется одновременно с промерами глубины. Водный термометр погружается на глубину 10 сантиметров и выдерживается 3-5 минут. Для измерения температуры воды на различных глубинах используются глубоководный опрокидывающийся термометр. Глубоководный термометр в отличие от обычных, позволяет определить температуру глубинных слоев воды через любое время, после извлечение его на поверхность, так как температура воды на заданной глубине фиксируется опрокидыванием термометра. Опрокидывающийся термометр состоит из двух термометров: основного и вспомогательного, заключенных в стеклянную трубку, предохраняющую. Определение прозрачности и цвета воды производиться одновременно с измерением воды. Прозрачность воды определяется с помощью белого диска сведенья о годовом ходе температуры воды, сороках ледовых явлений, толщине льда можно получить из соответствующих справочников или расспросов местных жителей.

Описание гидрологического режима озер составляют по данным наблюдений. Собираются, прежде всего, сведенья об уровненном режиме озера, годовом ходе уровня воды, высоте и сроках наступления наивысшего и низшего уровней. Для характеристики ледового термического режима используются материалы стационарных и полевых исследований. В процессе проведения полевой практики собираются сведенья о хозяйственном использовании водоемов путем личных наблюдений, опроса местных жителей. Изучается качество воды и влияние на него антропогенных факторов. Выявление негативного со стороны воздействия.[11]

Биоиндикация качества воды по животному населению.

Одним из эффективных методов исследования качества воды является биоиндикация – определение по наличию организмов – биоиндикаторов.

Биоиндикаторы - организмы, присутствие, количество или интенсивность которых служит показателем каких - либо естественных процессов или условий окружающей среды, наличие определенных веществ в воде или почве, степени загрязнения. Методы биоиндикации применимы только к водоемам, имеющим собственную биоту. Они учитывают реакцию на загрязнение целых сообществ водных организмов или же отдельных систематических групп. Основными показателями является уменьшение видового разнообразия (в 2, в 4, а иногда и в десятки раз) и изменения обилия водных организмов. Причем обилие может, как снижаться (при очень высоком уровне загрязнения), так и расти по сравнению с нормальным состоянием. Этот рост объясняется тем, что в водоемах, особенно при их загрязнении органическими веществами, могут выжить немногие, но устойчивые к загрязнению, виды животных. Например, некоторые виды рачков, сине-зеленые водоросли.

Именно эти закономерности применяются во многих методах биоиндикации. Учитывается так же способность определенных организмов обитать в водоемах с тем или иным уровнем загрязнения. Следует так же учесть то, что представители любой подвидовой систематической группы (рода, семейства, отряда) практически никогда не обладают одинаковыми экологическими потребностями. В состав таких групп могут входить совершенно разные по степени выживаемости виды: устойчивые к загрязнителям, не устойчивые, виды универсалы.

Считаются индикаторами очень чистой воды – ручейники, пресноводные моллюски, личинки веснянок, поденок, вислокрылок.

Некоторые виды способны жить в умеренно загрязненных водоемах – это бокоплавы, водяные ослики, личинки мошек, двустворчатые моллюски – шаровки, битини, лужанки, личинки стрекоз и пиявки, большая ложноконская клипсина, водяные скорпионы и др. Личинки комаров – звонцов, личинки иловой мухи, малощетинковые кольчецы (трубочники), используются как организмы – индикаторы сильного органического загрязнения. но среди этого семейства есть немало видов, обитающих только в чистой воде. [11]

Физико-химические методы исследования качества воды.

Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно провести пробоотбор. В зависимости от цели исследования, проба воды для анализа может быть получена несколькими способами:

- путем однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа, путем смешанных проб, отобранных одновременно в разных местах исследования водоема.

При отборе проб воды используют посуду из бесцветного стекла или полиэтилена – марок, разрешенных для контакта с питьевой водой. На практике удобно пользоваться банкой или бутылью. В местах с затрудненным доступом к воде, банку или бутылью можно прикрепить к месту.

В озерах, водохранилищах, прудах, где течение воды резко замедленно, качество воды может быть неоднородным на различных участках (здесь возможно возникновение вторичных источников загрязнения) поэтому в этих водоемах обычно берут серию проб по глубине. Для получения достоверных результатов следует проводить как можно быстрее. В воде происходят процессы окисления – восстановления, физика – химические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов.

Биохимические процессы в воде можно замедлить, охладив ее до 4 град.С. В этих условиях медленнее разрушается и многие органические вещества. [11]

Органические показатели воды.

Содержание взвешенных частиц – это показатель качества воды через бумажный фильтр и последующего высушивания осадка на фильтре в сушильном шкафу до постоянной массы. Для анализа берут 500-1000мл. воды. Фильтр перед работой взвешивают. После фильтрования осадок с фильтра высушивают до постоянной массы при 150 град. С, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Весы должны обладать высокой чувствительностью, лучше использовать аналитические весы. Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяют по формуле:

где М1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частей, г;

М2 – масса фильтра до опыта, г;

V- объем воды для анализа, л;

Ценность воды определяют визуально, сравнивая с раствором, имитирующим ценность природных вод.

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений трехвалентного железа, цвет (окраска).

При загрязнении водоема стоками промышленных предприятий, вода может иметь окраску не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения может иметь окраску в столбике высотой 20 см, для водоемов культурно-бытового назначения – 10см.

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц или, тины, песка, микроорганизмов, от содержания химических веществ.

Измеряют прозрачность воды различных водоемов с помощью диска. Секи (можно взять фанерку размером 20*20см. с белой поверхностью, к которой прикреплен груз и веревка с метками на ней для определения глубины). Мерой прозрачности может служить так же высота столба воды (в см.), при которой можно различить на белой бумаге стандартный шрифт с высотой букв 3,5 см и дном из плоского отшлифованного стекла. Цилиндр устанавливают неподвижно над стандартным шрифтом на высоте 4см. Просматривая шрифт сверху через столб воды, и доливая, ее в цилиндр находят высоту столба воды, позволяющей читать шрифт. Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем и со сточными водами. Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов обнаруживаемых непосредственно в воде (для водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после ее хлорирования.

100мл. исследуемой воды при комнатной температуре наливают в колбу вместимостью 150-200 мл. с широким горлом, накрывают часовым стеклом или притертой пробкой, стряхивают вращательным движением, открывают пробку или сдвигают часовое стекло и быстро определяют характер и интенсивность запаха. Затем колбу нагревают до 60 град. С. на водяной бане итак же оценивают запах.

По характеру запахи делятся на две группы: запахи естественного происхождения (от живущих в воде и отмерших организмов, от влияния почв и т.п.) находят по классификации, приведенной в таблице (приложение). Вторая группа запахи искусственного происхождения (от промышленных выбросов, для питьевой воды – от обработки воды, реагентами на водопроводных сооружениях) называются по соответствующим веществам: хлорофенольный, камфорный, бензиновый, хлорный и т.п. Интенсивность запаха так же оценивается при 20 и 60 град.С. По 5 бальной системе согласно таблице 2 (приложение). Запах воды следует определять в помещении, где воздух не имеет постороннего запаха. Желательно, чтобы характер и интенсивность запаха отмечали несколько исследователей. [11]

Химические показатели воды. Водный показатель (рН). Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Величина рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно - бытового назначения регламентируется 6,5-8,5. В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды может быстро изменяется, поэтому его следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на водоеме. Оценивать величину рН можно оценивать разными способами:

Приближенное значение рН. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и окраске раствора оценивают величину рН:

-розово-оранжевая - рН около 5

-светло-желтая - рН 6

-светло-зеленая - рН 7

-зеленовато-голубая - рН 8

рН можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги,

сравнивая окраску со шкалой. Свинец является одним из основных загрязнителей окружающей среды. Большая концентрация свинца тормозит биологическую очистку сточных вод. Основными источниками загрязнения свинцом является выхлопные газы автотранспорта и сточные воды различных производств. Допустимая концентрация свинца в воде- 0,03 мг/.л. качественное определение родизонатом натрия. На лист фильтровальной бумаги нанесите несколько капель исследуемого

раствора, и добавить 1 каплю свежеприготовленного 0,2%- наго раствора родизоната натрия. В присутствии ионов свинца образуется синее пятно или кольцо. При добавлении 1 капли буферного раствора синий цвет превращается в красный. Реакция очень чувствительная: обнаруживаемый минимум 0,1 мкг. Таким образом, важнейшее значение в современных условиях придается изучению экологического состояния водных ресурсов, связанного с антропогенным загрязнением.

Одним из эффективных методов исследования качества воды является биоиндикации – определение по наличию организмов – биоиндикаторов.

Методы биоиндикации применимы только к водоемам, имеющим биоту, каковым является озеро Ик.

Выявленные теоретические основы легли в основу исследований экологического состояния озера Ик. [9,11]

Рассмотрев несколько источников, раскрывающих понятие мониторинг, было выяснено что, все понятия о мониторинге взаимосвязаны.

Выявлен оригинальный подход авторами в том, что реализация экологического воспитания должна происходить через систему школьного мониторинга т.к. мониторинг – это наблюдение, оценка, прогноз изменения состояния окружающей среды под влиянием антропогенного воздействия. То мы можем с уверенностью сказать, что для современной школы наибольшее значение имеет школьный мониторинг, который осуществляется такими методами как: физические, химические, биологические, авиационные и космические.

Для составления характеристики Крутинских озер целесообразно использовать методы мониторинга водных объектов по методикам Ашихминой Т. Я., Близняк Е.В.

Глава 2. Опытно-экспериментальная работа по изучению экологического состояния озера Ик - Крутинского района

Мониторинг водных объектов – это система текущего (непрерывного), а также комплексного анализа состояния водных ресурсов. К нему относится учет и контроль качественных и количественных характеристик во времени, а также система развития и сохранения водных объектов в различных режимах применения.

Мониторинг водных объектов ведется во всех местах, которые находятся в федеральной собственности, а также во владении юридических или физических лиц.

Нормативная база

Регулируется процесс следующими локальными нормами:

Водным кодексом РФ.

Положением о проведении.

Мониторинг водных объектов РФ — это часть государственного мониторинга ОС.

Цель проведения

Она заключается в своевременном выявлении и прогнозировании появления отрицательных процессов, которые влияют на качество воды в объектах и их состояние. Также мониторинг водных объектов предполагает разработку и выполнение мер по недопущению отрицательных последствий из-за низкого качества воды. Подобные мероприятия предполагают информационное обеспечение управления в сфере применения и охраны ресурсов, надзора и контроля их применения.

Основные задачи

Государственный мониторинг водных объектов призван решать следующие задачи:

регулярно анализировать состояние, проверять режим применения водоохранных зон;

внесение сведений, которые получены в ходе наблюдений, в водный государственный реестр, оформляемый Федеральным агентством водных ресурсов РФ.

Компоненты

Какова его структура? Государственный мониторинг водных объектов состоит из следующих компонентов:

анализа водных поверхностных объектов с учетом информации мониторинга, который осуществляется при проведении работ в сфере гидрометеорологии и смежных областях;

оценки состояния берегов и дна водных ресурсов, особенностей водоохранных зон;

исследования подземных источников;

наблюдений за всеми техническими сооружениями, объемом вод при отведении и потреблении.

Пункты наблюдений

Подобные мероприятия проводятся систематически. Экологический мониторинг водного объекта предполагает создание специальной сети пунктов наблюдения. Осуществление наблюдений на них регламентировано ГОСТом 17.1.3.07-82, а также определенными методическими указаниями.

Созданная система контроля предполагает системную деятельность по гидрологии, гидрохимии, гидробиологии. Осуществление мониторинга водных объектов предполагает получение информации о качестве воды по химическим, физическим, гидробиологическим показателям.

В зависимости от хозяйственного предназначения водных объектов, экологического состояния и размеров, пункты наблюдения делят на категории (допустимо включение одного либо нескольких створов, представляющих собой поперечные условные сечения водоема).

Особенности расположения

Размещение створов наблюдения определяется морфологическими и гидрологическими особенностями водного объекта, положением источников загрязнения, составом и объемом сточных вод, а также интересами водопользователей.

Одни створ ставят на водостоках, которые не имеют системного сброса сточных вод. Еще один устанавливают в километре выше от основного источника загрязнения (за зоной его влияния). Иные ставят за зоной воздействия загрязненных источников. При расположении створов учитывают степень загрязненности местности и смещение речных и сточных вод.

Ведение мониторинга водных объектов предполагает установку не меньше трех створов, которые должны располагаться по акватории равномерно. При установке пунктов наблюдений учитывают интенсивность движения, а также глубину водоема.

В створе водного объекта допускается несколько вертикалей с взятием проб из различных горизонтов. Число вертикалей характеризуется шириной загрязненной зоны, а также условиями смещения сточных и природных вод. Численность горизонтов определяется глубиной объекта.

Периодичность и особенности наблюдений

Мониторинг водных объектов предполагает ежедневные визуальные наблюдения. Ежедекадно проводят отбор проб, гидрохимические и гидрологические наблюдения. Для многих водных объектов по обязательной программе исследования проводят семь раз в год:

при половодье (подъем, пик, спад);

в период летней межени (прохождение дождевого паводка, при минимальном расходе воды);

в рамках зимней межени.

Как берут пробы

Осуществляется отбор для анализа физических параметров и химического состава согласно ГОСТу 17.1.5.-85. Отбирают из поверхностного горизонта пробы бутылью либо эмалированным ведром, а из глубинных вод – батометром. С каждого створа предполагается взятие 78 литров пробы. Мониторинг состояния водных объектов предполагает анализ природных вод с помощью специальных лабораторных методик. Проверка качества ведется с помощью газохроматографического, фотометрического, абсорбционного методов.

При отборе проб на химический состав и физические свойства применяются специальные емкости, каждая из которых предназначается для выявления отдельных загрязняющих веществ и ингредиентов.

Учитывая, что именно вода является тем веществом, без которого невозможна полноценная жизнедеятельность человека, организация мониторинга водных объектов является важным этапом в общей системе работы экологов.

Специфика комплексного мониторинга

Он подразумевает организацию полноценной системы наблюдений за состоянием природных объектов с целью оценки фактической их загрязненности, а также предупреждения о появляющихся критических состояниях, которые способны нанести вред здоровью человека и иных живых организмов.

Существует подразделение мониторинга на фоновый, региональный, локальный. В рамках подобных исследований осуществляются следующие мероприятия:

осуществляется стабильная оценка экологических условий среды, в которой обитает человек и иные биологические объекты (микроорганизмы, животные, растения), анализ состояния целостности и работоспособности экосистемы;

формируются условия для выявления корректирующих действий в ситуациях, при которых это действительно необходимо.

Система мониторинга водных объектов является одним из важнейших элементов комплексного мониторинга. Она предусматривает комплекс мероприятий:

определение источника наблюдений;

его детальный анализ;

составление для объекта информационной модели;

оценка состояния объекта, идентификация его модели;

предположение изменения состояния;

оформление информации в необходимой форме, доведение ее до потребителя.

Предназначение

В качестве основных целей комплексного мониторинга выступает получение информации:

оценка показателей функциональности и целостности среды обитания человека и экосистем (анализ соблюдения экологических нормативов);

выявление причин изменения показателя, оценки последствий изменений (диагностика состояния);

создание предпосылок для выявления мер по корректировке негативных ситуаций (своевременное предупреждение проблемных ситуаций).

Структура в РФ

Положение об осуществлении государственного мониторинга водных объектов характеризует систему, которая в настоящее время функционирует в нашей стране. В нее входят следующие элементы: служба наблюдения за загрязнением ОС, служба мониторинга и агрохимических наблюдений Роскомзема, служба мониторинга водных ресурсов.

Разновидности

В мониторинг природных ресурсов входит сразу несколько составных исследований:

горных экосистем и опустынивания;

Особенности

Осуществляется мониторинг специальными государственными уполномоченными органами согласно законодательным актам, существующим в нашей стране. Анализ водных объектов предполагает проведение регулярных наблюдений за гидрогеологическими, гидрологическими, химическими, санитарными, паразитологическими, микробиологическими, токсикологическими, радиологическими показателям их состояния. Также мониторинг касается сбора, обработки, оценки, предположения их развития, продумывание рекомендаций по недопущению негативных следствий.

Мероприятия в рамках единой государственной системы мониторинга природных ресурсов и окружающей среды представляют собой многоцелевую информационную системы, которая включает наблюдение за средой и ресурсами. Анализ данных о фактическом ее состоянии позволяет принимать хозяйственные и управленческие решения в целях обеспечения безопасности, воспроизводства, охраны вместе со специальными государственными органами.

Принципы Единой системы мониторинга

Они представляют собой:

функционирование на базе методологического, информационного, организационного, информационного подхода;

применение возможностей иной мониторинговой системы.

В качестве основных задач оценки состояния природных ресурсов и окружающей среды выделяют:

сбор достоверной информации об ОС, экосистемах и биологическом разнообразии, видах антропогенных воздействий, факторах среды обитания, воздействии на здоровье человека;

прогноз и оценка состояния среды, анализ антропогенного действия показателей состояния биосферы, целостности экосистем;

предоставление данных для анализа результативности принимаемых экономических решений и мероприятий по гарантированию экологической безопасности.

Организация мониторинга

Государственный контроль качества водных объектов осуществляется в рамках следующих мероприятий:

систематические наблюдения за всеми видами водных объектов, качественными и количественными показателями подземных и поверхностных вод;

хранение, сбор, обработка, пополнение наблюдений, организация банков данных;

оценка и прогнозы состояния водных объектов, их изменений.

Подведем итоги

В мониторинге водных проектов, проводимом в настоящее время в Российской Федерации, выделяют несколько важных подсистем:

водоохранных зон и состояния дна водоема;

вод при водопотреблении и водоотведении.

Мониторинг может быть режимным, оперативным (в экстренных ситуациях), специальным. В наше время основная информация о качестве и состоянии поверхностных вод суши приходит в рамках режимных исследований. Фоновые наблюдения проводят по аналогии с режимными, а оперативный контроль основывается на проведении работ, позволяющих решать конкретные проблемы.

В РФ государственным мониторингом водных объектов занимается Федеральное агентство водных ресурсов, служба по мониторингу и гидрометеорологии, по надзору в рамках сферы природопользования.

На региональном уровне его осуществляют водопользователи, осуществляющие системные наблюдениями за водными объектами, который определен территориальными органами Министерства природных ресурсов нашей страны.

На территориальном уровне подобные мероприятия проводит Росгидромет и органы МПР, обеспечивающие сбор, наблюдение, контроль, а также накопление, обобщение информации, передачу ее на бассейновый (региональный) уровень.

На нем мониторинг водных объектов проводят водохозяйственные бассейновые управления, геологические региональные центры, а также иные уполномоченные органы и управления Росгидромета.

От качества и своевременности продумывания комплекса мероприятий, которые касаются анализа различных водных ресурсов, напрямую зависит их безопасность для человека, экосистемы. При выявлении нарушителей законодательства, принятого в экологической области, к ним применяются административные наказания.