Лекция 3.1 по мониторингу окружающей среды.

3/6/18

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ кафедра Экологической безопасности в составе УНК ПГиЭБ

• Направление подготовки 20.05.01 «Пожарная безопасность»
• Квалификация (степень) специалист

• Тема 3 Мониторинг гидросферы
• Лекция 3.1. Мониторинг веществ в водной среде.

• .

МАТЕРИАЛЫ ПОДГОТОВЛЕНЫ

Старшим преподавателем кафедры ЭБ в составе УНК ПГиЭБ

Герасимовой И.Н.

• План обсужден на заседании методической секции______ 27.02.2017 г. ______
• (дата)

Протокол № 1

©©©

Учебные вопросы:

• 1. Механизм загрязнения гидросферы.
• 2. Миграция и трансформация веществ в атмосфере.
• 3. Показатели качества воды.
• 4. Нормирование качества воды.

3/6/18

1. Механизм загрязнения гидросферы.

3/6/18

Загрязнение вод – поступление в водный объект загрязняющих веществ, микроорганизмов или тепла.

Загрязненность вод – содержание загрязняющих воду веществ, микроорганизмов и тепла, вызывающее нарушение требований к качеству воды.

Источник загрязнения вод – источник, вносящий в водные объекты загрязняющие воду вещества, микроорганизмы или тепло.

Загрязнение водной среды можно разделить на три вида:

• физическое,
• химическое
• биологическое .

3/6/18

Физическое загрязнение.

• Прежде всего – тепловое загрязнение в результате сброса подогретых вод, используемых для охлаждения. Например, на предприятиях топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Загрязнение нарушает природный водный режим (например, реки в местах сброса таких вод не замерзают; в замкнутых водоемах уменьшается содержание кислорода и др.).
• К физическому загрязнению условно относят радиоактивное загрязнение – следствие испытания ядерного оружия, аварий на атомных электростанциях и других радиационно-опасных объектах (НИИ с исследовательскими ядерными установками, предприятия ядерного-топливного цикла, атомные подводные лодки и др.)

3/6/18

Радиоактивное загрязнение

проявляется в значительном воздействии на гидробионты и на человека через трофическую (пищевую) цепь даже при крайне малых дозах, снижает способность водоемов к самоочищению.

Химическое загрязнение

возникает в результате попадания в воды различных химических веществ и соединений со сточными водами: производственными (промышленные), бытовыми (хозяйственно-фекальные) и атмосферными (поверхностно-ливневые).

3/6/18

Биологическое загрязнение .

• К биологическим загрязнителям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные (возбудители брюшного тифа, дизентерии, сибирской язвы и др.). Этот вид загрязнений свойственен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видам производственных сточных вод (мясокомбинаты, кожевенные производства и др.)
• В составе различных сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей – консервативные, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (например, соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды и др.) и неконсервативные, которые могут в том числе подвергаться процессам самоочищения водоемов.

3/6/18

2. Миграция и трансформация веществ в гидросфере.

3/6/18

Загрязнение водных систем представляет большую опасность, чем загрязнение атмосферы .

• процессы регенерации и самоочищения протекают в водной среде медленнее, чем в воздухе
• источники загрязнения водоемов более разнообразны
• естественные процессы, осуществляемые в водной среде, подвергающейся загрязнению, более чувствительны сами по себе и имеют большее значение для обеспечения жизни на Земле, чем те, что протекают в атмосфере.

3/6/18

• Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды.
• Это соединения

мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора.

Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Загрязнения тяжелыми металлами опасно тем, что они поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализуются в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод.

3/6/18

• Загрязнения нефтью

-пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности,переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

3/6/18

Загрязнения пестицидами делятся на следующие группы:

• инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми,
• фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений;
• гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многимполезным организмам и подрывают здоровье биоценозов.

В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты.

3/6/18

ХПК и БПК

• ХПК - мера общей загрязненности воды содержащимися в ней органическими и неорганическими восстановителями, реагирующими с сильным окислителем. Обычно выражают в молях эквивалента кислорода, израсходованного на реакцию окисления примесей избытком бихромата
• БПК - это количество кислорода, требующееся для окисления находящихся в воде органических веществ в аэробных условиях в результате происходящих в воде биологических процессов

O 2 + 2Mn(OH) 2 · 2MnO 2 aq + 2H 2 O

MnO 2 aq + 4H + + I - → Mn 2 + + I 2 + 2H 2 O

3. Показатели качества воды.

3/6/18

Качество воды – характеристика состава и свойств воды, определяющая пригодность ее для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77).

Оценка степени загрязненности поверхностных вод – это установление в той или иной форме, через ту или иную систему показателей, характеризующих состав и свойства поверхностных вод, отличия от их нормативных значений, свидетельствующих о пригодности воды для водопользования (РД 52.24.643-2002).

Типы водопользования (СанПиН 2.1.5.980-00):

- использование для целей и нужд населения (водоемы хозяйственно-питьевого водоснабжения населения и предприятий пищевой промышленности; водоемы культурно-бытового назначения, используемых для рекреации, занятия спортом и т.д.);

- использование для рыбохозяйственных целей (водоемы рыбохозяйственного назначения для сохранения и нереста особо ценных пород рыб, которые чувствительны к количеству растворимого в воде кислорода и количества взвешенных веществ; водоемы рыбохозяйственного назначения для сохранения других пород рыб и их нереста, а также других гидробионтов).

Типы водопользования определяются Федеральным Агентством водных ресурсов и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.

При определении степени экологического неблагополучия водных объектов оценивается

два основных фактора:

- опасное для здоровья людей снижение качества питьевой воды и санитарно-эпидемиологического загрязнения водных объектов рекреационного назначения – санитарно-гигиенический фактор;

- создание угрозы деградации или нарушения функций воспроизводства основных биотических компонентов естественных экологических систем водоемов – фактор изменения природной среды).

В зависимости от того, к какому типу водопользования относится водный объект, при нормировании качества воды используют два вида ПДК:

- предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования (СанПиН 2.1.5.980.00)

- предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей – (ПДКвр или ПДКрх) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв)

Концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКрх)

Концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых

Для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования (ПДК в ) учитываются три ЛПВ:

- органолептический – способность вещества к образованию пленок и пены на поверхности водоема; изменение цвета воды, появление посторонних привкусов и запахов, появление опалесценции;

- общесанитарный – влияние веществ на общий санитарный режим водоема, выражаемый в изменении таких интегральных показателей, как рН, БПК, содержание кислорода, нарушение самоочищения воды и т.д.;

- санитарно-токсикологический – одновременное действие вещества на организмы и санитарные показатели водоема.

Для рыбохозяйственного водопользования (ПДКвр) учитывают уже пять ЛПВ:

- органолептический ;

- санитарный – нарушение экологических условий: изменение трофности (характеристика продукционных свойств водного объекта) водных объектов; гидрохимических показателей: кислород, азот, фосфор, рН; нарушение самоочищения воды: БПК 5 ; численности сапрофитной микрофлоры и др.;

- санитарно-токсикологический ;

- токсикологический – прямое токсичное действие веществ на водные биологические ресурсы;

- рыбохозяйственный – изменение товарных качеств видов водных биологических ресурсов, отнесенных к объектам промышленного и прибрежного рыболовства: появление неприятных посторонних привкусов и запахов.

Рыбохозяйственные водные объекты или их участки могут относиться к одной из трех категорий:

- к высшей категории относятся места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для искусственного разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

- к первой категории относятся водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

- ко второй категории относятся водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

4. Нормирование качества воды.

3/6/18

Нормирование антропогенного воздействия представлено:

- нормативом допустимого воздействия (НДВ);

- нормативом допустимого сброса (НДС);

- нормативом качества водной среды (НКВС);

- временно согласованные сбросы (ВСС).

Нормативно допустимый сброс (НДС) – это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном створе (ГОСТ 17.1.1.01-77).

Индекс загрязнения воды (ИЗВ) представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов:

где С/ПДК – относительная (нормированная) среднегодовая концентрация компонента (в ряде случаев – значение физико-химического параметра);

6 – строго лимитируемое количество показателей (ингредиентов), берущихся для расчета;

ПДК i – установленная величина норматива по шести ингредиентам для соответствующего типа водного объекта.

Степень экологической безопасности водоем Р эб выражается через соотношение:

где П ф – фактическое значение показателей качества воды на определенный (фиксированный момент времени t ; П п – нормируемые значения тех же показателей в тот же промежуток времени.

Задание для самостоятельной подготовки на__.03.17– __.03.17

Вопросы для подготовки к занятию 3.2. Обеспечение качества водных объектов

Учебные вопросы:

• Регламентация поступления загрязняющих веществ в водные объекты

ПЗ

2. Баланс вещества на участках сброса сточных вод.

2

3. Расчет распространения примесей в водных объектах.

Повторение материала по темам 1-3.

Подготовка к контрольной работе.

3/6/18