Тема 3. Мониторинг гидросферы. Мониторинг загрязнения вод суши

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. Мониторинг загрязнения вод суши

Практическое занятие 3.2 Обеспечение качества водных объектов .

• .

Старший преподаватель кафедры ЭБ в составе УНК ПГиЭБ

Подполковник внутренней службы Герасимова И.Н.

• План обсужден на заседании методической секции______ 27.01.2017 г. ______
• (дата)

Протокол № 1

©©©

Цель занятия: составить представление об источниках загрязнения водных объектах, основных критериях состояния загрязнения водоисточников; рассмотреть необходимость организации контроля загрязнения водных источников в зоне интенсивного антропогенного воздействия.

2

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Механизм загрязнения гидросферы.

2. Показатели качества воды. Требования к качеству воды (водоемы культурно-бытового назначения, хозяйственно-питьевого назначения, рыбохозяйственного назначения).

3. Категории и задачи пунктов наблюдения.

4. Перечень загрязняющих веществ подлежащих контролю.

5. Программы наблюдений за качеством поверхностных вод.

6. Нормирования качества воды.

Литература :

1. Дмитриенко В.П., Сотникова Е.В., Черняев А.В. Экологический мониторинг техносферы: учебное пособие. – СПб: Издательство «Лань», 2012. – 368 с.

2. Рязапов А.З. Методы контроля и системы мониторинга загрязнений окружающей среды. – М.: Издательский дом МИСиС, 2011. – 220 с.

3/6/18

1. Механизм загрязнения гидросферы .

ГИДРОСФЕРА (гидро... и сфера), водная оболочка Земли земного шара, представляющая совокупность океанов, морей, рек, озер, прудов, болот, подземных вод.

Большую часть площади поверхности Земли покрывают воды мирового океана - это около 71%.

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.

2. Показатели качества воды. Требования к качеству воды (водоемы культурно-бытового назначения, хозяйственно-питьевого назначения, рыбохозяйственного назначения ).

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.

Для хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования (ПДКв) 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 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.

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.

3. Категории и задачи пунктов наблюдения.

Пункты контроля подразделяют на I, II, III и IV категории:

- пункты контроля категории I располагают на средних, больших водоемах или водотоках (по ГОСТ 17.1.1.02-77), имеющих важное народнохозяйственное значение (в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей; в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых организмов (по ГОСТ 17.1.2.04-77); в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ и заморных явлений среди водных организмов; в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается высокая загрязненность воды).

- пункты контроля категории II располагают на водоемах и водотоках: в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей; в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых организмов (по ГОСТ 17.1.2.04-77); на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек; в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод; в районах со средней загрязненностью воды.

- пункты контроля категории III располагают на водоемах и водотоках: в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей; на замыкающих участках больших и средних рек (по ГОСТ 17.1.1.02-77); в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов (по ГОСТ 17.1.1.02-77); в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается низкая загрязненность воды.

- пункты контроля категории IV располагают на незагрязненных участках водоемов и водотоков, а также на водоемах и водотоках, расположенных на территории государственных заповедников и природных национальных парков, являющихся уникальными природными образованиями.

4. Перечень загрязняющих веществ подлежащих контролю.

В сточных водах и водоемах контролируют:

Нефтепродукты

Взвешенные вещества

Фосфор общий

Фенолы

СПАВ

Соединения меди

Соединения железа

Соединения цинка

5. Программы наблюдений за качеством поверхностных вод.

Программы наблюдений за качеством поверхностных вод

- по гидрологическим и гидрохимическим показателям

- по гидробиологическим показателям

Программы контроля по гидрологическим и гидрохимическим показателям :

Обязательная программа предусматривает определение следующих показателей:

- Гидрологических (расход воды, куб.м/с; скорость течения, м/с (при опорных измерениях расхода) (на водотоках) или уровень, м (на водоемах);

- Гидрохимических (визуальные наблюдения; температура, °С; цветность, градусы; прозрачность, см; запах, баллы; концентрация растворенных в воде газов – кислорода, двуокиси углерода, мг/куб.дм (мг/л); концентрация взвешенных веществ, мг/куб.дм (мг/л); водородный показатель (рН);

- окислительно-восстановительный потенциал (Eh), мВ;

- концентрация главных ионов – хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных, кальция магния, натрия, калия, сумма ионов, мг/куб.дм (мг/л);

- ХПК (химическое потребление кислорода ), БПК ( биохимическое потребление кислорода) , мг/куб.дм (мг/л);

- концентрация биогенных элементов – аммонийных, нитритных и нитратных ионов, фосфатов, железа общего, кремния, мг/куб.дм (мг/л);

- концентрация широко распространенных загрязняющих веществ – нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, летучих фенолов, пестицидов и соединений металлов, мг/куб.дм (мг/л).

Сокращенная программа 1 предусматривает определение следующих показателей:

- гидрологических :

- расход воды, куб.м /с (на водотоках) или уровень, м (на водоемах);

- гидрохимических :

- визуальные наблюдения;

- температура, °С;

- концентрация растворенного кислорода, мг/куб.дм (мг/л);

- удельная электропроводность, См/см;

Сокращенная программа 2 предусматривает определение следующих показателей:

- гидрологических :

- расход воды, м3/с (на водотоках), или уровень, м (на водоемах)

- гидрохимических:

- визуальные наблюдения;

- температура, °С;

- водородный показатель (рН);

- удельная электропроводность, См/см;

- концентрация взвешенных веществ, мг/куб.дм (мг/л);

- химическое потребление кислорода, мг/куб.дм (мг/л);

- биохимическое потребление кислорода за 5 суток, мг/куб.дм (мг/л);

- концентрация двух-трех загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, мг/куб.дм (мг/л).

Сокращенная программа 3 предусматривает определение следующих показателей:

- гидрологических :

- расход воды, м3/с, скорость течения, м/с (при опорных измерениях расхода) (на водотоках), или уровень, м (на водоемах)

- гидрохимических :

- визуальные наблюдения;

• температура, °С;
• водородный показатель (рН);
• концентрация взвешенных веществ, мг/дм3 (мг/л);
• концентрация растворенного кислорода, мг/дм3 (мг/л);
• химическое потребление кислорода, мг/дм3 (мг/л);
• биохимическое потребление кислорода за 5 суток, мг/дм3 (мг/л);
• концентрация всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, мг/дм3 (мг/л).

Программы контроля:

- по гидробиологическим показателям:

Полная программа контроля предусматривает определение следующих показателей качества воды:

- по фитопланктону:

- общая численность клеток, 10 3 кл/см 3 (кл/мл)

- общее число видов

- общая биомасса, мг/дм 3 (мг/л)

- численность основных групп, 10 3 кл/см 3 (кл/мл);

- биомасса основных групп, мг/дм 3 (мг/л)

- число видов в группе

- массовые виды и виды-индикаторы сапробности (наименование, % от общей численности, сапробность - чистота и самоочищающая способность воды.)

- по зоопланктону;

- по зообентосу ( донной фауне, совокупности животных организмов, обитающих на дне или в грунте водоемов) ;

- по перифитону (сообщества организмов, населяющих живые и неживые субстраты под водой, в том числе вводимые человеком (подводные части кораблей, плотов, свай, бакенов и т. д.). Термин ввел А. Л. Беннинг (1924). ):

• микробиологических показателей;
• по интенсивности фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества;

- по макрофитам.

Сокращенная программа контроля предусматривает определение следующих показателей качества воды:

- по фитопланктону:

- общая численность клеток, 103 кл/см3 (кл/мл)

- общее число видов

- массовые виды и виды-индикаторы сапробности ( сапробность  — комплекс физиолого-биохимических свойств организма, обусловливающий его способность обитать в  воде  с тем или иным содержанием органических веществ, то есть с той или иной степенью загрязнения). (наименование, % от общей численности, сапробность)

- по зоопланктону;

- по зообентосу;

- по перифитону.

6. Нормирование качества воды.

10.0 1.7 – 3.2 5 ЛПЗ 0.7 – 1.4 9.0 1.5 – 2.8 3.3 – 8.0 0.6 – 1.2 0.5 2.9 – 7.0 1.3 – 2.4 8.0 0.5 – 1.0 7.0 2.5 – 6.0 1.1 – 2.0 6.0 2.1 – 5.0 5.0 " width="640"

Классификация загрязненности воды водных объектов

Величина комбинатор-ного индекса загрязненности воды

Класс загрязненности воды

I условно чистая

Отсутствие ЛПЗ (лимитирующих показателей загрязненности)

1 ЛПЗ

II слабо-загряз-ненная

III загряз-ненная

1 – 2

2 ЛПЗ

0.9 – 1.8

2.1 – 4.0

IV грязная

3 ЛПЗ

4.1 – 10

V очень грязная

1.9 – 3.6

4 ЛПЗ

0.8 – 1.6

3.7 – 9.0

10.0

1.7 – 3.2

5 ЛПЗ

0.7 – 1.4

9.0

1.5 – 2.8

3.3 – 8.0

0.6 – 1.2

0.5

2.9 – 7.0

1.3 – 2.4

8.0

0.5 – 1.0

7.0

2.5 – 6.0

1.1 – 2.0

6.0

2.1 – 5.0

5.0

10,0 7 " width="640"

Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Воды

Значения ИЗВ

Очень чистые

Классы качества вод

до 0,2

Чистые

1

0,2–1,0

Умеренно загрязненные

2

1,0–2,0

Загрязненные

Грязные

3

2,0–4,0

4

4,0–6,0

Очень грязные

5

6,0–10,0

Чрезвычайно грязные

6

10,0

7

загрязнения   воды