Физико-химический анализ водных объектов г. Хабаровска

Управление образования города Хабаровска

МАУ ДОДЭЦ « Косатка»

Итоговый индивидуальный проект

по направлению: экология

на тему: Физико-химический анализ водных объектов

г. Хабаровска

г. Хабаровск

2022 год

Оглавление

Введение...............................................................................................................3

Глава 1. Теоретическая часть.............................................................................4

1.1. Потенциальные точки загрязнения……………………………..........4

1.2. Точки отбора.....................................................................................5

1.3. Изучаемые показатели………………………………………...………5

1.4. Методики определений.....................................................................6

Глава 2. Практическая часть.............................................................................10

2.1. Анализ полученных данных............................................................10

Заключение.........................................................................................................11

Список используемой литературы...................................................................12

Приложение………………………………………………………………………13

Введение

Начало XXI века отметилось в истории р. Амур тяжёлыми экологическими вызовами: более 130 выбросов химикатов в Сунгари, катастрофа 2005, выбросы 2006-го, зачастую эти выбросы шли с китайской стороны р. Амура; многие крупные предприятия региона продолжают работу на старом оборудовании, которое не позволяет обезопасить их сливы в реку. Например, авария в Китае на металлообрабатывающем предприятии выброс в реку молибдена осенью 2020г., в сентябре 2021г. на очистном коллекторе МУП г.Хабаровска «Водоканал» и выброс сточных вод в районе водозабора. Ухудшало ситуацию отсутствие централизованного единого контроля за соблюдением экологических норм.

На данный момент р. Амур по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ) является «загрязненной», что хоть и лучше показателей десятилетней давности, однако не оставляет сомнений в небезопасной эксплуатации главной водной артерии Дальнего Востока.

Зачастую это выражается в постоянных отчётах о превышении допустимых концентрации тяжёлых металлов, токсичных веществ или мусорного загрязнения. Подобное вызывает разрушение речной экосистемы, которая не менее сильно страдает от хозяйственной деятельности человека: исчезают популяции редких речных рыб, растений; лишаются кормовой базы животные, живущие в прибрежной зоне. Страдают и жители нашего региона, зависящие от речного промысла.

Актуальность исследования: я считаю данную тему актуальной для исследования, поскольку наибольшие загрязнения исходят от населенных пунктов, а значит Хабаровск, как один из крупнейших городов амурского бассейна наносит значительный ущерб экосистеме Амура.

Цель исследования: оценка физико-химического состояния городских водных объектов, напрямую связанных с р. Амур.

Задачи:

✓ Определение объектов–потенциальных загрязнителей.

✓ Мониторинг водных объектов города по физико-химическим показателям.

✓ Формирование предварительной экологической оценки потенциального загрязнения.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1.Потенциальные точки загрязнения

Итак, начиная с «северной» части города, появляются различные предприятия, расположенные на берегу р. Амура и/или имеющие врезы в системы подземных водотоков города: ТЭЦ-2, Хабаровский НПЗ, авторемонтные комплексы, металлургическое производство, ремонтно-эксплуатационная база флота и др.

Фото 1. Зоны с особыми условиями пользования

В соответствии с этим, основными местами пробоотбора мною были выбраны следующие зоны:

Первая–вода из р. Амура, в районе бывшего Спиртзавода [прил. 1, ф.1].

Вторая–вода, в районе выхода подземного коллектора Курча-Мурча, в водоток которого имеется более 20 врезок различных предприятий [прил.1, ф.2].

Третья–вода из р. Амур возле городской набережной, как предположительный источник мусорного загрязнения.

Четвертая–вода из залива протоки Амурской, как подверженную наибольшему влиянию рабочей деятельности.

Пятая – вода из р. Амур в районе поселка Сикачи Алян. Там происходит слияние всех притоков и эта точка является контрольной для всех лабораторий города. По ней отслеживаются остаточные загрязнения идущие из города.

В дополнении к вышеуказанным зонам будут также рассмотрены и другие водные объекты города. Это сделано в связи с тем, что на данный момент городскими органами надзора так и не были установлены все организации, имеющие доступ к коллекторам, подземным ручьям и не соблюдающие все требования к очистке и сбросу сточных вод. «Город работу полностью не провёл, потому что нет информации от него, что есть врезки и есть установленные лица. Хотя коллектор находится в черте города. Город должен выяснить, кто же сбрасывает туда загрязнённую воду», - сообщилось на заседании региональной комиссии по ЧС 2017 года после массового выброса нефтепродуктов.

Таким образом, полученные данные косвенно помогут подтвердить мою гипотезу о загрязнении р. Амура именно городом.

1.2. Точки отбора

Мною в соответствии с ГОСТ 31861-2012 (Вода, общие требования к отбору проб), были проведены отборы проб [прил. 1, ф.3,4] со следующих точек отбора:

1. р. Амур район НПЗ

2. Набережная р. Амур, Речной вокзал

3. р. Амур вдоль улицы Правобережная

4. Ручей Курча-Мурча

5. Центральный пляж города Хабаровска

6. Затон РЭБ флота

7. р. Амур возле арены «Ерофей»

8. р.Амур в районе. Сикачи Алян

Основной отбор проводился в осенний период. С каждой точки было собрано по 6-8 проб.

1.3. Изучаемые показатели

Взятые в вышеуказанных точках пробы были исследованы мною на следующие показатели:

• Взвешенные частицы

• рН

• Запах

• Мутность

• Общая жесткость

• Прозрачность

• Аммонийный азот

• Хлориды

• Марганец

• Железо общее

• Молибден

• Фосфаты

• Растворенный кислород

Для пробоотбора были использованы бутылки темного стекла с герметично закрывающимися крышками объемом 1 дм³, а также чистые пластиковые бутылки. Стеклянная посуда, используемая для этих целей, была помыта хромовой смесью и высушена в сушильном шкафу.

Определение производилось следующим образом: на месте пробоотбора определялось и указывалось название объекта, описывались видимые загрязнения, дата и время отбора, погодные показатели (температура воздуха, осадки, облачность, направление ветра, влажность, атмосферное давление), рН воды, общие взвешенные, растворенный в воде кислород, прозрачность, запах.

Первые четыре показателя определялись на месте пробоотбора, остальные в лабораторных условиях на базе ТОГУ.

1.4. Методики определений

1. Взвешенные частицы: определялись по ПНД Ф 14.1:2:4.254-09.

Методика определения взвешенных веществ основана на выделении их из пробы путем фильтрования воды через предварительно взвешенный бумажный или мембранный фильтр и измерении массы осадка на фильтре, высушенного до постоянной массы при (105 ± 2) °С.

Методика определения прокаленных взвешенных веществ основана на выделении их из пробы путем фильтрования воды через предварительно взвешенный бумажный или мембранный фильтр, высушивании до постоянной массы при температуре (105 ± 2)°С и далее измерении массы осадка на фильтре, прокаленного до постоянной массы в муфельной печи при температуре (600 ± 20) °С.

2. pH: находилось по ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97.

Вода, являясь слабым электролитом, в малой степени диссоциирует на ионы Н+ и ОН-. Метод определения величины pH проб воды основан на определении концентрации иона водорода, определяют который по разности потенциалов гальванического элемента с использованием соответствующего pH-метра.

В результате равновесия диссоциации значение pH пробы также зависит от температуры, поэтому вместе с измерением pH всегда определялась температура пробы.

3. Мутность, запах: анализировались в соответствии с ГОСТ Р 57164-2016.

Мутность воды - показатель, характеризующий уменьшение прозрачности воды в связи с наличием неорганических и органических тонкодисперсных взвесей, а также развитием планктонных организмов. Причинами мутности воды может быть наличие в ней глины, неорганических соединений (гидроксида алюминия, карбонатов различных металлов), а также органических примесей. Также причиной может быть окисление соединений железа и марганца кислородом воздуха, что приводит к образованию коллоидов.

Запах может быть:

- естественного происхождения (связаны с наличием живущих в воде организмов, загнивающих растительных и животных остатков, наличием солей, как правило в морских или подземных водах);

- искусственного происхождения (обусловлены примесями промышленных сточных вод, реагентами процессов водоподготовки, материалами труб и т.д.).

В основе методов лежит способность человека ощущать и воспринимать растворенные в воде вещества как запахи, вкусы и привкусы. В зависимости от объективных условий (температура, влажность) и функционального состояния организма (например, суточных колебаний) интенсивность обоняния может колебаться. Органолептическая оценка выполняется прямым методом распознавания.

4. Общая жесткость: определялась по ГОСТ 31954-2012.

Измерялась титриметрическим методом [прил. 1, ф.5]. В 100 мл аликвоты добавляли 5см3 аммиачного буферного раствора, затем 70-100 мг эриохрома черного Т и титруем раствором 0.02 М трилона Б. Результат определяем по формуле C=Cтр*Vтр*1000/V. Где Cтр- концентрация трилона Б, Vтр объем трилона, пошедший на титрование, V- объем пробы, взятой на титрование.

4. Прозрачность: методика измерений прозрачности воды с помощью шрифта, РД 52.24.496-2005.

Пробу воды в транспортной таре энергично взбалтывают в течение 2-3 минут и сразу же наливают в сухой цилиндр до верхней отметки. В случае если в воде имеется муть от выпавшего при стоянии гидроксида железа или содержатся грубодисперсные взвеси, ее следует брать после взбалтывания и отстаивания в течение 1 мин. Затем сливают воду до тех пор, пока буквы шрифта не станут видимыми.

Измерение повторяют, доливая воду в цилиндр до тех пор, пока шрифт снова станет нечитаемым, и вновь сливая воду до проявления шрифта. В качестве результата измерения берут среднее арифметическое из 3 измерений высоты слоя воды.

5. Азот Аммонийный: ГОСТ 33045-2014. Вода. Методы определения азотсодержащих веществ.

Определение проводилось следующим образом. В пробирку отбираем 10 см³ исследуемой пробы, добавляем туда 0,3 мг Сегнетовой соли и 0,2 см³ реактива Несслера. После перемешивания раствора выставляем его в штатив и сравниваем визуально со шкалой, определяя концентрацию раствора [прил. 1, ф.6].

Таблица 2. Окрашивание раствора Сегнетовой солью и реактивом Несслера

6. Хлориды: по методике ПНД Ф 14.1:2.96-97.

В коническую колбу на 250 см3 помещают аликвоту в 100 см3 пробы. Добавляют 1 см3 10% хромата калия и при непрерывном помешивании титруют рабочим раствором нитрата серебра, концентрацией 0,02 мг/дм3 Конец титрования определяют по неисчезающей при перемешивании оранжевой окраске, появляющейся от одной капли раствора нитрата серебра. Титрование повторяют три раза. За результат принимают среднее значение.

7. Железо (общее): по методике РД 52.24.358-2006.

В работе мною были использованы тест-комплекты «Железо общее» [прил. 1, ф.7].

Метод измерения основан на восстановлении Fe (III) гидроксиламином до Fe (II) и взаимодействии последнего с 1,10-фенантролином в кислой среде (pH около 3) с образованием окрашенного в оранжево-красный цвет комплекса с максимумом в спектре поглощения при 510 нм. Для разрушения комплексов железа с органическими и неорганическими лигандами используют предварительную термическую обработку или облучение пробы ультрафиолетом.

При анализе пробы, отфильтрованной через мембранный фильтр, определяют содержание растворенного общего железа. Валовое содержание (сумму растворенных и взвешенных форм) определяют, анализируя тщательно перемешанную нефильтрованную пробу.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Анализ полученных данных

Мною было исследовано 49 пробы [прил. 1, ф. 9,10]. С каждой из 7 точек в период осени было отобрано 7 проб и исследовано на вышеупомянутые показатели. Полученные данные показали сильную загрязненность проб, взятых из ручья Курча-Мурча, затона РЭБ флота [прил. 2, п.3,5]. Относительно «чистыми» оказались пробы с набережной и пляжа города, что можно объяснить расширением русла реки в том участке.

Обращает на себя внимание тот факт, что в пробах, взятых возле арены «Ерофей», очень большие показатели по железу, взвешенным [прил. 2, п.6]. В ручье Курча-Мурча наблюдаются отклонения по показателям азот аммонийный. Пробы, взятые возле городского пляжа, оказались очень мутными. Факт того, что во всех пробах нет превышений по содержанию хлора говорит об эффективной работе водоочистных сооружений.

Как и предполагалось, большие показатели железа, взвешенных частиц и жесткости наблюдаются именно в местах активной производственной деятельности [прил. 2, п.1,3,5,6].

Стоит отметить и факт улучшения на «северном» участке показателей: снизились показатели аммония и жесткости, по сравнению с 2018-2019 г.г.

Данные по всем пробам представлены мною в разделе Приложение.

Заключение

По результатам моих исследований по оценке физико-химического состояния городских водных объектов, подтвердилась моя гипотеза, что городские предприятия, частные организации и обычные люди, наносят существенный урон речной экосистеме. Наиболее вероятными загрязнителями являются: предприятия, имеющие доступ к ручью Курча-Мурча, автомастерские, промзоны, расположенные на берегу р.Амура.

При проведении пробоотборов было встречено недоверие и негативная реакция, в основном, со стороны частных организаций, имеющих отношение к выбросу сточных вод. Многие так называемые «частники» как сбрасывали, так и продолжают регулярно сбрасывать загрязняющие вещества в р. Амур.

Стоит упомянуть, что эффективность совместной работы российской и китайской сторон по минимизации ущерба речной экосистеме привела к заметному снижению концентраций токсичных веществ в воде. За последний несколько лет не поступало информации о крупных выбросах химикатов из верховьев р. Амура.

Положителен и тот факт, что такие крупные предприятия как: ТЭЦ-2, ХНПЗ, Водоканал и др. стали более ответственно подходить к вопросу очистки выбросов сточных вод, что уже сказалось на улучшение общей обстановки.

Я надеюсь, что такие меры как: регулярный мониторинг реки, определение состава воды, мониторинг загрязняющих предприятий, а кроме того максимально возможная доступность результатов исследований, позволит в конечном итоге свести на нет нанесенный ущерб нашей реке Амур.

Список используемой литературы

1. https://dailystorm.ru/specproekt/reka-chernogo-drakona-kak-ubivayut-i-spasayut-amur

2. ПНД Ф 14.1:2:4.254-09. Методика измерений массовых концентраций, взвешенных и прокаленных взвешенных веществ в пробах питьевых, природных и сточных вод гравиметрическим методом.

3. ГОСТ Р 57164-2016. Вода питьевая. Методы определения запаха, вкуса и мутности.

4. ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом.

5. ГОСТ 31954-2012. Вода питьевая. Методы определения жесткости.

6. ГОСТ 33045-2014. Вода. Методы определения азотсодержащих веществ.

7. ПНД Ф 14.1:2.96-97. Методика выполнения измерений массовой концентрации хлоридов в пробах природных и очищенных сточных вод.

8. РД 52.24.358-2006. Массовая концентрация железа общего в водах.

9. РД 52.24.496-2005. Методика выполнения измерений температуры, прозрачности и определение запаха вод.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение №2

Данные исследований. Включены как показатели, исследованные на месте отбора, так и в лабораторных условиях.

Точка 1: р. Амур район НПЗ

Точка 2: р. Амур Набережная Речной вокзал

Точка 3: Ручей Курча-Мурча (пробы отбирались после очистного бона)

Точка 4: р. Амур Центральный пляж города Хабаровска

Точка 5: Затон РЭБ флота

Точка 6: р. Амур возле арены «Ерофей»

Точка 7: р. Амур вдоль улицы Правобережная

20