Мониторинг качества вод

 

Финансирование работ  по ведению мониторинга водных объектов осуществляется за счет средств: федерального бюджета, бюджетов субъектов Российской Федерации, экологических фондов, а  также фондов предприятий, организаций  и их объединений.

 

1.1.Программы контроля  состояния водных объектов РФ

 

Контроль качества воды проводится по гидрологическим, гидрохимическим  и гидробиологическим показателям.

Гидрологические параметры – расход воды, скорость течения и (или) уровень воды.

Гидрохимические показатели качества воды – это показатели, характеризующие ее физические свойства и химический состав – температура, прозрачность, цветность, вкус, запах, водородный показатель рН, окислительно-восстановительный потенциал, удельная электропроводность, содержание растворенных газов, главных ионов, загрязняющих, биогенных и органических веществ.

Гидробиологические  показатели качества воды – это показатели, характеризующие наличие и состав в воде фитопланктона, зоопланктона, зообентоса, перифитона, а так же микробиологические показатели.

Качество воды контролируют по определенным видам программ в  зависимости от категории пункта.

Обязательная программа: Расход воды, скорость течения и (или) уровня, цветность, прозрачность, запах, концентрация растворенных в воде веществ: кислорода, двуокиси углерода, содержание взвешенных веществ, водородный показатель (рН), окислительно-восстановительный потенциал (Eh), концентрация главных ионов-хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных, кальция, магния, натрия, калия, суммы ионов, химическое потребление кислорода, биохимическое потребление кислорода за 5 суток, концентрация биогенных элементов-аммонийного, нитритного и нитратного азота, минерального фосфора, железа, кремния; концентрация нефтепродуктов, синтетических поверхностно-активных веществ, летучих фенолов, пестицидов, соединений металлов.

Сокращенная программа 1: Определение расхода воды (на водотоках) и уровня на водоемах, температура, концентрация растворенного кислорода, удельная теплопроводность, визуальные наблюдения.

Сокращенная программа 2: Определение расхода воды (на водотоках) и уровня (на водоемах), температура, водородный показатель рН, удельная теплопроводность, концентрация взвешенных веществ, потребление кислорода, биохимическое потребление кислорода за 5 суток, концентрация 2-3 загрязняющих веществ, являющихся основными для данного пункта контроля, визуальные наблюдения.

Полная: 

Исследование  фитопланктона – общая численность клеток, число видов, общая биомасса, численность и биомасса основных групп, массовые виды и виды-индикаторы сапробности.

Исследование  зоопланктона – общая численность организмов, общее число видов, общая биомасса, численность и биомасса основных групп, массовые виды и виды- индикаторы сапробности.

Исследование  зообентоса – общая численность, общее число видов, общая биомасса, число групп по стандартной разработке, число видов в группе, численность и биомасса основных групп, массовые виды и виды-индикаторы сапробности.

Исследование  перифитона – общее число видов, массовые виды, частота встречаемости, сапробность. Определение микробиологических показателей – общее число бактерий, число сапрофитных бактерий, отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий. Изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, содержания хлорофилла.

Исследование  макрофитов – проективное покрытие опытной площадки, характер распространения растительности, общее число видов, преобладающие виды (наименование, проективное покрытие, фенофаза, аномальные признаки).

Сокращенная - контроль по этой программе осуществляется ежемесячно в пунктах I-III категории (в пунктах III категории - только в вегетационный  период). 

Исследование  фитопланктона – общая численность клеток, общее число видов, массовые виды и виды- индикаторы сапробности.

Исследование  зоопланктона – общая численность организмов, общее число видов, массовые виды и виды- индикаторы сапробности.

Исследование  зообентоса – общая численность, число групп по стандартной разработке, число видов в группе, число основных групп, массовые виды и виды-индикаторы сапробности.

Исследование  перифитона - общее число видов, массовые виды, частота встречаемости, сапробность.

1.2. Методы и приборы  контроля качества воды водоёмов  РФ

Контроль качества воды водоёмов осуществляется периодическим отбором  и анализом проб воды из поверхностных  водоёмов: не реже одного раза в месяц. Количество проб и места их отбора определяют в соответствии с гидрологическими и санитарными характеристиками водоёма. При этом обязателен отбор  проб непосредственно в месте  водозабора и на расстоянии 1 км выше по течению для рек и каналов; для озёр и водохранилищ – на расстоянии 1 км от водозабора в двух диаметрально расположенных точках.

Наряду с анализом проб воды в лабораториях используют автоматические станции контроля качества воды, которые  могут одновременно измерять до 10 и  более показателей качества воды. Так, отечественные передвижные  автоматические станции контроля качества воды измеряют концентрацию растворённого  в воде кислорода (до 0,025 кг/м3), электропроводность воды (от  до Ом/см), водородный показатель рН (от 4 до 10), температуру (от 0 до 40°С), уровень воды (от 0 до 12 м). Содержание взвешенных веществ (от 0 до 2 кг/м3). В  таблице 2.5.1 приведены качественные характеристики некоторых отечественных  типовых систем для контроля качества поверхностных и сточных вод. 

Автоматическое определение  и запись физико-химических параметров поверхностных вод, в их числе  концентрации Cl₂, F₂, Cu, Ca, Na, фосфатов, нитридов.

На очистных сооружениях  предприятий осуществляют контроль состава исходных и очищенных  сточных вод, а также контроль эффективности работы очистных сооружений. Контроль, как правило, осуществляется один раз в 10 дней.

Пробы сточной воды отбираются в чистую посуду из боросиликатного  стекла или полиэтилена. Анализ проводится не позже, чем через 12 часов после  отбора пробы. Для сточных вод  измеряются органолептические показатели, рН, содержание взвешенных веществ, химическое потребление кислорода (ХПК), количество растворённого в воде кислорода, биохимическое потребление кислорода (БПК), концентрации вредных веществ, для которых существуют нормируемые  значения ПДК.

Контролируются два органолептических  показателя воды при анализе сточных  вод: запах и цвет, который устанавливается  измерением оптической плотности пробы  на спектрофотометре на различных длинах волн проходящего света.

Величина рН в сточных  водах определяется электрометрическим способом. Он основан на том, что  при измерении рН в жидкости потенциал  стеклянного электрода, опущенного в жидкость, изменяется на постоянную для данной температуры величину (например, на 59,1 мВ при температуре 298 К, на 58,1 мВ при 293 К и т.д.). Отечественные  марки рН-метров: КП-5, МТ-58, ЛПУ-01 и  др.

При определении грубодисперсных  примесей в стоках измеряется массовая концентрация механических примесей и  фракционный состав частиц. Для этого  применяют специальные фильтроэлементы  и измерение массы «сухого» осадка. Также периодически определяются скорости всплывания (осаждения) механических примесей, что актуально при отладке  очистных сооружений.

Величина ХПК характеризует  содержание в воде восстановителей, реагирующих с сильными окислителями, и выражается количеством кислорода, необходимым для окисления всех содержащихся в воде восстановителей. Окисление пробы сточной воды производится раствором бихромата  калия в серной кислоте. Собственно измерение ХПК осуществляется либо арбитражными методами, производимыми  с большой точностью за длительный период времени, и ускоренными методами, применяемыми для ежедневных анализов с целью контроля работы очистных сооружений или состояния воды в водоёме при стабильных расходе и составе вод.

Концентрацию растворённого  кислорода измеряют после очистки  сточных вод перед их сбросом  в водоём. Это необходимо для оценки коррозионных свойств стоков и для  определения БПК. Чаще всего используется йодометрический метод Винклера для обнаружения растворённого  кислорода с концентрациями больше 0,0002 кг/м3, меньшие концентрации измеряются колориметрическими методами, основанными  на изменении интенсивности цвета  соединений, образовавшихся в результате реакции между специальными красителями  и сточной водой. Для автоматического  измерения концентрации растворённого  кислорода используют приборы ЭГ – 152 – 003 с пределами измерений 0 ... 0,1 кг/м3, «Оксиметр» с пределами измерения 0 ...0,01 и 0,01 ... 0,02 кг/м3.

БПК – количество кислорода (в миллиграммах), необходимое для окисления в аэробных условиях, в результате происходящих в воде биологических процессов органических веществ, содержащихся в 1л сточной воды, определяется по результатам анализа изменения количества растворённого кислорода с течением времени при 20°С.. Чаще всего используют пятисуточное биохимическое потребление кислорода – БПК5.

Измерение концентрации вредных  веществ, для которых установлены  ПДК, проводят на различных ступенях очистки, в том числе перед  выпуском воды в водоём.

 

1.3. Методика расчёта основных  показателей качества воды

 

Охрана водоёмов от загрязнений  осуществляется в соответствии с  «Санитарными правилами и нормами  охраны поверхностных вод от загрязнения» (1988 г.). Правила включают в себя общие  требования к водопользователям  в части сброса сточных вод  в водоёмы. Правилами установлены  две категории водоёмов: 1 – водоёмы  питьевого и культурно-бытового назначения; 2 – водоёмы рыбохозяйственного назначения. Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии не менее одного километра  выше ближайшего по течению пункта водопользования, а в непроточных  водоёмах – в радиусе не менее  одного километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в водоёмах второго типа должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (при наличии течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска – не далее чем в 500 м от места выпуска.

Правилами установлены нормируемые  значения для следующих параметров воды водоёмов: содержание плавающих  примесей и взвешенных частиц, запах, привкус, окраска и температура  воды, значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворённого  в воде кислорода, биологическая  потребность воды в кислороде, состав и ПДК ядовитых и вредных веществ и болезнетворных бактерий.

Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, в связи  с чем, их нормируют по принципу лимитирующего  показателя вредности (ЛПВ), под которым  понимают наиболее вероятное неблагоприятное  воздействие данного вещества. Для  водоёмов первого типа используют три  типа ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический, для водоёмов второго типа – ещё  два вида: токсикологический и  рыбохозяйственный.

Запрещено сбрасывать в водоёмы  сточные воды, если существует возможность  использовать более рациональную технологию, безводные процессы и системы  повторного и оборотного водоснабжения  – повторное или постоянное (многократное) использование одной и той  же воды в технологическом процессе; если стоки содержат ценные отходы, которые возможно утилизировать; если стоки содержат сырьё, реагенты и  продукцию производства в количествах, превышающих технологические потери; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК. Режим сброса может быть единовременным, периодическим, непрерывным с переменным расходом, случайным. При этом необходимо учитывать, что расход воды в водоёме (дебет реки) изменяется и по сезонам, и по годам. В любом случае должны удовлетворяться требования условия.

В соответствии сизложенным, одной из задач мониторинга и  регулирования качества вод в  водоёмах является задача определения  допустимого состава сточных  вод.

По ходу водостока струя  сточной воды расширяется (за счёт диффузии, турбулентной и молекулярной), вследствие чего в струе происходит перемешивание  сточной воды с водой водотока. В конечном счете, створ (сечение) струи  расширится до створа водотока. В этом месте достигается максимально  возможное для данного водотока разбавление вредной примеси. В  зависимости от величин кратности  начального разбавления, ширины, скорости, извилистости и других характеристик  водотока концентрация вредной примеси (Ср.с) может достигнуть значения её ПДК в разных створах загрязнённой струи. Чем раньше это произойдёт, тем меньший участок (объём) водотока будет загрязнён вредной примесью выше нормы. Понятно, что самый подходящий вариант – когда условие обеспечивается уже в самом месте выпуска  и, таким образом, размеры загрязнённого  участка водотока будут сведены  к нулю.

Условия смешения сточных  вод с водой озёр и водохранилищ отличаются от условий их смешения в водотоках – реках и каналах. Полное перемешивание стоков и вод  водоёма достигается на существенно  больших расстояниях от места выпуска, чем в водотоках.

 

2. Классификация водных объектов. 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.