Экологический мониторинг поверхностных водных объектов в рф. Экологический мониторинг водных объектов. Категории пунктов наблюдения. А также предоставляют отчетности

МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….3

Глава 1.ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ …………………………………………………………………...5

Глава 2.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОД…..20

2.1. Органолептические показатели воды………………………..……..20

Глава 3. БИОИНДИКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОД….32

3.1. Определение качества воды с использованием водорослей……...32

3.2. Определение качества воды по животному населению…………..35

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………….40

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………41

ВВЕДЕНИЕ

Вода является ценнейшим природным ресурсом. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве; общеизвестна необходимость ее для бытовых потребностей человека, всех растений и животных. Для многих живых существ она служит средой обитания. Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно – бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой. Актуальность моей темы состоит в том, что на современном этапе нужно определить такие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических процессов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды.

Цель моей работы состоит в том, чтобы показать научно-обоснованные подходы мониторинга водных объектов суши.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи :

Выявить современное состояние водных объектов РФ и мира;

Проанализировать существующие подходы гидрологического мониторинга с использованием различных методов оценки качества вод;

Объектом исследования являются – поверхностные и подземные воды суши. Предмет – теоретический, методологический и прикладной аспект мониторинга водных объектов.

В работе используются следующие методы: общенаучные (анализ, синтез, обзор научной литературы), метод географического описания.

Основу данной работы составляет литературный, фондовый материал библиотеки кафедры географии и геоэкологии геолого-географического факультета и библиотеки БелГУ, областной научной библиотеки.

1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД СУШИ

1.1 Показатели экологического состояния водоёмов

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязненности (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (Свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах. Состояние водных источников и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды, а в ряде регионов (Южный Урал, Кузбасс, некоторые территории Севера) это состояние достигло опасного уровня для здоровья человека. Службы санитарно-эпидемиологического надзора постоянно отмечают высокое загрязнение поверхностных вод. Около 1/3 всей массы загрязняющих веществ вносится в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий, что влияет на сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, ежегодно отмечаемое в крупных городах, в том числе и в Москве. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.

Одним из основных загрязнителей поверхностных вод является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК – 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л. Наиболее распространенными загрязняющими веществами в поверхностных водах являются фенолы, легко окисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метил меркаптан, формальдегид и др..

Огромное количество загрязняющих веществ вносится в поверхностные воды со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля.

Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей .

С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает». Современный уровень очистки сточных вод таков, что даже в водах, прошедших биологическую очистку, содержание нитратов и фосфатов достаточно для интенсивного эвтрофирования водоемов. Во многих водных объектах концентрации загрязняющих веществ превышают ПДК, установленные санитарными и рыбоохранными правилами. Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворённые примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные и биологические. Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворимых кислот, щелочей и другие. Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения вызываются остатками растений, плодов, овощей и злаков, растительного масла. Загрязнения животного происхождения – это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества. Бактериальное и биологическое загрязнения вносятся главным образом бытовыми сточными водами и стоками некоторых промышленных предприятий (бойни, кожевенные заводы, фабрики первичной обработки шерсти, меховые производства, биофабрики, предприятия микробиологической промышленности).

Производство и широкое применение синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ), особенно в составе моющих средств, обусловило поступление их со сточными водами во многие водоёмы, в том числе источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. Наряду с ПАВ широко распространёнными химическими загрязнениями водоёмов являются пестициды, которые поступают в водоёмы с дождевыми и талыми водами, смывающими их с растений и почвы, при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов и со стоками предприятий производящих их.

В тяжёлом экологическом положении находится Волга – крупнейшая река Европы и одна из величайших в мире. В её бассейне живёт более 60 млн. человек, здесь производится более 30% промышленной и сельскохозяйственной продукции нашей страны. Из-за неумелого, неразумного, экологически безграмотного хозяйствования, ведомственного подхода к использованию природных богатств, к развитию промышленного и сельскохозяйственного производства экологическая ситуация в районе Волги приняла катастрофический характер. Много раз река перегорожена глухими плотинами – тромбами. Полвека назад паводковые воды проходили русло реки от истоков до устья за 40 дней, теперь этот путь занимает 500 суток. Растяжение сроков водообмена грозит задыхающейся от загрязнения реки необратимыми последствиями. Объём загрязнённых сточных вод, сбрасываемых в бассейн Волги, составляет 37% от общего объёма образующихся на территории России. Высоко содержание в воде нефтепродуктов, особенно в акватории Рыбинска и Ярославля. Вода проявляет мутагенную активность, что подтвердили три разных биотеста.

В Саратовском водохранилище содержание меди колеблется от 5-12 до 10-21 ПДК. В районе Астрахани содержание фенолов, нефтепродуктов, соединений меди и цинка колеблется от 5 до 12 ПДК. Сокращение водообмена и одновременное увеличение объёма сточных вод от промышленных предприятий и агропромышленного комплекса создали тяжёлую гидрохимическую обстановку. Возникла угроза гибели экосистем в дельте Волги, нанесён ущерб здоровью людей. Не менее опасная ситуация наблюдается в Москве-реке и Оке. У 100% выловленных рыб выявлены серьёзные генетические аномалии. Больше всего мутантов попадается в водах в районе Серпухова и Воскресенска. Рыбы здесь страдают не только циррозом печени и ожирением, но и болезнями глаз. Глаза вылезают из орбит и затем вообще отваливаются. По предварительным данным содержание токсинов в организме аномальных плотвы, лещей, и рыб других пород превышает норму в десятки и сотни раз.

С 1996 года действует постановление правительства РФ «О первоочередных мероприятиях по оздоровлению экологической обстановки на реке Волге и её притоках, восстановлению и предотвращению деградации природных комплексов Волжского бассейна». В 1997 году начата реализация программы «Возрождение Волги», разработанной Нижегородским архитектурным институтом, рассчитанной на 15 лет.

Проблемы очистки водоёмов стоят не только в России. Множество проблем накопилось в США и Канаде в связи с загрязнением Великих озёр. По заключению Национального исследовательского совета США и Королевского общества Канады, они аккумулируют в себе огромное количество токсичных химикатов. Учёные утверждают, что нужно 150 лет пить озёрную воду, чтобы получить ту дозу токсичных веществ, которую получают жители прибрежных районов, отведав только раз озёрной форели. Из десяти рыб выловленных в штате Мичиган и проверенных в лаборатории, девять оказались заражёнными токсичными веществами до такой степени, что не годились в пищу. У птиц и 16 видов хищных животных, обитающих в этом регионе, было обнаружено нарушение процесса воспроизводства, что привело к уменьшению популяций.

В начале 80-х годов американо-канадская комиссия зарегистрировала 42 «вызывающих тревогу района». Прежние захоронения токсичных веществ привели здесь к концентрации ядовитых донных отложений. Очистка этих обширных площадей в технологическом плане оказалась делом очень трудным. Современные социально-экономические условия в России приводят к тому, что нарастает технологическое и техническое отставание водного хозяйства: 1) в изучении и контроле качества вод; 2) подготовке питьевой воды; 3) обработке и утилизации осадков, образующихся при очистке вод; 4) обнаружении аварийных загрязнений, идентификации их источников и ликвидации последствий. Прекращена разработка необходимых для устойчивого водообеспечения перспективных схем использования и охраны вод.

Резкое сокращение органов государственного управления и государственного надзора и контроля в области охраны природы и использования природных ресурсов привело к нарастанию экологических проблем.

Крайне опасные масштабы приобрела нелегальная и неконтролируемая эксплуатация гидробионтов. Объемы их браконьерского вылова стали сопоставимы с промышленными. Острой проблемой в последнее десятилетие стало незаконное строительство жилья в водоохранных и лесопарковых зонах, без соблюдения санитарных норм по водозабору и очистке бытовых и канализационных стоков.

В качестве самостоятельной проблемы можно выделить не эффективные информационное обеспечение и мониторинг: данные статистики по изъятию водных ресурсов и их качеству оказываются неточными как ввиду нарушения системы учета, так и из-за практики сокрытия истинных данных. То же относится и к системе сброса сточных вод предприятиями вследствие ухудшения системы государственного мониторинга. Из-за значительного объема загрязненных стоков качество воды в этих регионах не отвечает нормативным требованиям. Общий объем сточных вод, сброшенных в поверхностные водные объекты по России в целом, составляет более 60 км, в том числе 22,4 км неочищенных и сильно загрязненных. Качество поверхностных вод большинства водных объектов Российской Федерации, несмотря на постоянный спад производства и уменьшение объема сброса загрязняющих веществ, по-прежнему не отвечает нормативным требованиям. Крупнейшие реки России, играющие ведущую роль в водоснабжении населения, промышленности и сельского хозяйства - Волга, Дон, Кубань, Обь, Енисей, Лена, Печора – оцениваются как «загрязненные», а их притоки - как «сильно загрязненные».

На этом фоне становится реальным кризис с питьевым водоснабжением. К качеству питьевой воды необходимо предъявлять максимально высокие требования. Рост числа инфекционных заболеваний (холера, дизентерия, брюшной тиф, сальмонеллезы, вирусный гепатит), онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний в значительной степени связан с водным фактором. В целом по стране только около 30 % проб поверхностных вод соответствуют гигиеническим нормативам по санитарно-химическим и не более 10 % - по бактериологическим показателям. Во многих источниках питьевого водоснабжения концентрации нефтепродуктов в десятки раз превышают ПДК, соединений азота – от 10 до 16 ПДК, фенолов – от 2 до 7 ПДК, ионов тяжелых металлов – десятки ПДК и т.д. Ситуацию в области питьевого водоснабжения можно улучшить коренным образом только при условии реализации соответствующей государственной политики по обеспечению населения питьевой водой нужного качества, предусматривающей внедрение нового экономического механизма в сфере водообеспечения населения, использование новейшего технологического оборудования для очистки воды; отказ от хлорирования, приводящего к образованию вредных для здоровья хлорорганических соединений, и др. Эти меры предусмотрены постановлением Правительства РФ от 6 марта 1998 г. № 292 «О концепции Федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой».

В результате снижения промышленного производства в 90-гг. ситуация с загрязнением в некоторых водоемах стала улучшаться. Однако имеющиеся сегодня перспективы наращивания производства таят в себе огромную угрозу, если оно не будет сопровождаться адекватными мерами по предотвращению сбросов загрязнений в водоемы.

1.2. Организация наблюдений за состоянием

поверхностных вод

Промышленные предприятия в процессе эксплуатации потребляют определенное количество чистой воды, а также сбрасывают очищенные или неочищенные сточные воды в окружающую среду, что приводит к загрязнению гидрографической сети и территории района его размещения. Основными источниками загрязнения поверхностных вод являются:

неочищенные или недостаточно очищенные производственные и бытовые сточные воды;

поверхностный сток с территории предприятия;

фильтрационные утечки вредных веществ из емкостей, трубопроводов и других сооружений;

аварийные сбросы сточных вод.

В целях рационального использования и охраны поверхностных вод предприятие должно обеспечить:

экономное и рациональное использование водных ресурсов;

наличие лицензии и договора на пользование водным объектом и соблюдение их условий;

предотвращение и устранение загрязнения поверхностных вод;

наличие контрольно-измерительной аппаратуры по определению качества забираемой и сбрасываемой в водный объект воды и соблюдение сроков ее государственной аттестации;

организацию учета забираемых, используемых и сбрасываемых вод, количества загрязняющих веществ в них, а также систематические наблюдения за водными объектами и их водоохранными зонами;

соблюдение установленных лимитов забора воды и сброса сточных вод;

разработку инженерных мероприятий по предотвращению аварийных сбросов неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод, по обеспечению экологически безопасной эксплуатации водозаборных сооружений и водных объектов;

соблюдение установленного режима использования водоохранных зон;

предотвращение попадания продуктов производства и сопутствующих ему загрязняющих веществ на территорию производственной площадки промышленного объекта и непосредственно в водные объекты;

разработку плана мероприятий на случай возможного экстремального загрязнения водного объекта.

В процессе хозяйственной деятельности запрещается сбрасывать в водные объекты сточные (возвратные) воды:

которые с учетом их состава и местных условий могут быть направлены в системы оборотного водоснабжения для повторного использования или для других целей;

оказывающие токсическое действие, по результатам биотестирования, на живые организмы;

дождевые и талые воды, отводимые с территорий промышленных площадок, не прошедшие очистку до установленных требований;

в пределах первого и второго поясов зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, округов санитарной охраны курортов, в водные объекты, используемые для лечебных целей, а также в местах массового скопления рыб;

Запрещается сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова и водосбора, а также в системы канализации, пульпы концентрированных кубовых осадков, шламов, образующихся в результате обезвреживания сточных вод, других технологических и бытовых отходов. Не допускаются утечки в водные объекты от нефте- и продуктопроводов, а также сброс мусора. Не допускается сброс грунта, мусора, строительных и других материалов в водные объекты. Предприятия должны обеспечивать санитарное состояние подведомственной территории и не допускать вынос через дождевую канализационную сеть мусора и отходов производства. Не допускается производить в водных объектах и на их берегах мойку транспортных средств, других механизмов, а также проведение любых работ, которые могут явиться источником загрязнения вод. С целью предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов создаются водоохранные зоны. В их пределах устанавливаются прибрежные защитные полосы, на территориях которых вводятся дополнительные ограничения природопользования.

Для промышленных предприятий, в соответствии с требованиями Постановления Правительства РФ от 23 ноября 1996 года N 1404, в пределах водоохранных зон запрещаются:

размещение складов ядохимикатов, минеральных удобрений и горюче-смазочных материалов, мест складирования и захоронения промышленных и бытовых отходов, накопителей сточных вод;

складирование мусора;

заправка топливом, мойка и ремонт автомобилей и других машин и механизмов;

размещение стоянок транспортных средств;

проведение без согласования строительства и реконструкции зданий, сооружений, коммуникаций и других объектов, а также землеройных и других работ.

Участки земель в пределах прибрежных защитных полос предоставляются для размещения объектов водоснабжения, водозаборных, портовых и гидротехнических сооружений при наличии лицензий на водопользование, в которых устанавливаются требования по соблюдению водоохранного режима. Прибрежные защитные полосы, как правило, должны быть заняты древесно-кустарниковой растительностью или залужены.

Поддержание в надлежащем состоянии водоохранных зон и прибрежных защитных полос возлагается на водопользователей. Собственники земель и землепользователи, на землях которых находятся водоохранные зоны и прибрежные защитные полосы, обязаны соблюдать установленный режим использования этих зон и полос. В процессе эксплуатации промышленных объектов возможны аварийные сбросы сточных вод, случайные переливы жидких продуктов производства и полуфабрикатов из емкостей и открытых продуктопроводов, разрывы трубопроводов в результате коррозии и дефектов монтажа и т.п. Для исключения возможности загрязнения окружающей среды сточными водами и жидкими продуктами производства предусматривают:

устройство дублирующих трубопроводов для своевременного отключения аварийных участков;

применение оборудования и трубопроводов, стойких к коррозийному и абразивному воздействию агрессивных жидких сред;

устройство емкостей и накопителей с соответствующими коммуникациями для аккумуляции аварийных сбросов сточных вод;

обвалование технологических площадок и сооружений, на которых возможны аварийные сбросы сточных вод и жидких продуктов, с созданием системы сбора ливневых вод с этих площадок;

перекачку продуктов аварийных сбросов обратно на производство или очистные сооружения проектируемого объекта;

создание системы сбора загрязненного поверхностного стока с территории предприятия с последующей передачей его на очистные сооружения.

Все водопользователи должны иметь планы ликвидации аварий, содержащие указания по оповещению заинтересованных служб и организаций, перечень сооружений и территорий, подлежащих особой защите от загрязнения (водозаборы, пляжи и др.), порядок действий при возникновении аварийных ситуаций, перечень требуемых технических средств, способ сбора и удаления загрязняющих веществ, а также режим водопользования в случае аварийного загрязнения водного объекта. Также все водопользователи должны иметь согласованные со специально уполномоченными органами планы мероприятий, обеспечивающие функционирование предприятий в случае аварийного загрязнения водного объекта другими предприятиями или судами. Нарушение требований по охране и рациональному использованию водных объектов влечет за собой ограничение, приостановление или запрещение эксплуатации хозяйственных и других объектов, влияющих на состояние водных объектов.

В соответствии с Водным Кодексом Российской Федерации, водопользователи при использовании водных объектов обязаны вести в установленном порядке учет забираемых, используемых и сбрасываемых вод, а также количества загрязняющих веществ в них. Данные первичного учета используются для заполнения формы государственной статистической отчетности 2ТП-водхоз, составления проектов планов по охране и рациональному использованию водных ресурсов, правильного внесения платежей за негативное воздействие на окружающую среду и за водопользование. Данные первичного учета, заносятся в типовые формы ПОД-11 «Журнал учета водопотребления (водоотведения) водоизмерительными приборами и устройствами», ПОД-12 «Журнал учета водопотребления (водоотведения) косвенными методами» и ПОД-13 «Журнал учета качества сбрасываемых сточных вод».

Нормативы допустимых сбросов загрязняющих веществ в окружающую природную среду разрабатываются с целью предотвращения нарушения равновесия в окружающей природной среде, а также обеспечения охраны жизни и здоровья населения и устанавливаются, исходя из условия недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах. Для каждого предприятия-водопользователя нормирование сбросов загрязняющих веществ со сточными водами в водные объекты производится путем установления предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ со сточными водами (ПДС) и планов мероприятий по достижению уровня ПДС со сроками их реализации. Нормативы предельно допустимых сбросов (ПДС) устанавливаются для каждого выпуска сточных вод действующего предприятия – водопользователей, исходя из условий недопустимости превышения предельно допустимых концентраций вредных веществ (ПДК) в контрольном створе или на участке водного объекта с учетом его целевого использования, а при превышении ПДК в контрольном створе - исходя из условия сохранения (неухудшения) состава и свойств воды в водных объектах, сформировавшихся под влиянием природных факторов.

При этом учитываются ассимилирующая способность водного объекта и оптимальное распределение массы сбрасываемых веществ между водопользователями, сбрасывающими сточные воды. В случае одновременного использования водного объекта для различных целей к составу и свойствам воды принимаются наиболее жесткие нормы из числа установленных. Если в водном объекте под воздействием природных факторов по отдельным веществам превышается ПДК, то для этих водных объектов могут разрабатываться региональные нормы качества воды.

При невозможности соблюдения нормативов допустимых сбросов веществ могут устанавливаться лимиты на сбросы на основе разрешений, действующих только в период проведения мероприятий по охране окружающей среды, внедрения наилучших существующих технологий и реализации других природоохранных проектов с учетом поэтапного достижения установленных нормативов допустимых сбросов веществ. Временно согласованные лимиты сбросов загрязняющих веществ в водные объекты устанавливаются предприятиям, исходя из необходимости поэтапного достижения нормативов ПДС загрязняющих веществ в водные объекты, и сроки достижения нормативов ПДС. Установление лимитов на сбросы допускается только при наличии планов снижения сбросов. В целях достижения нормативов ПДС водопользователями разрабатываются планы водоохранных мероприятий, включающие в себя работы по восстановлению, рациональному использованию и охране водных объектов. По мере осуществления отдельных этапов планов водоохранных мероприятий по достижению нормативов ПДС лимиты пересматриваются в сторону их уменьшения с учетом внедрения наилучших имеющихся технологий по очистке сточных вод, а также с учетом возможности внедрения экологически чистых технологий основного производства, включая ограничение применения опасных веществ и материалов.

Продолжительность осуществления плана водоохранных мероприятий по достижению нормативов ПДС и его этапов устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от степени риска для здоровья населения, экологического состояния водного объекта и его биоресурсов, социально - экономических факторов, наилучших имеющихся отечественных и зарубежных технологий. Нормативы ПДС разрабатываются водопользователем или по его заказу научной, проектной или иной организацией на основании расчетных материалов по нормативам предельно допустимых воздействий на водные объекты, а при отсутствии таковых - исходя из недопустимости превышения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в водных объектах (ПДК), определенных с учетом целевого использования этих объектов. Разработанные нормативы ПДС согласовываются водопользователями с территориальными органами санитарно-эпидемиологического надзора, Росгидромета, территориальными (бассейновыми) органами Госкомрыболовства России. Согласованные нормативы ПДС утверждаются в установленном порядке территориальным (бассейновым) органом МПР России. Нормативы допустимых сбросов в окружающую среду со сточными водами устанавливаются на срок не более 5 лет. На основании норматива допустимых сбросов водопользователю ежегодно выдается разрешение на сброс загрязняющих веществ.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОД

2.1. Органолептические показатели воды

Любое знакомство со свойствами воды, сознаем мы это или нет, начинается с определения органолептических показателей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом). Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и может быть проведена быстро и без каких-либо приборов. К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус, пенистость. Органолептическая оценка качества воды – обязательная начальная процедура санитарно-химического контроля воды. Ее правильному проведению специалисты придают большое значение. Международные стандарты ИСО 6658 и др. устанавливают специальные требования к дегустаторам (лицам, привлекаемым к органолептической оценке) и методам проведения дегустации. Например, установлено 3 квалификационных уровня дегустаторов: консультант, квалификационный консультант и эксперт; для проведения органолептического анализа выделяются специально оборудованные помещения (ИСО 8589) и др.

Перед исследованием запаха или вкуса проводят предварительные испытания образца, свободного от посторонних запаха или привкуса, и такой образец шифрованным образом включается в серию анализируемых проб. При корректной оценке органолептических показателей (т.е. с использованием таблиц, шкал, различных критериев сопоставления) специалисты говорят об органолептических измерениях. К числу органолептических показателей относятся те параметры качества воды, которые определяют ее потребительские свойства, т.е. те свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека (обоняние, осязание, зрение). Наиболее значимые из этих параметров - вкус и запах - не поддаются формальному измерению, поэтому их определение производится экспертным путем. Работа экспертов, дающих оценку органолептическим свойствам воды, очень сложна и ответственна и во многом сродни работе дегустаторов самых изысканных напитков, так как они должны улавливать малейшие оттенки вкуса и запаха. Химически чистая вода совершенно лишена вкуса и запаха. Однако в природе такая вода не встречается - она всегда содержит в своем составе растворенные вещества. По мере роста концентрации неорганических и органических веществ, вода начинает принимать тот или иной привкус или запах. С научной точки зрения, запах и вкус - это свойство веществ (в нашем случае воды) вызывать у человека и животных специфическое раздражение рецепторов слизистой оболочки носоглотки и языка. Наличие в воде запаха и вкуса (привкуса) иногда чувствуется достаточно явно, их характер и интенсивность должны определять специалисты с помощью утвержденных методик. Следует также иметь в виду, что запах и привкус может появиться в воде на нескольких этапах: в природной воде, в процессе водоподготовки, при транспортировке по трубопроводам. Правильное определение источника возникновения неприятностей с органолептикой - залог успешности их устранения. Основными причинами возникновения привкуса и запаха в воде являются.

Гниющие растения . Водоросли и водные растения в процессе гниения могут взывать рыбный, травяной, гнилостный запах воды.

Грибки и плесень . Эти микроорганизмы вызывают возникновение плесневого, землистого или затхлого запаха и привкуса. Тенденция к размножению этих микроорганизмов возникает в местах застоя воды и там, где вода может нагреваться (например, в системах водоснабжения больших зданий с накопительными емкостями).

Железистые и сернистые бактерии . Оба типа бактерий выделяют продукты жизнедеятельности, которые при разложении создают резко неприятный запах.

Железо, марганец, медь, цинк . Продукты коррозии этих металлов придают воде характерный резкий привкус.

Поваренная соль . В небольших концентрациях придает воде определенный вкус, которые многие люди считают даже привычным. Однако с ростом концентрации приводит к возникновению солоноватого, а затем и резко соленого вкуса.

Промышленные отходы . Многие вещества, содержащиеся в сточных водах промышленного производства, могут вызвать сильный лекарственный или химический запах воды. В частности, проблемой являются фенольные соединения, которые при хлорировании воды создают обладающие характерным запахом хлорфенольные соединения.

Хлорирование воды . Вопреки широко распространенному мнению, сам хлор при правильном использовании не вызывает возникновения сколько-нибудь заметного запаха или привкуса. Появление же такого запаха и привкуса свидетельствует о передозировке при хлорировании.

Запах вызывают летучие пахнущие вещества. Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью запаха . На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов. По виду специалисты различают более десятка типов запаха (кроме перечисленных выше - пряный, бальзамический, огуречный и т.д.) Интенсивность запаха воды определяют экспертным путем при 20 о С и 60 о С и измеряют в баллах, согласно требованиям (см. табл. 1 ).

Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький. Все другие виды вкусовых ощущений называются привкусами (щелочной, металлический, вяжущий и т.п.). Интенсивность вкуса и привкуса определяют при 20 о С и оценивают по пятибалльной системе, согласно требованиям (см. табл. 2) .

Таблица 1

Оценка интенсивности запаха воды

Интенсивность запаха

Характер появления запаха

Оценка интенсивности, балл

Нет

Запах не ощущается

Очень слабая

Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании

Слабая

Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

Отчетливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

Таблица 2

Оценка интенсивности вкуса и привкуса

Интенсивность вкуса и привкуса

Характер появления вкуса и привкуса

Оценка интенсивности, балл

Нет

Вкус и привкус не ощущаются

Очень слабая

Вкус и привкус не ощущаются потребителем, но обнаруживаются при лабораторном исследовании

Слабая

Вкус и привкус замечаются потребителем, если обратить на это его внимание

Заметная

Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде

Отчетливая

Вкус и привкус обращают на себя внимание и заставляют воздержаться от питья

очень сильная

Вкус и привкус настолько сильные, что делают воду непригодной к употреблению

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения .

Ослабление в мутной воде интенсивности света с глубиной приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема. Определение прозрачности воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных (низинных стоячих, находящихся в первой стадии заболачивания) водоемов.

Цветностью называют показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды. Определяется цветность путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами и выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Цветность природных вод может колебаться от единиц до тысяч градусов. Различают «истинный цвет», обусловленный только растворенными веществами, и «кажущийся» цвет, вызванный присутствием в воде коллоидных и взвешенных частиц. Цветность природных вод обусловлена в основном присутствием окрашенных органических веществ (главным образом соединений гуминовых и фульвовых кислот) и соединений трехвалентного железа и некоторых других металлов (в виде естественных примесей или продуктов коррозии). Cточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Количество влияющих на цветность веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв и т.п. Так, наибольшую цветность имеют поверхностные воды рек и озер, расположенных в зонах торфяных болот и заболоченных лесов, наименьшую – в лесостепях и степных зонах. Зимой содержание органических веществ в природных водах минимальное, а весной в период половодья и паводков, и летом в период массового развития водорослей – «цветения» воды – оно повышается. Подземные воды имеют меньшую цветность, чем поверхностные .

Таким образом, высокая цветность является тревожным признаком, свидетельствующим о неблагополучии воды. При этом очень важно выяснить причину цветности, так как методы удаления, например, железа и органических соединений отличаются. Наличие же органики не только ухудшает органолептические свойства воды, приводит к возникновению посторонних запахов, но и вызывает резкое снижение концентрации растворенного в воде кислорода, что может быть критично для ряда процессов водоочистки. Некоторые в принципе безвредные органические соединения, вступая в химические реакции (например, с хлором), способны образовывать очень вредные и опасные для здоровья человека соединения.

2.2. Химические показатели воды

Кислород постоянно присутствует в растворенном виде в поверхностных водах. Содержание растворенного кислорода (РК) в воде характеризует кислородный режим водоема и имеет важнейшее значение для оценки его экологического и санитарного состояния. Кислород должен содержаться в воде в достаточном количестве, обеспечивая условия для дыхания гидробионтов. Он также необходим для самоочищения водоемов, т.к. участвует в процессах окисления органических и других примесей, разложения отмерших организмов. Снижение концентрации РК свидетельствует об изменении биологических процессов в водоеме, о загрязнении водоема биохимически интенсивно окисляющимися веществами (в первую очередь органическими). Потребление кислорода обусловлено также химическими процессами окисления содержащихся в воде примесей, а также дыханием водных организмов.

Поступление кислорода в водоем происходит путем растворения его при контакте с воздухом (абсорбции), а также в результате фотосинтеза водными растениями, т.е. в результате физико-химических и биохимических процессов. Кислород также поступает в водные объекты с дождевыми и снеговыми водами. Поэтому существует много причин, вызывающих повышение или снижение концентрации в воде растворенного кислорода.

Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О 2 . Содержание РК зависит от температуры, атмосферного давления, степени турбулизации воды, количества осадков, минерализации воды др. При каждом значении температуры существует равновесная концентрация кислорода, которую можно определить по специальным справочным таблицам, составленным для нормального атмосферного давления. Степень насыщения воды кислородом, соответствующая равновесной концентрации, принимается равной 100%. Растворимость кислорода возрастает с уменьшением температуры и минерализации и с увеличением атмосферного давления. В поверхностных водах содержание растворенного кислорода может колебаться от 0 до 14 мг/л и подвержено значительным сезонным и суточным колебаниям. В эвтрофированных и сильно загрязненных органическими соединениями водных объектах может иметь место значительный дефицит кислорода. Уменьшение концентрации РК до 2 мг/л вызывает массовую гибель рыб и других гидробионтов.

В воде водоемов в любой период года до 12 часов дня концентрация РК должна быть не менее 4 мг/л. ПДК растворенного в воде кислорода для рыбохозяйственных водоемов установлена 6 мг/л (для ценных пород рыбы) либо 4 мг/л (для остальных пород). Растворенный кислород является весьма неустойчивым компонентом химического состава вод. При его определении особо тщательно следует проводить отбор проб: необходимо избегать контакта воды с воздухом до фиксации кислорода (связывания его в нерастворимое соединение). Контроль содержания кислорода в воде – чрезвычайно важная проблема, в решении которой заинтересованы практически все отрасли народного хозяйства, включая черную и цветную металлургию, химическую промышленность, сельское хозяйство, медицину, биологию, рыбную и пищевую промышленность, службы охраны окружающей среды. Содержание РК определяют как в незагрязненных природных водах, так и в сточных водах после очистки.

Процессы очистки сточных вод всегда сопровождаются контролем содержания кислорода. Определение РК является частью анализа при определении другого важнейшего показателя качества воды – биохимического потребления кислорода (БПК). Присутствующие в воде органические соединения могут претерпевать не только аэробное биохимическое окисление в результате жизнедеятельности бактерий, используемое при определении БПК. При наличии в пробе воды сильных окислителей и соответствующих условий протекают химические реакции окисления органических веществ, причем характеристикой процесса химического окисления, а также мерой содержания в пробе органических веществ является потребление в реакции кислорода, химически связанного в окислителях. Показатель, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ по количеству израсходованного на окисление химически связанного кислорода, называется химическим потреблением кислорода (ХПК) . Являясь интегральным (суммарным) показателем, ХПК в настоящее время считается одним из наиболее информативных показателей антропогенного загрязнения вод. Этот показатель, в том или ином варианте, используется повсеместно при контроле качества природных вод, исследовании сточных вод и др. Результаты определения окисляемости выражаются в миллиграммах потребленного кислорода на 1 л воды (мгО/л).

Однако не все органические вещества в равной степени участвуют в реакции химического окисления. Так же, как и при биохимическом окислении, при химическом окислении можно выделить группы легко, нормально и тяжело окисляющихся органических веществ. Поэтому всегда существует разница между теоретически возможным и практически достигаемым значениями ХПК. Теоретическим значением ХПК (ХПК теор ) называют количество кислорода (или окислителя в пересчете на кислород) в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, т.е. всех способных окисляться элементов из состава органического соединения. При таком окислении углерод теоретически количественно окисляется до CO 2 , а сера и фосфор (если они присутствуют в соединении) – до SO 3 и P 2 O 5 . Азот превращается в аммонийную соль; кислород, входивший в состав окисляемых органических молекул, является «строительным материалом» для образующихся продуктов окисления, а водород переходит в структуру H 2 O или аммонийной соли.

Практически используемые методы определения ХПК дают результаты, близкие к ХПК теор , но всегда отклоняющиеся в ту или иную сторону. При наличии трудно окисляющихся органических веществ их окисление за время реакции проходит неполностью, и это приводит к занижению результата. В то же время, при наличии в пробе неорганических восстановителей, также потребляющих кислород на собственное окисление, результат получается завышенный. Совместное действие обоих факторов и вызывает отклонение реального ХПК от ХПК теор .

Таким образом, окисляемость, или ХПК, характеризует общее количество содержащихся в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями . В качестве таких окислителей обычно используют бихромат- и перманганат-анионы, и соответственно называются основные методы определения ХПК – бихроматный и перманганатный. Следует отметить, что результаты определения окисляемости одной и той же воды с помощью разных окислителей обычно неоднозначны из-за неодинаковой степени окисления веществ, присутствующих в воде. Результаты зависят также от свойств окислителя, его концентрации, температуры, рН, продолжительности окисления и др. Получаемые результаты сопоставимы только в том случае, когда точно соблюдены все условия проведения анализа .

Сульфаты – распространенные компоненты природных вод. Их присутствие в воде обусловлено растворением некоторых минералов – природных сульфатов (гипс), а также переносом с дождями содержащихся в воздухе сульфатов. Последние образуются при реакциях окисления в атмосфере оксида серы (IV) до оксида серы (VI), образования серной кислоты и ее нейтрализации (полной или частичной):

2 SO 2 + O 2 =2 SO 3

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

Наличие сульфатов в промышленных сточных водах обычно обусловлено технологическими процессами, протекающими с использованием серной кислоты (производство минеральных удобрений, производства химических веществ). Сульфаты в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, однако ухудшают вкус воды: ощущение вкуса сульфатов возникает при их концентрации 250–400 мг/л. Сульфаты могут вызывать отложение осадков в трубопроводах при смешении двух вод с разным минеральным составом, например сульфатных и кальциевых (в осадок выпадает СаSO 4 ). Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

Ba 2+ +SO 4 2– = BaSO 4

О концентрации сульфат-анионов судят по количеству суспензии сульфата бария, которое определяют турбидиметрическим методом. Предлагаемый, наиболее простой, вариант турбидиметрического метода основан на измерении высоты столба суспензии по его прозрачности и применим при концентрациях сульфат-анионов не менее 30 мг/л. ПДК сульфатов в воде водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 500 мг/л, лимитирующий показатель вредности – органолептический.

Хлориды присутствуют практически во всех пресных поверхностных и грунтовых водах, а также в питьевой воде в виде солей металлов. Если в воде присутствует хлорид натрия, она имеет соленый вкус уже при концентрациях свыше 250 мг/л; в случае хлоридов кальция и магния соленость воды возникает при концентрациях свыше 1000 мг/л. Именно по органолептическому показателю – вкусу установлена ПДК для питьевой воды по хлоридам (350 мг/л), лимитирующий показатель вредности – органолептический. Большие количества хлоридов могут образовываться в промышленных процессах концентрирования растворов, ионного обмена, высоливания и т.д., образуя сточные воды с высоким содержанием хлорид-аниона. Высокие концентрации хлоридов в питьевой воде не оказывают токсического воздействия на человека, хотя соленые воды очень коррозионно активны по отношению к металлам, пагубно влияют на рост.

Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния. Различают следующие виды жесткости:

Общая жесткость – определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния, представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости.

Карбонатная жесткость – обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН > 8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью.

Некарбонатная жесткость - обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

В мировой практике используется несколько единиц измерения жесткости, все они определенным образом соотносятся друг с другом. В России Госстандартом в качестве единицы жесткости воды установлен моль на кубический метр (моль/м3). СанПиН рекомендует норму общей жесткости воды – 7,0 мг-экв/л .

3. БИОИНДИКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОД

3.1. Определение качества воды с использование водорослей

Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств

воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.

В качестве индикаторов загрязнения воды органическими веществами наряду с другими организмами используются водоросли .

Как изучать водоем:

Первый этап изучения – наблюдения в природе, на берегу водоема. Следует оценить: 1) проточность водоема, 2) наличие прибрежных или водных зарослей высших растений (т.е. имеющих листья и корни - стебли могут быть незаметными), 3) зарастание водоема водорослями, появляющимися на поверхности воды в виде «тины», 4) водоросли, прикрепленные ко дну или подводным предметам, 5) окраску воды, т.е. наличие «цветения» воды. При «цветении» вода приобретает либо ярко-зеленый цвет (развитие зеленых водорослей), либо серовато-сине-зеленую окраску (развитие сине-зеленых водорослей). «Цветение» воды возникает обычно, когда в 1-ом л воды насчитывается несколько миллионов клеток.

Второй этап изучения – сбор материалов для лабораторного исследования (сбор водорослей).

В водоеме водоросли поселяются в трех местообитаниях: 1) в толще воды (это планктон), 2) на дне водоема (бентос) и 3) на поверхности погруженных в воду предметов (перифитон). Прежде всего: надо осмотреть водоем и его дно и обнаружить наличие бентоса в виде разрастаний водорослей - «тины», хлопьев или отдельных нитей, собрать их в баночку. Если бентос не заметен макроскопически, но дно покрыто илом, то с помощью пипетки или стеклянной трубочки надо втянуть небольшое количество ила и тоже поместить в баночку. Хорошим объектом для изучения бентоса являются хлопья, плывущие по поверхности воды: это кусочки бентоса, поднятые со дна водоема выделенным водорослями кислородом.

Перифитон может быть представлен либо обрастаниями из крупных водорослей – до 0,5 м длиной, либо микроскопическими налетами, которые можно соскоблить ножом. При наличии в воде высших растений можно сделать «выжимку» из листьев, на которых всегда есть водоросли-эпифиты.

Сложнее сбор фитопланктона. Только в случае «цветения» воды, когда водорослей очень много, можно смотреть планктон в натуральной воде. В большинстве случаев планктон приходится концентрировать. Для этого используются либо специальная планктонная сеть с ячейками < 5 мкм (такую трудно сделать), либо отстойный метод: зачерпывается 0,5 л воды, помещается в бутылку и фиксируется 40%-ным раствором формалина до появления его устойчивого запаха (обычно достаточно 2 мл формалина). Вода отстаивается 15-20 дней, планктон в это время осаждается, и воду отсасывают из середины бутылки сифоном, при этом планктон остается на дне. Для анализа берут каплю планктона и исследуют под микроскопом. Все пробы должны быть снабжены этикетками с указанием даты, места сбора и фамилии коллектора.

Третий этап работы – изучение и оценка собранного материала. Большинство водорослей – либо микроскопические организмы, либо требуют микроскопического изучения для уточнения строения. Предварительно препараты из собранных водорослей просматриваются с помощью стереоскопической лупы, а затем – микроскопа. Определяется состав видов водорослей или видовое разнообразие, обилие отдельных видов, виды – индикаторы. Желательно иметь определители водорослей.

Четвертый этап – оценка результатов. Разработана специальная шкала, позволяющая по составу водорослей оценить степень органического загрязнения . При анализе проб подсчитывается общее число встреченных видов и обилие каждого вида (по 5-балльной шкале); выявляются доминирующие и их сапробность ; делается вывод о преобладании видов определенной сапробности.

В полисапробной зоне водоема наблюдается обилие инфузорий и бактерий, видов водорослей немного: это хлорелла, политома и некоторые

Виды хламидомонад. При этом численность водорослей может быть высокой. Преобладание полисапробов в естественных водоемах как правило, приурочено к местам сброса органических стоков, к местам «гниения».

В мезасапробной зоне видовое разнообразие водорослей большое. При этом в бета – мезосапробной зоне количество видов водорослей больше, чем в альфа – мезосапробной, но их численность может быть ниже.

Наличие альфа – мезосапробов говорит о существовании очагов загрязнения в относительно чистых водоемах или приурочено к участкам, где кончается влияние сильного загрязнения (так, например, у сбросов очищенных вод городской канализации). Это могут быть и водоросли планктона и обрывки водорослей бентоса. В застойных местах загрязненных водоемов иногда встречаются заросли энтороморфы, или кишечницы, часто вместе с хлопьями осциллатории, отличающейся грязно–сине–зеленой окраской.

Бега-мезосапробы – показатели умеренного, можно сказать, естественного загрязнения, характерного для живого, наполненного многими гидробионтами водоема. В планктоне преобладают многие диатомеи, в составе бентоса и перифитона обычна самая крупная водоросль кладофора, часто остающаяся на высыхающих берегах в виде «тряпок». Сюда же относятся плавающие в виде тины хлопья других нитчаток – спирогиры, зигнемы и др. Из группы бета-мезосапробов следует отметить ядовитую сине-зеленую водоросль микроцистис.

В олигосапробной зоне водоросли разнообразны, но численность их невелика. Олигосапробы встречаются преимущественно в чистых родниках, в мочажинах на верховых болотах, в речных ручейках.

3.2.Определение качества воды по животному населению

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.

Чистые водоёмы заселяют пресноводные моллюски личинки веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Они не выносят загрязнения и быстро исчезают из водоема, как только в него попадают сточные воды.

Умеренно загоязненные водоемы заселяют водяные ослики, бокоплавы, личинки мошек (мокрецов), двустворчатые моллюски-шаровки, битинии, лужанки, личинки стрекоз и пиявки (большая ложноконская, малая ложноконская, клепсина).

Чрезмерно загрязненные водоемы заселяют малощетинковые кольчецы (трубочники), личинки комара – звонца (мотыли) и ильной мухи (крыска).

Показателем качества воды может служить биотический индекс, который определяется по количеству ключевых и сопутствующих видов беспозвоночных животных, обитающих в исследуемом водоеме. Самый высокий биотический индекс определяется числом 10, он отражает качество воды экологически чистых водоемов, вода которых содержи оптимальное количество биогенных элементов и кислорода, в ней отсутствуют вредные газы и химические соединения, способные ограничить обитание беспозвоночных животных.

Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Взятая проба может быть разобрана сразу на берегу водоема, если позволяет погода, или перенесена в лабораторию и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных.

В исследуемой пробе определяют ключевые виды (см. табл. 3) и группы сопутствующих видов. Под группой сопутствующих видов в одних случаях понимают род, или семейство, или класс беспозвоночных, в других каждый вид. Определив количество групп и число ключевых видов, находим в таблице вертикальный столбец и горизонтальную графу и на их пересечении определяем биотический индекс. Например, обнаружили несколько видов веснянок и 15 групп донных обитателей, в этом случае находим первую строку по горизонтали и 6 колонку по вертикали, на пересечении видим цифру 9. Эта цифра и будет показателем биотического индекса данного водоема. Существенным дополнением к биотическому индексу может стать определение численности особей ключевых видов. Чем больше число особей ключевого вида, тем экологически чище водоем. Единичные особи ключевых видов свидетельствуют об ухудшении условий жизни .

Показателем качества воды в озерах и прудах является ее трофность, понимаемая как количество органических веществ, накопленных в процессе фотосинтеза в условиях наличия биогенных элементов (азот, фосфор). Органическое вещество обеспечивает существование животного населения и его видовое разнообразие, численность популяций зави сит от количества пищи. После смерти животных возникают проблемы с разложением их трупов и изменением разового состава воды.

Процесс повышения трофности водоема называется эвтрофикацией. К наиболее заметным проявлениям эвтрофикации относятся летнее «цветение» водоемов, зимние заморы, быстрое обмеление и зарастание водоемов. Эвтрофикацию выявляют в процессе исследования с применением биоиндикаторов. Роль биоиндикаторов играют личинки комаров – дергунов.

Таблица 3

Определение биотического индекса пресноводных экосистем

по донным беспозвоночным

Ключевые организмы

Общее количество групп

6-10

11-15

Биотический индекс

Личинки веснянок имеются

Более одного вида

Только один вид

Личинки поденок имеются

Более одного вида

Только один вид

Личинки ручейников имеются

Более одного вида

Только один вид

Бокоплавы имеются

Все прочие виды отсутствуют

Водяные ослики имеются

Все прочие виды отсутствуют

Черви-трубочники и красные личинки хирономид имеются

Все прочие виды отсутствуют

Все другие ключевые группы отсутствуют

Некоторые организмы, не требующие растворенного кислорода, могут присутствовать (личинки мух)

Личинки хирономусов, называемые в народе «мотылем», и кольчецы живут в иле, питаются органическими остатками и приспособлены к недостатку кислорода благодаря содержанию в крови гемоглобина. Если в составе донного ила присутствуют названные организмы – это верный признак эвтрофикации. Для выяснения этого необходимо с помощью водного сачка или черпака добыть ил со дна водоема, затем тщательно отмыть на сите или металлической сетке с мелкими ячейками обитающих организмов. По количеству кольчецов и хирономид определяют степень эвтрофикации. Принято выделять три степени эвтрофикации: 1) слабая, 2) средняя,

3) сильная. При сильной эвтрофикации в иле многочисленны трубочники, они часто покрывают дно сплошным слоем, в летнее время вода становится зеленой от массового размножения водорослей, а в зимнее время наблюдаются заморы рыб и водоемы нуждаются в аэрации. Воды таких водоемов малопригодны для бытового использования .

При средней эвтрофикации наблюдается увеличение численности «мотыля I », трубочники единичны. При слабой эвтрофикации эти признаки отсутствуют.

Для оздоровления водоемов с сильной эвтрофикацией можно рекомендовать скашивание и уборку водных растений, удаление со дна ила, называемого сапропелем. Сапропель в свежем виде можно вносить в почву в качестве ценного органического удобрения.

Показателем эвтрофикации может служить также индекс Гуднайта и Уотлся. Для определения индекса собирают бентосные организмы с определенной площади дна. С помощью скребка или лопаты снимают донный грунт, тщательно промывают его на сите. Организмы, оставшиеся на сите, помещают в емкость с водой. В лаборатории собранных животных разбирают на две группы: одна группа – малощетинковые кольчецы, вторая –прочие виды.

Завершая раздел о биоиндикации загрязнений малых рек по составу крупных беспозвоночных, следует отметить, что рассмотренные методики, разработанные для областей Центральной России, могут оказаться малопригодными при их переносе в другие климатические зоны или Зауралье. Дело в том, что видовой состав беспозвоночных животных от региона к региону может заметно меняться, а индикаторные качества одного и того же вида в разных частях его ареала заметно различаться. Поэтому для других регионом может понадобиться корректировка как состава индикаторных таксонов, так и их значимости. На методику отбора проб, а также последовательность операций и приемов их обработки географическое района исследования не влияет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рациональное использование водных ресурсов в настоящее время представляет собой крайне насущную проблему. Это, прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности, следует ограничить сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным аспектом является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения. По всей видимости, пути решения проблемы загрязнения водных ресурсов в России лежат, прежде всего, в области разработки развитой законодательной базы, которая позволила бы реально защитить окружающую среду от вредного антропогенного воздействия, а также изыскании путей реализации этих законов на практике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Биоиндикация загрязнений наземных экосистем / Под ред. Р.Шуберта. – М.:Мир, 1988. –350с.

ГОСТ 17.15.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков.

Замолодчиков, Д.Г. Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем / Д.Г. Замолодчиков. – СПб: Гидрометеоиздат, Т.15, 1993. – 214 с.

Львович, М.И. Вода и жизнь: Водные ресурсы, их преобразование и охрана / А.И. Львович. – М:, 1986 – 117с.

Львович, А.И. Защита вод от загрязнения / А.И. Львович. – Л.: Изд-во, 1977. – 56с.

Методы исследования качества воды водоёмов / Новиков, Ю.В., Ласточкина, К.О., Болдина, З. Н. / Под ред. А. П. Щицковой. – М.: Медицина, 1990. – 400с.

Снакин, В. В. и др. Экологический мониторинг: Методическое пособие для учителей средних учебных учреждений. – М.: РЭФИА,1996. –92с.

Снакин, В. В. Экология и охрана природы: Словарь-справочник / В. В. Снакин. – М.: Академия, 2000. – С.87-92

Тарарина, Л. Ф. Экологический практикум для студентов и школьников (Биоиндикация загрязненной среды). – М.: Аргус,1997. – 80с.

Федорова, А.И., Никольская, А.Н. Практикум по экологии и охране окружающей среды / А.И. Федорова, А.Н. Никольская. – Воронеж: ВГУ, 1997. –204с.

Школьный экологический мониторинг / Под ред. Т. Я. Ашихминой. – М.: АГАР,1999. –468с.

Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества - соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода - дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л).

Водоемы, загрязненные органическими стоками, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными.

По степени загрязненности вод органическими веществами водоемы классифицируют на полисапробные, мезосапробные (подразделяемые на альфа-мезосапробные и бета-мезосапробные) и олигосапробные.

В полисапробной зоне водоема органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов.

В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксид углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ.

В олигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая.

Биоиндикационные методы

Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды.

1. Биоиндикация качества воды с использованием водорослей

Первый этап изучения – наблюдения в природе, на берегу водоема. Оценивают: 1) проточность водоема, 2) наличие прибрежных или водных зарослей высших растений 3) зарастание водоема водорослями, появляющимися на поверхности воды, 4) водоросли, прикрепленные ко дну или подводным предметам, 5) окраску воды.

Второй этап изучения – сбор материалов для лабораторного исследования (сбор водорослей). 1) в толще воды (планктон), 2) на дне водоема (бентос) и 3) на поверхности погруженных в воду предметов (перифитон).

Третий этап работы – изучение и оценка собранного материала. Большинство водорослей – либо микроскопические организмы, либо требуют микроскопического изучения для уточнения строения. Предварительно препараты из собранных водорослей просматриваются с помощью стереоскопической лупы, а затем – микроскопа.

Четвертый этап – оценка результатов. Разработана специальная шкала, позволяющая по составу водорослей оценить степень органического загрязнения.

При анализе проб подсчитывается общее число встреченных видов и обилие каждого вида (по 5-балльной шкале), выявляются доминирующие виды и их сапробность, делается вывод.

В полисапробной зоне водоема наблюдается обилие инфузорий и бактерий, видов водорослей немного: это хлорелла, политома и некоторые виды хламидомонад.

В мезосапробной зоне видовое разнообразие водорослей большое. Наличие альфа-мезосапробов говорит о существовании очагов загрязнения в относительно чистых водоемах или приурочено к участкам, где кончается влияние сильного загрязнения. Бета-мезосапробы - показатели умеренного естественного загрязнения, характерного для наполненного многими гидробионтами водоема.

2. Биондикация качества воды по животному населению

Отбор и обработка проб. Количество участков реки, выбираемых для обследования, определяется целями работы. При выборе участков отбора проб следует учитывать ряд условий. На них не должно быть мелководий с густой водной растительностью, а также затонов с застойной водой. Чем разнообразнее участок по числу местообитаний, тем число проб должно быть больше. На участках с однообразным дном число проб не должно быть менее трех. Пробы грунта с обитающими в нем донными организмами отбирают с помощью специальных ловушек: закидной драги и сачкового скребка. После каждого наполнения ловушек донным материалом пробы промывают непосредственно в этих же ловушках и помещают в эмалированные емкости с крышками. Отбор организмов из промытого грунта обычно ведут на месте отбора проб. При этом небольшую порцию грунта переносят в кювету с водой и с помощью пинцета перекладывают животных в баночки с 4%-ным раствором формалина. На баночки наклеиваются этикетки, на которых указываются название реки, а также дата и место отбора пробы. Допускается разбор проб и в лаборатории. Промытые пробы могут храниться в холодильнике в течение 1 – 2 суток.

Оценка качества воды по биотическому индексу. О качеству воды судят по видовому разнообразию и количеству животного населения. Чистые водоемы содержат личинок веснянок, поденок, вислокрылок и ручейников. Умеренно загрязненные – водяных осликов, бокоплавов, личинок мошек, стрекоз и пиявок, битиний, двустворчатых моллюсков, лужанок. Сильно загрязненные - малощетинковыми кольчецами, личинками комара и ильной мухи. Показателем качества воды служит биоиндикационный индекс. Максимальный балл – 10. Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных, обнаруженных в сачке. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки. Содержимое чашек Петри тщательно разбирается и определяется по видам и группам видов беспозвоночных животных. Затем на основе полученных данных определяют биоиндикационный индекс по таблице.

Ключевые организмы		Общее количество групп

			Биотический индекс
Личинки веснянок имеются	Более одного вида Только один вид
Личинки веснянок имеются	Более одного вида Только один вид
Личинки ручейников имеются	Более одного вида Только один вид
Бокоплавы имеются	Все прочие виды отсутствуют
Водяные ослики имеются	Все прочие виды отсутствуют
Черви-трубочники, красные личинки хирономид имеются	Все прочие виды отсутствуют
Другие ключевые группы отсутствуют	Некоторые организмы не требующие растворенного кислорода могут присутствовать

Курсовая работа

Мониторинг водоёмов по основным показателям качества воды

Реферат

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).

Abstract

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).

Техническое задание

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.

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

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.

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

Введение

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.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

В ведение

Информация о состоянии окружающей природной среды, об изменениях этого состояния давно используется человеком для планирования своей деятельности. Уже более 100 лет наблюдения за изменением погоды, климатом ведутся регулярно в цивилизованном мире. Это всем нам знакомые метеорологические, фенологические, сейсмологические и некоторые другие виды наблюдений и измерений состояния окружающей среды. Теперь уже никого не надо убеждать, что за состоянием природной среды надо постоянно наблюдать.

Все шире становится круг наблюдений, число измеряемых параметров, все гуще сеть наблюдательных станций. Все большей сложностью обладают проблемы, связанные с мониторингом водных ресурсов.

Вода - одно из самых удивительных веществ на нашей планете. Мы можем видеть её в твёрдом (снег, лёд), жидком (реки, моря) и газообразном (пары воды в атмосфере) состояниях. Вся живая природа не может обойтись без воды, которая присутствует во всех процессах обмена веществ. Все вещества, поглощаемые растениями из почвы, поступают в них только в растворённом состоянии. Вообще вода - инертный растворитель, то есть растворитель, который не изменяется под воздействием веществ, которые растворяет. Именно в воде когда-то зародилась жизнь на нашей планете. Благодаря мировому океану происходит терморегуляция на нашей планете. Без воды не может жить человек. Наконец, в современном мире вода - один из важнейших факторов, определяющих размещение производственных сил, а очень часто и средство производства. Итак, важность воды и гидросферы - водной оболочки Земли, невозможно переоценить. Именно сейчас, когда темпы роста водопотребления огромны, когда некоторые страны уже испытывают острый дефицит пресной воды, особенно остро стоит вопрос снижения загрязнения пресной воды.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4500 км3, из которых 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен её основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% обще годового объёма речного стока.

Увеличения расходования воды промышленностью связано не только с быстрым ростом последней, но и с ростом водоёмкости производства, то есть увеличение расхода воды на единицу продукции. Так на производство 1 тонны хлопчатобумажной ткани фабрики расходуют около 250 м3воды, а на производство 1 тонны синтетического волокна - 2590 - 5000 м3. Много воды требуется химической промышленности и цветной металлургии: на производство 1 т аммиака затрачивается 1000 м3воды, синтетического каучука - 2000 м3, никеля - 4000 м3. Для сравнения: на выплавку 1 т чугуна тратится 180 - 200 м3воды.

Использование воды для хозяйственных целей - одно из звеньев круговорота воды в природе. Но антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения лишь небольшая часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опреснённой. Другая часть (около 90%) сбрасывается в реки и водоёмы в виде сточных вод, загрязнённых отходами производства.

Большое значение имеет удовлетворение потребностей населения в питьевой воде в местах его проживания через централизованные (приоритетно) или нецентрализованные системы питьевого водоснабжения. Источниками централизованного водоснабжения являются поверхностные воды, доля которых в общем объёме водозабора составляет 68%, и подземные воды - 32%. В сельской местности преобладает использование в питьевых целях сооружений и устройств систем децентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Вода из колодцев, родников и других источников децентрализованного водоснабжения не защищена от загрязнения и поэтому представляют высокую эпидемиологическую опасность.

Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Урал, Уфа, Тобол, Томь, а также другие реки Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли питьевое значение и перешли в категории загрязнённости - «условно чистая» и «грязная». Практически 70% населения Российской Федерации употребляет воду, не соответствующую ГОСТу «Вода питьевая». Особенно тяжёлое положение с загрязнением поверхностных водоисточников сложилось в Астраханской, Кемеровской, Калининградской, Томской, Тюменской, Ярославской областях, Приморском крае. Возрастает загрязнение подземных вод, используемых для водоснабжения, в том числе нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, пестицидами и другими вредными веществами, которые поступают в водоносные горизонты со сточными водами.

В брянской области наблюдение и контроль за водной средой осуществляет Отдел водных ресурсов по Брянской области который является структурным подразделением Московско-Окского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов. И соответственно осуществляет функции по оказанию государственных услуг и управлению федеральным имуществом в сфере водных ресурсов в бассейнах рек Днепра и Оки на территории Брянской области возложенные на Московско-Окское БВУ.

Основными функциями Отдела водных ресурсов по Брянской области являются:

Осуществление мер по предотвращению вредного воздействия вод и ликвидации его последствий;

Разработка и реализация в установленном порядке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов;

Предоставление заинтересованным лицам сведений из государственного водного реестра;

Ведение государственного водного реестра, Российского регистра гидротехнических сооружений,

организация и осуществление государственного мониторинга водных объектов.

А также предоставляют отчетности:

Ежеквартальные, до 10 числа:

1. Сведения, полученные в результате учета объемов забора (изъятия) водных ресурсов из водного объекта, объемов сброса сточных вод и (или) дренажных вод, их качества [Приказ МПР от 08.07.2009 г. № 205]

Заполняются в форму 3.1. - 3.3 . [ Приложение 1].

2.Контроль качества природных вод в местах выше забора поверхностных вод; выше и ниже места сброса сточных вод заполняется в форму 27.[ Приложение 2].

3.Мониторинг водных объектов на основании визуальных наблюдений Заполняется в формы 55 - 59 [Приложение 3].

4. Федеральное статистическое наблюдение «Сведения об использовании воды» заполняется в годовуюй форму 2-ТП (водхоз) [Приказ Росстата № 230] [Приложение 4]

6.Сведения, полученные в результате наблюдений за водными объектами (их морфометрическими особенностями) и их водоохранными зонами заполняется в формы 6.1.-6.3. [Приказ МПР от 06.02.2008 г. № 30] [Приложение 5]

1 . Определение и концепции мониторинга

Наблюдения за состоянием окружающей природной среды ведутся человеком давно. Они необходимы для определения условий обитания, ведения хозяйства, принятия мер по предотвращению неблагоприятных воздействий на жизнь людей и т. д. В состав данных о качестве среды входит как информация о существующем состоянии, так и прогнозы изменений природных условий.Как видно из истории, уже на ранних этапах развития цивилизации и культуры люди научились измерять важнейшие характеристики окружающей среды. Примером первых измерительных устройств могут служить« Нило меры », применявшиеся для регистрации уровней воды на реке Нил; дождемеры, известные древнегреческим ученым, и даже древнейшие обсерватории (приливы) на территории Евразии и Северной Африки.

Практическим применением наблюдений может служить использование с глубокой древности растений как индикаторов для отыскания пресных вод в аридных областях - метод наблюдения, именуемый теперь биоиндикацией.

Важным рубежом в истории изучения окружающей среды можно считать эпоху Ренессанса, когда появились первые достаточно точные измерительные приборы (термометр Галилея, ртутный барометр Торричелли);это время первых экспериментальных измерений и расчетов осадков, стока и испарения и начало регулярных наблюдений за погодой и климатом, в том числе и в России.

В XIX и особенно в XX в. благодаря ряду важных разработок в области средств связи стала возможной обработка данных в почти реальном масштабе времени и появилась возможность всестороннего исследования окружающей среды и прогнозирования природных явлений.

Мы знаем, что биосфера меняется как под влиянием естественных процессов, так и вследствие антропогенных воздействий. Биосфера, пословам В.И. Вернадского, химически- резко меняется человеком сознательно и главным образом бессознательно. Меняется физически и химически воздушная оболочка суши, все ееприродные воды. Естественные изменения среды изучаются гидрометеорологической, сейсмической, ионосферной, гравиметрической, магнитометрической идругими службами. Чтобы выделить эти антропогенные изменения нафонеестественных воздействий, необходимы специальные наблюдения.

Систему наблюдений за изменением состояния окружающей природной среды называют мониторингом.

Мониторинг - это система контроля, оценки и прогноза качества окружающей природной среды, включающая наблюдения за воздействием на неечеловека.

Идея глобального мониторинга появилась в 1971 г. в связи с подготовкой к проведению Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (1972). Первые предложения по разработке такой системы были выдвинуты Научным комитетом по проблемам окружающей среды. Первая концепция мониторинга, предложенная профессором Р. Мэнном, была обсуждена на первом межправительственном совещании по мониторингу (Найроби, 1974).

В российской науке теоретические аспекты проблемы представлены двумя концепциями.

2. Концепция И. П. Герасимова

Мониторинг состоит из двух блоков.

Первый, исходный блок - биоэкологический мониторинг, в задачу которого входит наблюдение за влиянием среды на состояние здоровья людей.

Второй блок - геоэкологический мониторинг, его содержание - наблюдение за изменением природных экосистем и преобразование их в природно-технические.

3. Концепция Ю. А. Израэля

Мониторинг - информационная система для обнаружения антропогенных изменений окружающей среды на фоне ееестественных колебаний. В задачи такой системы входят, во-первых, слежение за факторами воздействия на среду, еесостоянием и изменениями, во-вторых, прогноз состояния биосферы и, в-третьих, оценка изменений этого состояния и его тенденций. Состояние среды можно оценивать по отдельным аналитическим или интегральным синтетическим показателям, используя в качестве критериев ПДК или экологически допустимые концентрации.

Основные вопросы концепции И. П. Герасимова более подробно рассматриваются в курсе «Геоэкология», поэтому «Мониторинг водных объектов» будет строиться на положениях концепции Ю. А. Израэля.

4 .Виды и структура мониторинга

Выделяют глобальный, национальный, региональный, локальный и импактный мониторинги.

Глобальный (биосферный или базовый) мониторинг осуществляется на основе международного сотрудничества и позволяет оценить современное состояние всей природной системы Земли в целом. В настоящее время в рамках проекта ООН создана глобальная система мониторинга окружающей среды (ГСМОС) с центром в Канаде.

Частью этой системы является программа, посвященная водным проблемам, - ГСМОС (Вода).

В программе ГСМОС (Вода) активное участие принимают 4 специализированных учреждения ООН: Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП), Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ),

Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Организация Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО).

Задачами программы ГСМОС (Вода) является следующее:

Мониторинг распространения и трансформации загрязняющих веществ в водной среде;

Оповещение о серьезном нарушении состояния водных объектов;

Напоминание правительствам о необходимости принятия мероприятий по охране, восстановлению и улучшению окружающей среды.

Программа ГСМОС (Вода) включает 7 основных пунктов:

Создание всемирной сети станций мониторинга;

Разработка единой методики отбора и анализа проб воды;

Осуществление контроля за точностью данных;

Использование современных систем хранения и распространения информации;

Организация повышения квалификации для специалистов;

Подготовка методических справочников;

Обеспечение необходимым оборудованием (в отдельных случаях).

Национальный мониторинг осуществляется в пределах государства специально созданными органами.

В 1972 г. на базе станций гидрометеослужбы организована Общегосударственная служба наблюдений и контроля состояния окружающей среды (ОГСНК).

ОГСНК состоит из нескольких уровней:

Станций наблюдения (первичных пунктов), осуществляющих наблюдения, определенную обработку и обобщение данных;

Территориальных и региональных центров, осуществляющих обобщения, анализ материалов, составление местных прогнозов и оценку состояния окружающей среды по своей территории;

Гидрометцентра и других головных центров (НИИ).

Помимо ОГСНК Росгидромета мониторинг осуществляет ряд служб, министерств и ведомств.

Результат деятельности этих организаций - водный кадастр. Государственный водный кадастр представляет собой систематизированный свод сведений о водных ресурсах страны, включающий количественные и качественные показатели, данные регистрации водопользователей и учета использования вод. Основная задача ГВК - обеспечение народного хозяйства необходимыми данными о водных ресурсах, водных объектах, режиме, качестве и использовании природных вод, а также водопользователях.

Региональный мониторинг осуществляется за счет станций системы, куда поступает информация в пределах крупных районов, подверженных интенсивному хозяйственному освоению, а следовательно, и антропогенному воздействию.

Для проведения мониторинга вод суши организуется стационарная сеть пунктов наблюдений за естественным составом и загрязнением поверхностных вод, специализированная сеть пунктов для решения научно-исследовательских задач или временная экспедиционная сеть пунктов.

Локальный мониторинг представляет собой наблюдения за водной и воздушной средой различных зон города, промышленных и сельскохозяйственных районов и отдельных предприятий.

Импактный мониторинг обеспечивает наблюдения в особо опасных зонах и местах, непосредственно примыкающих к источникам загрязняющих веществ. Структура системы мониторинга включает 4 блока: «Наблюдения», «Оценка фактического состояния», «Прогноз состояния» и «Оценка прогнозируемого состояния».

5. Оценка фактического состояния водной среды

Органолептические показатели воды

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки. Цветность определяют визуально, сравнивая с растворами, имитирующими цветность природных вод.

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

Прозрачность воды зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, содержания химических веществ. Прозрачность характеризуется предельной глубиной, на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см (диск Секки).

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 или (для водоемов хозяйственно-питьевого назначения) после хлорирования.

Водородный показатель (рН). Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (рН около 7). Величина рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 - 8,5.

Сухой остаток. Это остаток, полученный после выпаривания отфильтрованной пробы воды и высушенный до постоянной массы при 110 -1200 С. Сухой остаток характеризуется содержанием минеральных и частично органических примесей, образующих с водой истинные и коллоидные растворы.

Жесткость воды. Различают общую, временную и постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная) жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.

Растворенный кислород. Концентрация кислорода, растворенного в водоемах санитарного водопользования, в пробе, отработанной до 12 ч дня, должна быть не менее 4 мг кислорода/л в любой период года.

Окисляемость - общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с сильными окислителями (например, дихроматом, перманганатом и др.).

Биохимическое потребление кислорода (БПК) - это количество кислорода (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических веществ в аэробных условиях при 200 С в результате протекающих в воде биохимических процессов за определенный период времени (БПК за 3, 5, 10, 20 суток и т. д.).

Предельно допустимые концентрации (ПДК)

Система наблюдений за состоянием окружающей природной среды тесно связана с оценкой ее состояния, т. е. оценкой качества среды. Качество окружающей среды - степень соответствия природных условий физиологическим возможностям человека. Различают здоровую окружающую природную среду, когда здоровье человека в норме, и нездоровую, при которой возникают его нарушения.

Для оценки качества среды разработаны специальные стандарты. Они подразделяются на производственно-хозяйственные и экологические и устанавливают предельно допустимые нормы антропогенного воздействия на окружающую природную среду.

Нормирование качества окружающей среды - деятельность по установлению норм предельно допустимых воздействий человека на природу. Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящая изменения в природную среду.

В настоящее время качество питьевой воды, как правило, оценивается путем сравнения ее свойств и величин содержания в воде различных компонентов с их утвержденными значениями и ПДК. Если таких превышений не обнаружено, вода считается годной к употреблению для питьевых целей.

Гигиенические стандарты и нормативы - наиболее разработанная система норм, правил и регламентов для оценки качества окружающей среды.

Они устанавливаются в интересах охраны здоровья человека и сохранения генофонда некоторых популяций растительного и животного мира.

Гигиенические нормативы, устанавливаемые в виде предельно допустимых концентраций (ПДК), охватывают производственную и жилищно-бытовую сферы жизни человека. Для питьевой воды ПДК некоторых вредных веществ были утверждены еще в 1939 г. В настоящее время число установленных ПДК для водных объектов различного назначения приблизилось к 2000.

ПДК - такие концентрации вредных веществ, которые практически не оказывают влияния на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его потомства.

Основой для разработки санитарно-гигиенических и санитарно-эпидемиологических стандартов служат методы медицинской и ветеринарной токсикологии.

Количество вредного вещества, поступившего в организм, отнесенного к массе тела (мг/кг), называется дозой. Количество веществ, отнесенных к единице объема или массы воздуха (мг/м3), воды или почвы (мг/г), называется концентрацией.

В зависимости от степени токсичности ядовитых веществ их подразделяют на классы опасности.

Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод», все водные объекты подразделяются на два вида водопользования:

I вид - хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое;

II вид - рыбохозяйственное водопользование.

Каждый вид, в свою очередь, разделен на категории.

Хозяйственно-питьевое и культурно-бытовое водопользование. I категория - водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности. II категория - водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.

Рыбохозяйственное водопользование. I категория - водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода. II катего-рия - водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.

При сбросе сточных вод в водные объекты нормы качества воды водного объекта в расчетном створе, расположенном ниже выпуска сточных вод, должны соответствовать санитарным требованиям в зависимости от вида водопользования.

Нормы качества воды водных объектов включают:

общие требования к составу и свойствам воды, водных объектов в зависимости от вида водопользования;

перечень ПДК нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

Все водопользователи и водопотребители обязаны соблюдать условия, которые обеспечивают качество воды, соответствующее установленным для данного водного объекта нормативам. Существуют и некоторые общие требования к составу и свойствам воды (примеси, взвешенные вещества, окраска, запахи, привкусы, рН, Т, минерализация, токсичность, количество растворенного кислорода и т. д.).

ПДК природных вод - концентрация индивидуального вещества в воде, при превышении которой она непригодна для установленного вида водопользования. При концентрации вещества равной или меньше ПДК вода так же безвредна, как и вода, в которой полностью отсутствует данное вещество.

Характер воздействия одних и тех же загрязняющих веществ на человека и водные экосистемы может быть разным.

Многие химические вещества могут тормозить естественные процессы самоочищения, в основном биохимическое окисление органики, что приводит к ухудшению общего санитарного состояния водоема (дефициту кислорода, гниению, появлению сероводорода, метана и т. д.). В этом случае ПДК устанавливают по общесанитарному признаку вредности.

Промышленные стоки и содержащиеся в них вредные вещества могут изменить органолептические свойства воды (мутность, запах, привкус, Т), что приводит к отказу от ее использования. В этом случае устанавливают предельные концентрации, не воспринимаемые органами чувств человека, т. е. по органолептическому признаку вредности. Часто они бывают более жесткими, чем установленные по другим признакам вредности.

Присутствие в воде нефти в концентрациях, незначительно превышающих ПДК для хозяйственно-питьевого водоснабжения, вызывает появление специфического запаха. При концентрации нефти 0,1 - 0,2 мг/дм3 выловленная рыба имеет неустранимый даже после приготовления нефтяной привкус.

Вредные вещества могут оказывать токсическое действие при непосредственном контакте или попадании в организм. Для этих веществ устанавливают ПДК по токсикологическому признаку вредности.

Для одного и того же вещества могут быть установлены разные предельные концентрации по признакам вредности.

Например, ионы Cu оказывают токсическое действие при концентрации 10 мг/л, нарушают процессы самоочищения при концентрации 5 мг/л, а придают привкус воде при 1,0 мг/л.

При нормировании качества воды водоемов ПДК устанавливается по лимитирующему признаку вредности - ЛПВ.

ЛПВ - признак вредного действия вещества, который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией.

ЛПВ создает некоторый запас надежности по двум другим признакам вредности. В примере это концентрация, равная 1,0 мг/л, выбранная по органолептическому признаку. В перечне ПДК всегда указывается ЛПВ и класс опасности вещества.

Кроме того, одно и то же вещество для водоемов, используемых для нужд населения, может нормироваться по одному ЛПВ, а для рыбохозяйственных - по другому.

Например, ионы Cu для хозяйственно-питьевого водопользования нормируются по органолептическому ЛПВ (1,0 мг/л), а для рыбохозяйственных водоемов - по токсикологическому (10 мг/л).

Если водоем используется для нескольких видов водопользования, то в качестве ПДК выбирается самая низкая (самая жесткая) ПДК вещества.

ПДК, принятые для водных загрязнителей, не могут служить надежными критериями при объективной оценке качества воды. Различия между ПДК разных стран весьма значительны.

В России рыбохозяйственная и санитарно-бытовая ПДК мышьяка составляет 0,05 мг/л, а европейский стандарт - 0,2 мг/л.

Реакции организма на изменения концентрации тех или иных загрязнителей зависят от многих причин и недостаточно изучены. Многие ПДК не установлены (кадмий для питьевой воды). Рыба более чувствительна к загрязнителям, и различные ее виды в этом отношении сильно различаются между собой, но это никак не учитывается в усредненных рыбохозяйственных ПДК.

Цель санитарных и токсикологических норм и регламентов - охрана здоровья населения и отдельных популяций живых организмов. Задача экологического нормирования - обеспечение благополучия экосистем в целом, в том числе и здоровья человека, т. е. сохранение установившегося в природе равновесия.

ЭДК - экологически допустимые концентрации вредных веществ в окружающей среде, поступающие от различных антропогенных источников и не нарушающие гомеостатические механизмы (способность поддерживать устойчивое равновесие в изменяющихся условиях среды) саморегуляции экосистем.

Основные принципы разработки экологических нормативов:

Любое изменение природной среды следует рассматривать как недопустимое - «нулевая» стратегия;

Нормативы должны устанавливаться в соответствии с технологическими возможностями снижения уровня загрязнения и контроля за их содержанием в окружающей среде;

Допустимый уровень загрязнения следует устанавливать таким, чтобы затраты на его достижение были не больше стоимости ущерба при неконтролируемом загрязнении.

Стандарты должны устанавливаться такие, при которых не будет никаких прямых или вредных косвенных воздействий на людей. При этом любое измеримое повышение концентрации или другого воздействия рассматривается как потенциально вредное.

6. М етоды мониторинга водных объектов

Наземные наблюдения

Мониторинг должен включать наблюдения за источниками и характером воздействия; состоянием окружающей природной среды экосистем и биосферы в целом. Подразумевается также получение данных о фоновом состоянии наблюдаемых объектов.

Для определения динамики изменений состояния среды измерения должны проводиться через определенные интервалы времени, а по важнейшим показателям - непрерывно. Для выделения антропогенных воздействий необходимо знать первоначальное состояние экосистем. Для этого необходима информация о фоновом состоянии водной среды (наблюдения на местах, удаленных от источников воздействия), как в целом, так и каждого региона и района. Наземные наблюдения по глобальному мониторингу за водными объектами проводятся в биосферных заповедниках. Сеть станций должна охватывать каждый из биномов на Земле. Общее количество станций оценено в 20 - 40 единиц. Наблюдения на станциях глобального фонового мониторинга носят комплексный характер. Диагностируется атмосфера (на высоте 2 м от подстилающей поверхности); атмосферные выпадения и снежный покров; водные объекты; почва и биологические объекты. Все работы проводятся по единой программе.

Мониторинг водных объектов включает наблюдения за поверхностными и подземными водами, донными отложениями и взвесями. Отслеживаются свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, бензапирен, ДДТ, хлорорганические соединения и биогенные элементы. Вода и взвеси наблюдаются в характерные гидрологические периоды (половодье, межень, паводки), а донные отложения - один раз в год.

При проведении работ широко используются методы химического и физико-химического анализа, позволяющие определить количественный и качественный состав загрязняющих веществ в природной среде.

Стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод на более низких уровнях являются также определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК).

Химическое потребление кислорода - величина, характеризующая общее содержание в загрязненной воде органических и неорганических восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК обычно выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление.

Биохимическое потребление кислорода - количество кислорода на единицу объема воды (1 л), необходимое на окисление всех органических веществ в аэробных условиях за определенное время (несколько суток). При анализе состава сточных вод чаще всего применяют «многокомпонентные» методы, позволяющие определять широкий спектр химических веществ. К ним относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы.

Отдельным видом наземных наблюдений можно считать «наземную или полевую проверку», т. е. наблюдения поверхности Земли на специально выбранных тестовых участках в связи с дистанционными исследованиями.

Подобные наблюдения проводятся для проверки точности и калибровки приборов, используемых в дистанционных методах зондирования, и для проверки правильности интерпретации информации, полученной на основе показаний этих приборов.

7 . Биоиндикационные методы

Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.

Биоиндикация - метод обнаружения и оценки воздействия абиотических и биотических факторов на живые организмы при помощи биологических систем, обнаружения и определения антропогенных нагрузок по реакциям на них живых организмов и их сообществ. Это исследование группы особей одного вида или биотических сообществ, по наличию, состоянию, и поведению которых судят об изменениях в среде, в том числе о присутствии и концентрации загрязнителей.

Простейшим диагностическим признаком служит общий физиономический облик, обусловленный преобладанием тех или иных жизненныхформ организмов. Характерным индикатором является видовой состав.

Возможны следующие уровни биоиндикации:

Биохимические и физиологические реакции (изменение различных процессов и накопление определенныхтоксикантов в органах);

Аналитические, морфологические, биоритмические и поведенческие реакции;

Флористические и фаунистические изменения;

Популяционные, биогеоценотические и экосистемные изменения.

Биоиндикаторами могут служить как отдельные процессы в клетке или организме (уменьшение содержания хлорофилла, накопление серы в листьях), так и морфологические изменения (изменения формы и размера листовой пластинки, снижение линейного и радиального прироста).

Существуют два основных метода биоиндикации: пассивный и активный. В первом случае исследуют видимые или незаметные повреждения и отклонения от нормы, являющиеся признаками неблагоприятного воздействия, во втором используют ответную реакцию наиболее чувствительных к данному фактору организмов (биотестирование). Это может быть как один фактор (СО2) , так и многокомпонентная смесь (выхлопные газы).

В порядке возрастания толерантности к загрязнениям растительные организмы можно расположить так: грибы, лишайники, хвойные, травянистые растения, листопадные деревья.

8. Физико-химические методы

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

Путем однократного отбора всего количества воды, нужного для анализа;

Смещение проб, отработанных через определенные промежутки времени в одном месте исследуемого водоема;

Смещение проб, отработанных одновременно в разных местах исследуемого водоема.

Отбор проб воды на проточных водоемах производится на 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, места купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах - на 1км в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно пробы в створе отбираются в трех точках (у обоих берегов и в фарватере); при ограниченных технических возможностях или на небольших водоемах допускается отбор проб в одной - двух точках (в местах наиболее сильного течения). Чаще всего пробы отбираются в 5 - 10 м от берега на глубине 50 см. Объектом особого внимания должны стать загрязненные струи.

Если на реке имеется сброс сточных вод от промышленных предприятий, стоки животноводческих ферм и т. д., то отбор проб воды проводят ниже сброса на 500 м, что позволяет контролировать степень загрязнения воды в реке сточными водами (для сравнения следует взять пробу на 500 м выше сброса сточных вод).__ Если предполагается, что в результате сброса сточных вод в придонных слоях накапливаются оседающие вредные вещества, которые могут стать источником вторичного загрязнения воды, отбирают природные пробы на расстоянии 30 - 50 см от дна.

В водохранилищах, озерах, прудах, где течение воды резко замедленно, качество воды может быть неоднородным на различных участках (здесь возможно возникновение вторичных источников загрязнения), по-этому в этих водоемах обычно берут серию проб по глубине.

Сразу же после взятия пробы необходимо сделать запись об условиях сбора, направлении ветра, указать дату и час отбора воды.

9 . Дистанционное зондирование

Под дистанционным наблюдением понимают бесконтактную регистрацию электромагнитного поля и интерпретацию полученных изображений. Преимущества дистанционных методов наблюдения заключаются в многомасштабности и многовременности.

Периодичность дистанционных наблюдений за основными природными и антропогенными процессами.

Система ДМЗ состоит из следующих элементов:

Банка данных исходной информации;

Регулярно восполняемого банка аэрокосмических материалов;

Системы оперативного дешифрирования материалов съемок

Дистанционные методы наблюдения включают:

Составление тематических карт, отражающих распределение и со- стояние природных и антропогенных объектов на начало работ по мониторингу;

Осуществление регулярного картографического слежения за происходящими изменениями природных и антропогенных объектов на основании регулярно повторяемых аэрокосмических съемок.

Все дистанционные методы наблюдений за окружающей средой можно подразделить на активные и пассивные. В основе обоих методов лежит взаимодействие электромагнитных волн оптического диапазона частот с материальными объектами и распространение этих волн в вакууме, атмосфере и в водной среде.

Особенностью пассивных методов является наличие в аппаратуре лишь приемника оптического излучения. Источником излучения, несущего информацию об объекте, служит в конечном счете Солнце.

В активных методах аппаратура включает не только приемник, но и источник зондирующего излучения (сигнала), посылаемого с летательного аппарата на Землю.

На современном этапе развития техники дистанционного зондирования из космоса используются в основном пассивные методы, требующие малогабаритной аппаратуры с умеренным потреблением энергии. Использование передатчика в активных методах приводит к увеличению размеров аппарата, его массы и требуемой энергии. Однако информативность активных методов значительно выше.

Носителями аппаратуры могут быть различные наземные установки (вышки), аэростаты, средневысотные и высотные беспилотные и пилотируемые самолеты, высотные научно-исследовательские ракеты, пилотируемые космические летательные аппараты и орбитальные станции, искусственные спутники Земли.

10. Пассивные методы

Простейшим оптическим методом исследования Земли из космоса является визуальное наблюдение. К приборам, работающим в видимом диапазоне электромагнитного спектра, относятся различного типа фотографические камеры (покадровые, панорамные и щелевые) и телевизионные камеры со специальной передающей электронно-лучевой трубкой. Кроме того, для получения изображения в нескольких диапазонах длин волн применяется многозональное фотографирование. Преимуществом этой аппаратуры являются ее надежность, хорошая разрешающая способность на местности, большая информативность. Недостатки - зависимость от облачности и солнечного освещения.

К приборам, работающим за пределами видимого диапазона электромагнитного спектра, относятся инфракрасные и микроволновые радиометры, измеряющие величину потока излучения, образующегося отраженной и рассеянной солнечной радиацией и собственным излучением земной поверхности и атмосферы в различных диапазонах длин волн. Инфракрасные радиометры по своим преимуществам и недостаткам сходны с системами, работающим в видимом диапазоне спектра. Микроволновые радиометры имеют невысокую разрешающую способность, но их работа не зависит от погодных условий.

11. Активные методы

К активным средствам зондирования, посылающим сигналы и регистрирующим их отражение от земной поверхности, относятся микроволновые радары и лидары (лазерные радары). Основными преимуществами этих систем являются независимость от погодных условий и освещения, зондирование поверхностных слоев, в том числе вглубь. Недостатки - невысокая разрешающая способность, мелкий масштаб изображения.

Заключение

мониторинг экологический водный

Система единого экологического мониторинга предусматривает разработку двухуровневых математических моделей промышленных предприятий с различной глубиной проработки. Первый уровень обеспечивает детальное моделирование технологических процессов с учетом влияния отдельных параметров на окружающую среду. Второй уровень математического моделирования обеспечивает эквивалентное моделирование на основе общих показателей работы промышленных объектов и степени их воздействия на окружающую среду. Эквивалентные модели необходимо иметь прежде всего на уровне администрации региона с целью оперативного прогнозирования экологической обстановки, а также определения размера затрат на уменьшение количества вредных выбросов в окружающей среде.

Моделирование текущей ситуации позволяет с достаточной точностью выявить очаги загрязнения и выработать адекватное управляющее воздействие на технологическом и экономическом уровнях.

При практической реализации концепции единого экологического мониторинга не следует забывать: о показателях точности оценки ситуации; об информативности сетей (систем) измерений; о необходимости разделения (фильтрации) на отдельные составляющие (фоновые и от различных источников) загрязнения с количественной оценкой; о возможности учета объективных и субъективных показателей. Данные задачи решает система восстановления и прогноза полей экологических и метеорологических факторов.

Таким образом, единая государственная система экологического мониторинга, несмотря на известные трудности, обеспечивает формирование массива данных для составления экологических карт, разработки ГИС, моделирования и прогноза экологических ситуаций в различных регионах

Список литературы

1.Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология Общий курс: В 2 т. Т.1. Теоретические основы инженерной экологии: Учеб. Пособие для втузов/ Под ред. И.И. Мазура. -- М.: Высш. шк., 1996.

2.Экология, охрана природы и экологическая безопасность. Учебное пособие для системы повышения квалификации и переподготовки государственных служащих. Под общей редакцией проф. В.И. Данилова-Данильяна. -- М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.

3.Протасов В.Ф., Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России / Под ред. В.Ф. Протасова. -- М.: Финансы и статистика, 1995.

4.Моисеев Н.Н. Экология и образование. М., 1996. С. 24.

5. Мониторинг и методы контроля окружающей среды: Учеб. пособие: В 2 ч. / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фомин, В.В. Меньшиков и др. М., 2001.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Проблема сохранения окружающей природной среды. Понятие мониторинга окружающей среды, его цели, порядок организации и осуществления. Классификация и основные функции мониторинга. Глобальная система и основные процедуры экологического мониторинга.

реферат , добавлен 11.07.2011

Химические основы экологического мониторинга, экологическое нормирование, применение аналитической химии; пробоподготовка в анализе объектов окружающей среды. Методы определения загрязняющих веществ, технология многоуровневого экологического мониторинга.

курсовая работа , добавлен 09.02.2010

Основные виды природных ресурсов Ленинградской области и направления их использования. Изучение существующей на территории РФ системы экологического мониторинга, её принципы и методы. Оценка функционирования современных методов экологического мониторинга.

курсовая работа , добавлен 20.12.2013

Контроль изменений природной среды, получение качественных и количественных характеристик происшедших изменений в ней как основная задача экологического мониторинга. Методы геофизического мониторинга. Контроль и мониторинг состояния воздуха и вод.

контрольная работа , добавлен 18.10.2010

Общее понятие, цели и задачи мониторинга окружающей природной среды по законодательству РФ. Классификация мониторинга в зависимости от типов загрязнения. Система государственных мероприятий, направленных на сохранение и улучшение окружающей среды.

презентация , добавлен 07.09.2014

Классификация систем экомониторинга окружающей среды по методам наблюдения, источникам, факторам и масштабам воздействия, территориальному принципу. Организация мониторинга источников загрязнения на объектах, действие российского законодательства.

контрольная работа , добавлен 27.02.2015

Программные и технические средства, используемые в процессе мониторинга земель, оценка их эффективности. Дистанционное зондирование: аэрофото- космическая съемка. Геостатика и гис-технологии. Картографирование почв и организация ведения их мониторинга.

курсовая работа , добавлен 19.12.2015

Рассмотрение понятия и основных задач мониторинга природных сред и экосистем. Особенности организации систематического наблюдения за параметрами окружающей природной среды. Изучение компонент единой государственной системы экологического мониторинга.

реферат , добавлен 23.06.2012

Спектральные методы мониторинга окружающей среды. Поиск границ серии Бальмера (в частотах и длинах волн), сопоставление данных с интервалами частот и длин видимого света. Электромагнитное загрязнение окружающей среды. Радиационное загрязнение биосферы.

контрольная работа , добавлен 02.10.2011

Особенности мониторинга и исследовательской деятельности школьников в системе экологического образования. Характеристика школьного мониторинга: сущность, значение и методы. Опытно-экспериментальная работа по изучению экологического состояния озера Ик.