Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / Методы мониторинга водных объектов
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Методы мониторинга водных объектов

библиотека
материалов










МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ























СОДЕРЖАНИЕ


ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….3


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

    1. Показатели экологического состояния водоёмов………………….5

    2. Организация наблюдений за состоянием поверхностных вод…..12


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

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

    1. Химические показатели воды……………………………………....25


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[4].

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.[2].

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[1].

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[10].

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[1].

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[3]. 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)[4].

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[6].

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[4].

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[2].

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[8].

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[5].

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[7].

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»[2].

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»[2].

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[4].

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;

  • содержание в исправном состоянии очистных, гидротехнических и других водохозяйственных сооружений и технических устройств;

  • 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:

  • содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК или ОДУ, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля, за исключением тех веществ, что содержатся в воде водного объекта;

  • 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;

  • содержащие возбудителей инфекционных заболеваний, а также содержащие вещества, концентрации которых превышают ПДК и их фоновые значения в водном объекте, если для них не установлены нормы предельно допустимого сброса (ПДС), указанные в разрешении на сброс сточных вод[5].

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[3].

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[5].

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[4].

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»[2].

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[6].

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[1].

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[11].

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[6].















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[11].

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[6]. Основными причинами возникновения привкуса и запаха в воде являются.

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

  2. 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).

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

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

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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 20оС и 60оС 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 20оС 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

0

Очень слабая

Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании

1

Слабая

Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание

2

Заметная

Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде

3

Отчетливая

Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья

4

Очень сильная

Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению

5


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

0

Очень слабая

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

1

Слабая

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

2

Заметная

Вкус и привкус легко замечаются и вызывают неодобрительный отзыв о воде

3

Отчетливая

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

4

очень сильная

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

5

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ[5].

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[11].

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[7].

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[1].

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[6].

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[9].



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[1].

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[11].

Растворенный в воде кислород находится в виде гидратированных молекул О2. 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[4].

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[8].

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)[1].

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 (ХПКтеор) 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 CO2, а сера и фосфор (если они присутствуют в соединении) – до SO3 и P2O5. Азот превращается в аммонийную соль; кислород, входивший в состав окисляемых органических молекул, является «строительным материалом» для образующихся продуктов окисления, а водород переходит в структуру H2O или аммонийной соли[6].

Практически используемые методы определения ХПК дают результаты, близкие к ХПКтеор, 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 ХПКтеор.

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[2].

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):

2SO2+O2=2SO3

SO3+H2O=H2SO4

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 СаSO4). Метод определения массовой концентрации сульфат-аниона основан на реакции сульфат-анионов с катионами бария с образованием нерастворимой суспензии сульфата бария по реакции:

Ba2+ +SO42– = BaSO4

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[6].

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[11].

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 [2].






















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 [1].

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[10].

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[11].

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[8].

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[11].

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[10].

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[11].

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[1].

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[11].

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[8].

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 зависит 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

0-1

2-5

6-10

11-15

16

Биотический индекс

Личинки веснянок имеются

Более одного вида

Только один вид

-

-

7

6

8

7

9

8

10

9

Личинки поденок имеются

Более одного вида

Только один вид

-

-

6

5

7

6

8

7

9

8

Личинки ручейников имеются

Более одного вида

Только один вид

-

4

5

4

6

5

7

6

8

7

Бокоплавы имеются

Все прочие виды отсутствуют

3

4

5

6

7


Водяные ослики имеются

Все прочие виды отсутствуют

2

3

4

5

6

Черви-трубочники и красные личинки хирономид имеются

Все прочие виды отсутствуют

1

2

3

4

-

Все другие ключевые группы отсутствуют

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

0

1

2

-

-






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[4].

При средней эвтрофикации наблюдается увеличение численности «мотыляI», 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[11].

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[7].




















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


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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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



Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДБ-353708

Похожие материалы