Экологическое состояния водных объектов Браславского района

Оглавление

Введение 3

Глава 1. Методы экологических исследований поверхностных вод 4

Глава 2. Характеристика поверхностных вод Браславского района 9

Глава 3. Оценка экологического состояния поверхностных вод 17

Глава 4. Основные меры охраны поверхностных вод Браславского района 24

Заключение 28

Список использованных источников 29

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Известно, что в процессе деятельности человек оказывает  глубокое и разностороннее влияние  на окружающую природу, в том числе  и водную среду. Последствия этого  влияния неоднозначны и часто  носят негативный характер. Происходит истощение естественных ресурсов, загрязнение  окружающей среды, ухудшение условий  жизни и деятельности людей. А  значение воды в жизни общества трудно переоценить, поскольку количество и качество водной среды оказывает  влияние практически на все виды хозяйственной, культурной, социальной и экологической деятельности человека.

Водные ресурсы используются в целом комплексе работ от питьевых целей с последующим  ее перераспределением между отраслями  экономики и, наконец, отведением отработанных вод на очистные сооружения. Именно поэтому одной из первых задач  исследований водной среды, и водных ресурсов в том числе, является изучение химического состава природных  вод и их химического анализа.

В сложившейся ситуации первостепенное значение приобретает проблема оптимизации  взаимоотношения общества и природы. Это очень сложная и многогранная задача осуществляется с помощью  различных методов и приемов, разработанных естественными и  общественными отраслями знаний. Особое место среди прочих из них  занимают география и экология. На стыке этих наук разработаны принципы и методы изучения антропогенных  изменений природы, сформулирован  комплексный подход к решению  вопросов охраны окружающей среды. Это  разнообразный круг специфических  методов используемых для наблюдения за состоянием водных ресурсов.

В проведении исследований поверхностных вод для изучения химического состава и определения  качества вод можно выделить следующие  этапы:

1)отбор пробы;

2)пробоподготовка;

3)обнаружение и идентификация  ожидаемых компонентов;

4)измерение концентрации найденных компонентов.

Отбор пробы воды является важной частью ее исследований, т. к. здесь  является необходимым условием получение  правильных результатов. Ошибки, возникающие  из-за неправильного отбора проб, в  дальнейшем исправить невозможно. Для  этого отбор, хранение, транспортировка  и работа с пробой должны проводиться  так, чтобы не произошло изменений  в содержании определяемых компонентов  или в свойствах воды, а также  объем пробы должен быть достаточным  и должен соответствовать применяемой  методике анализа. Что бы в дальнейшем не пришлось проводить повторную  пробу. Чрезвычайно важен выбор  места для отбора пробы. Он осуществляется в соответствии с поставленными  задачами и целями, а также с  учетом всех обстоятельств, которые  могли бы оказать влияние на состав взятой пробы.

В процессе исследований может  возникнуть необходимость в изучении загрязненности вод. Для этого необходимо внимательно обследовать все  источники поступления воды в  водоем, выявить возможные источники  загрязнения. Место для отбора проб сточных вод выбирают только после подробного ознакомления с технологией производства, расположением цехов, системой канализации, назначением и работой отдельных элементов станции очистки и т.д.

Для получения достоверных  результатов эффективнее проводить  серийный отбор проб. Разовый отбор  осуществляется только тогда, когда  результатов единичного анализа  достаточно для суждения о качестве исследуемой воды (например, при  постоянстве состава воды, как  это наблюдается для глубинных  грунтовых вод).

Обязательным условием является запись, в которой указывают вид и происхождение воды, точное место, день и час отбора, способ консервирования.

Если анализ воды проводится не на месте отбора пробы или не в тот же день в лаборатории, то пробу консервируют. Необходимость консервирования обусловлена тем, что некоторые характеристики воды при хранении изменяются (температура, pH, содержание различных газов; некоторые вещества могут выпасть в осадок, другие, наоборот, раствориться и т.д.). В неконсервированной пробе могут также протекать различные биохимические процессы, вызванные деятельностью микроорганизмов или планктона не желательные для поставленных нами целей.

Не менее важен и  второй этап исследований – пробоподготовка. Он позволяет не только подготовить  образцы для химического анализа, но и повысить результативность определения  компонентов и измерения их концентраций. Пробоподготовка осуществляется именно для целей эффективности проведения исследований. Подготовка пробы обычно является обязательной стадией в  анализе воды. Лишь в исключительных случаях можно избежать этого  и использовать прямой ввод пробы.

Слишком разбавленные или  сложные по составу образцы необходимо подвергать ряду специфических процедур, чтобы сделать возможным их исследование на имеющейся аналитической аппаратуре и достичь эффективного разделения и детектирования. Самым простым  и результативным способом подготовки слишком разбавленных образцов является концентрирование, сложных образцов – разделение на фракции.

Для концентрирования пробы  и разделения ее на фракции могут  применяться различные приемы: выпаривание, отгонка, вымораживание, соосаждение, экстракция, продувка и другие методы.

После пробоподготовки следует  этап обнаружения и идентификации  ожидаемых компонентов. Этот этап включает проведение различных методов, применяемых  при изучении химического анализа  вод. Основной целью данного этапа  чаще всего служит идентификация  загрязнителей. Т. к. загрязнители обычно присутствуют в воде на уровне следов в диапазоне от 1 мкг/л до 1 нг/л, то пределы обнаружения большинства  методов близки к значениям предельно  допустимых концентраций, поэтому для  определения примесей требуется  самая высокая чувствительность аналитических приборов. Именно поэтому  среди огромного выбора методов  исследования следует выбрать наиболее оптимальный. Эта задача решается с учетом типа определяемых веществ и требуемых пределов обнаружения.

Следующий этап – измерение  концентрации найденных компонентов  неразрывно связан с предыдущим, т.к. большинство методов для этих периодов совпадают. Зачастую это одни и те же методы, отличающиеся только количеством и техникой приемов. Все они применяются в современных лабораториях, занимающихся контролем окружающей среды. Поэтому далее речь пойдет о наиболее часто применяемых методах и для периода идентификации, и для измерения концентрации.

Наиболее результативные и часто используемые методы включают: различные варианты оптических методов  анализа (например, спектрофотометрия  в видимой УФ- и ИК-областях, атомно-абсорбционная  и эмиссионная спектрометрия); хроматографические методы (газовая, жидкостная, сверхкритическая); электроаналитические методы (вольтамперометрия, ионометрия и другие).

Однако ни один из перечисленных  методов не является универсальным, некоторые из них пригодны для  определения только органических веществ, другие – неорганических.

Наиболее часто используемые для обнаружения веществ –  оптические методы, в частности, классические фотометрические и спектрофотометрические методы, основанные на образовании определяемыми компонентами окрашенных соединений с разнообразными реагентами. В последние десятилетия все большее значение приобретают также атомно-абсорбционная и эмиссионная (флуоресцентная) спектрометрия, методы, позволяющие определить большое число химических элементов в неорганических матрицах с крайне низкими пределами обнаружения (при абсолютных содержаниях приблизительно 10^-14 нг). Повышению чувствительности определений этими методами способствуют простейшая предварительная пробоподготовка или концентрирование (экстракция и т.п.).

Зачастую, когда цели исследования требуют определения содержания неорганических компонентов в пробах воды различных водных объектов, наиболее часто применимы электроаналитические методы. Их несомненным преимуществом  перед другими методами является использование более дешевой  аппаратуры, иногда даже в полевых  условиях. Основными электроаналитическими  методами, применяемыми в анализе  воды, являются вольтамперометрия, потенциометрия и кондуктометрия. Наиболее эффективными вольтамперометрическими методами являются дифференциальная импульсная полярография (ДИП) и инверсионный электрохимический анализ (ИЭА).

Однако выше перечисленные  методы часто уступают по чувствительности методам газовой и жидкостной хроматографии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, потенциометрии, кондуктометрии.

Наиболее эффективными из них являются хроматографические методы. Они часто оказываются незаменимыми для идентификации и количественного определения органических веществ со сходной структурой.

Также при оценке качества питьевой воды и сточных вод используются методы кондуктометрии. Эффективными они являются и при определении  концентраций синтетических удобрений  в оросительных системах.

В дополнение к прямой кондуктометрии для определения некоторых видов  загрязнителей могут быть использованы косвенные методы, в которых определяемые вещества взаимодействуют перед  измерением со специально подобранными реагентами и регистрируемое изменение  электропроводности вызывается только присутствием соответствующих продуктов  реакции.

Не менее важным в экологических  исследованиях является оценка последствий  антропогенных изменений природы. Ее сущность состоит в выявлении  степени благоприятности или  не благоприятности изменений геосистем  с точки зрения тех или иных потребностей человеческого общества. Цель оценки – определение ущерба от негативных последствий вмешательства  человека в природные процессы с  тем, что бы выбрать наилучший  вариант хозяйственного использования  территории.

Мониторинг водных экосистем  проводится в основном по гидрохимическим  и гидробиологическим показателям. Гидробиологические показатели определяются по фитопланктону, зоопланктону, перифитону, макрозообентосу (например, методом  расчета индекса сапробности  по Пантле и Букку в модификации  Сладчека и др.).

К гидрохимическим показателям  относятся общая минерализация (ионный состав, содержание органических веществ, растворенных газов, состав донных отложений  и т.д.), содержание азота и фосфора, содержание ионов водорода (рН), общая  растворенность кислорода.

При гидрохимическом мониторинге  определяется количественное содержание  элементов основного солевого состава, биогенных и загрязняющих веществ  на момент отбора пробы. Гидрохимический  мониторинг позволяет дать оценку экологического состояния водных объектов, сформировавшегося  за предыдущий период. В гидрохимической  практике используется и метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.

Для интегральной оценки качества вод по гидрохимическим показателям  и определения динамики состояния  в целом производится расчет индекса  загрязненности вод (ИЗВ).

В этом методе для каждого  ингредиента на основе фактических  концентраций рассчитывают баллы кратности  превышения ПДК_вр — К_i и повторяемости случаев превышения Н_i, а также общий оценочный балл — B_i:

K_i=C_i/ПДК_i ;

H_i=N_ПДКi/N_i ;

B_i=K_i·H_i,

где С_i — концентрация в воде i-го ингредиента; ПДК_i — предельно допустимая концентрация i-го ингредиента; N_ПДКi — число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; N_i — общее число измерений i-го ингредиента.

Ингредиенты, для которых  величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие показатели загрязненности (ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.

Также оценка качества воды и сравнение современного состояния  водного объекта с установленными в прошлые годы характеристиками проводятся на основании индекса  загрязнения воды по гидрохимическим  показателям (ИЗВ). Этот индекс представляет собой формальную характеристику и  рассчитывается усреднением как  минимум пяти индивидуальных показателей  качества воды. Обязательны для учета  следующие показатели: концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН и биологическое потребление  кислорода БПК₅.

ИЗВ = ,

Где С_i – концентрация одного из ингредиентов. Для кислорода вместо отношения С/ПДК в формулу подставляется обратная величина. Значения ПДК для О₂ и БПК₅ принимаются скользящими в зависимости от содержания этих ингредиентов. В соответствии со значениями ИЗВ природные воды делятся на семь классов (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Классификация качества поверхностных  вод

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД  БРАСЛАВСКОГО РАЙОНА

По гидрологическому районированию  территория Браславского района относится  к Западно-Двинскому гидрологическому району, его западному подрайону  и находится в бассейне реки Западной Двины и ее левого притока реки Дисны.

Гидрографическая  сеть в районе развита хорошо, представлена в основном небольшими реками, ручьями, мелиоративными каналами, а также  множеством крупных и мелких озер. Основными водоприемниками на данной территории являются река Друйка в  центральной и северной части  района и река Янка в южной части. Реки на территории района принадлежат к равнинному типу, характеризуются небольшим уклоном (0,0008–0,0002%) и незначительной скоростью течения (0,05 – 0,5 м/сек). Характеристика основных рек протекающих на данной территории приведена в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Характеристика  основных рек Браславского района [10]

Продолжение таблицы 2.1

Браславщину по праву называют «Краем голубых озёр». Их на Браславщине насчитывается около 300. Наиболее крупные описаны в таблице 2.2. Они занимают около 10 % площади района. По своим географическим связям озёра Браславского района объединены в три крупные группы: Браславская, часть Обстерновской и Богинская.

Озера располагаются  по всему району и лежат в пределах Браславской возвышенности и  на окраинах Полоцкой низины на высоте 130 – 170 м. Рельеф отличается сохранностью ледниковых и озерно-ледниковых форм. По максимальным глубинам озёра подразделяются на глубокие (максимальная глубина свыше 25 м), среднеглубокие (15-25 м), неглубокие (5-15 м), мелководные (до 5 м).

Особое своеобразие  рельефу придают озерные котловины  различных типов: ложбинные, подпрудные, термокарстовые, эворзионные, сложные. К  наиболее значительной группе озер – ложбинным озерам – относятся  Рака, Опса, Даубле, Оболе и др. Среди подпрудных выделяются Дривяты, Буже, Савонар, Погоща и многие другие. Многочисленную группу составляют озёра термокарстового происхождения (Ельно, Рожево, Мизеришки, Ильменок). Сложные котловины, как правило, имеют озера больших размеров (Ричи, Снуды, Струсто); в эворзионных лежат глубокие водоемы (Волосо).[4]

В зависимости  от типа котловин озёра характеризуются разными морфологическими параметрами, а, следовательно, только им присущим термическим, газовым и гидрохимическим режимами и степенью развития жизни (табл. 2.3). Озера ложбинного типа отличаются небольшими площадями водного зеркала (1,64—0,45 км²), значительными максимальными (25,8—17,0 м) и средними глубинами. Надводные склоны высокие, крутые, редко пологие, сложены моренными суглинками и супесями.