Мониторинг качества вод

Министерство образования  и науки РФ

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный  федеральный университет им. М.К. Аммосова»

Институт естественных наук

Кафедра экологии

 

 

 

 

Реферат по дисциплине:

«Охрана вод и  рациональное использование ресурсов»

на тему: «Мониторинг  качества вод»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнили: студенты группы ПП-11

Иванова Наталья

Ефимов Гавриил

Садовников Егор

Кириллин Владимир

Семенов Тимур

Проверил: Ядрихинский И.В.

 

 

 

 

 

 

 

Якутск 2013 г.

Оглавление

Введение 3

1. Организация мониторинга водных объектов РФ 5

1.1.Программы  контроля состояния водных объектов  РФ 9

1.2. Методы  и приборы контроля качества  воды водоёмов РФ 10

1.3. Методика расчёта основных показателей качества воды 12

2. Классификация водных объектов. Поверхностные водные объекты 14

2.1.Факторы  воздействия на водные объекты 14

2.2.Предельно допустимые концентрации 17

3. Пункты контроля качества воды 18

3.1 Расположение  створов в пунктах контроля  качества воды 18

Заключение 20

Список использованной литературы 21

 

 

Введение

 

Контроль качества воды является актуальной задачей.

Вряд ли стоит много  говорить о важности проблемы качества питьевой воды. Однако, только по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ежегодно в мире из-за низкого  качества воды умирает около 5 млн. человек. Инфекционная заболеваемость населения, связанная с водоснабжением, достигает 500 млн. случаев в год.

Это даёт основание назвать  проблему водоснабжения доброкачественной  водой в достаточном количестве одной из главных проблем человечества.

Более того, в мировой  практике доступность и качество питьевой воды являются одной из главных  составляющих в оценке экологического благополучия любого региона.

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.

Целью данного реферата 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.

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. Рассмотреть нормативные документы в области мониторинга и охраны водных объектов РФ.

 

1. Организация мониторинга водных  объектов РФ

 

Государственный мониторинг водных объектов представляет собой  организационно-техническую систему  регулярных наблюдений, оценки и прогнозирования  состояния водных объектов под воздействием природных и антропогенных факторов.

Целью мониторинга  водныхобъектов является создание информационного обеспечения управления Государственным водным фондом в части рационального использования водных объектов и охраны вод от загрязнения и истощения, а также предотвращения вредного воздействия вод (с учетом их взаимодействия с другими компонентами окружающей среды) и сохранения благоприятной для жизнедеятельности человека среды обитания.

В соответствии с указанной  целью Государственный мониторинг водных объектов выполняет следующие функции:

1 Проведение наблюдений, измерение, регистрация и первичная  обработка и обобщение показателей,  характеризующих состояние водных  объектов, источников антропогенного  воздействия на эти объекты  и использования водных ресурсов;

2)Оценка состояния водных объектов и контроль над соответствием его показателей требованиям нормативов и стандартов;

3) Прогнозирование изменения состояния водных объектов;

4) Создание и ведение информационных баз данных, обеспечивающих оценку состояния водных объектов и прогнозирование его изменения, а также информационное обеспечение запросов о состоянии водных объектов;

5) Информирование населения и общественности России об основных показателях экологической обстановки и предупреждение об опасных изменениях в ней;

6) Обеспечение участия Российской Федерации в международных системах экологического мониторинга.

Мониторинг водных объектов взаимодействует с системами  Государственного учета вод (ГУВ) и  Государственного водного кадастра (ГВК). Правовой основой ведения Государственного мониторинга водных объектов является Водный Кодекс Российской Федерации, а  также соответствующие положения "Закона Российской Федерации "О  недрах" и Закон Российской Федерации "Об охране окружающей среды".

Мониторинг водных объектов является составной частью Единой Государственной  Системы Экологического Мониторинга (ЕГСЭМ), разрабатываемой в соответствии с Постановлением Совета Министров - Правительства Российской Федерации  от 24 ноября 1993 года №1229 "О создании Единой Государственной Системы  Экологического Мониторинга".

 

К объектам мониторинга водных объектов относятся:

1) Природные водные объекты;

2) Искусственные водные  объекты;

3) Источники антропогенного  воздействия;

 

К природным водным объектам относятся:

1) Поверхностные водные  объекты суши – реки, озера,  ручьи, болота;

2) Подземные водные объекты  – бассейны и месторождения  подземных вод, водоносные горизонты;

3) Морские воды.

 

К искусственным водным объектам относятся:

1. Пруды;
2. Каналы;
3. Водохранилища.

 

К источникам антропогенных  воздействий на водные объекты относятся:

1) Источники поступления  в водные объекты токсических  и вредных веществ;

2) Источники, приводящие  к изменению естественного режима  водных объектов;

3) Источники, связанные  с изменением состояния водных  объектов (изъятие и поступление  использованных или переброшенных  из других бассейнов вод).

 

Создание мониторинга  водных объектов осуществляется на основе территориально-ведомственного принципа, предусматривающего максимальное использование  возможностей существующих ведомственных  систем мониторинга водных объектов и источников антропогенного воздействия  на них. Создание и функционирование мониторинга водных объектов базируется на едином организационном, техническом, информационном, методологическом и  метрологическом подходе, обеспечивающем взаимодействие этих систем.

С учетом установленного Правительством распределения функций между  федеральными органами исполнительной власти, целей и задач мониторинга  водных объектов, видов водных объектов, в систему Государственного мониторинга  водных объектов выделяются следующие  базисные функциональные подсистемы:

– Мониторинг поверхностных  вод суши и морской среды (Росгидромет);

– Мониторинг подземных  вод (Государственная геологическая  служба);

–Мониторинг использования  вод и водохозяйственных систем (Государственная водная служба).

Указанные федеральные органы исполнительной власти и их территориальные  подразделения осуществляют координацию  деятельности соответствующих отраслевых, ведомственных и объектовых служб  мониторинга, выполняющих работы в рамках перечисленных базисных функциональных подсистем, а также сбор и обобщение данных. В этом аспекте указанные подсистемы на информационном уровне взаимодействуют с другими подсистемами ЕГСЭМ:

– Воздействия факторов среды обитания на состояние здоровья населения - Госкомсанэпиднадзор;

– Наблюдений за биологическими ресурсами поверхностных вод  суши и морей - Роскомрыболовство;

– Источников антропогенного воздействия - Минприроды, а также  отраслевые министерства и ведомства;

– Наблюдений за почвами  и стоком с сельскохозяйственных территорий - Минсельхозпрод.

В рамках ЕГСЭМ осуществляется также взаимодействие системы мониторинга  водных объектов с подсистемами:

– Картографического и  геодезического обеспечения (Роскартографии);

– Метрологического обеспечения  измерений (Госстандарт);

– Аэрокосмических средств  и систем наблюдений (Минобороны Росгидромет);

– Наблюдений и лабораторного  контроля МЧС РФ;

– Связи и коммуникаций.

 

Конкретный механизм функционирования мониторинга водных объектов определяется Положением, утвержденным Правительством Российской Федерации, в котором  определяются компетенция, права и  обязанности федеральных органов  исполнительной власти субъектов федерации, предприятий и организаций, осуществляющих функционирование системы, порядок  сбора, обработки и представления  информации, ведения специализированных и создание интегрированного банка  данных.

Мониторинг водных объектов осуществляется на федеральном, региональном (бассейновом), территориальном и  локальном (объектном) уровнях.

 

На федеральном  уровне мониторинг водных объектов осуществляется федеральными информационно-аналитическими центрами базисных подсистем и выполняет следующие функции:

○ Обобщение информации о состоянии водных объектов России, поступающей от бассейновых (региональных) и территориальных организаций;

○ Контроль достоверности  и качества данных, получаемых на всех уровнях мониторинга водных объектов;

○ Обеспечение соответствующей  информацией федеральных органов  управления для подготовки и принятия решений в области водообеспечения  населения и народного хозяйства, охраны и восстановления водных объектов, предотвращения вредного воздействия вод и обеспечения экологической безопасности;

○ Организация разработки, корректировки, развития и конт роля реализации федеральных программ мониторинга, согласование и утверждение территориальных  программ;

○ Обеспечение информационного  взаимодействия между подсистемами Мониторинга водных объектов на федеральном  уровне и согласование состава данных информационного взаимообмена на федеральном  уровне.

 

На региональном уровне мониторинг водных объектов выполняет следующие функции:

○ Обеспечение сбора, обработки  и обобщения информации, поступающей  от территориальных организаций;

○ Передача обобщенных по регионам данных на федеральный уровень;

○ Разработка региональных (бассейновых) программ мониторинга;

○ Информирование населения  и общественности региона об экологическом  состоянии водных объектов, опасных  явлениях на водотоках и водоемах;

○ Обеспечение информационного  взаимодействия между подсистемами мониторинга водных объектов на региональном уровне.

Мониторинг водных объектов на локальном (объектном) уровне осуществляется специальной службой, создаваемой  на этом объекте по решению территориального органа власти совместно с одним  из федеральных ведомств базисных подсистем, и выполняет следующие функции:

○ Проведение наблюдений, измерение, регистрация и обработка данных;

○ Передача данных на территориальный (региональный, федеральный) уровень;

○ Оценка состояния водного  объекта;

○ Информирование населения  и органов исполнительной власти в случае возникновения экологически опасных ситуаций.

 

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

 

1.1.Программы контроля  состояния водных объектов РФ

 

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

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

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

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

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

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

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

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

Полная: 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.2. Методы и приборы  контроля качества воды водоёмов  РФ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

1.3. Методика расчёта основных  показателей качества воды

 

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

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

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

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

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

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

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

 

2. Классификация водных объектов. Поверхностные водные объекты

 

Согласно Водному кодексу  РФ водные объекты в зависимости  от физико-географических, гидрорежимных  и других признаков подразделяются на:

-   поверхностные водные  объекты;

-   внутренние морские  воды;

-   территориальное  море Российской Федерации;

-   подземные водные  объекты.

Нас интересуют поверхностные водные объекты – это постоянное или временное сосредоточение вод на поверхности суши в формах ее рельефа, имеющее границы, объем и черты водного режима.

Поверхностные водные объекты  состоят из поверхностных вод, дна  и берегов.

Поверхностные водные объекты  подразделяются на:

Поверхностные водотоки – поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии непрерывного движения.

К поверхностным водотокам  относятся реки и водохранилища  на них, ручьи, каналы межбассейнового  перераспределения и комплексного использования водных ресурсов.

Поверхностные водоемы – поверхностные водные объекты, воды которых находятся в состоянии замедленного водообмена.

К поверхностным водоемам относятся озера, водохранилища, болота и пруды.