close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Демидова Ольга Вячеславовна. Экологическое состояние, охрана и использование водных ресурсов Ливенского района Орловской области

код для вставки
3
АННОТАЦИЯ
Выпускная квалификационная работа изложена на 75 страницах
машинописного текста и состоит из введения, трех глав, заключения, списка
литературы. Работа включает 6 таблиц, 3 рисунка, список литературы – 52
источника.
Ключевые
слова:
экологическое
состояние,
поверхностные
воды,
подземные воды, реки, Ливенский район, Орловская область, загрязнение,
состояние вод, показатели качества, гидрохимические показатели, контроль
качества, охрана водных ресурсов, мониторинг, антропогенное воздействие.
Тема: Экологическое состояние, охрана и использование водных ресурсов
Ливенского района Орловской области.
Предмет исследования: показатели экологического состояния вод.
Цель
исследования:
провести
анализ
экологического
состояния,
особенностей использования и охраны водных ресурсов Ливенского района
Орловской области.
Для достижения поставленной цели использовались следующие методы:
анализ экологической литературы, монографических материалов, учебнометодической, методической и правовой документации; анализ, сравнение,
наблюдение, статистические методы.
В ходе исследования были изучены основные источники антропогенного
воздействия на поверхностные и подземные воды Ливенского района Орловской
области,
проведён
анализ
химического
состава
и
проведена
оценка
экологического состояния вод реки Сосна. Результаты исследования нашли
отражение в научном докладе на студенческой конференции, проводимой в
рамках «Недели науки 2018» в институте естественных наук и биотехнологии
ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева».
Данная работа может быть использована для разработки мер по
обеспечению экологического мониторинга и контроля физико-химических
параметров поверхностных вод Ливенского района Орловской области, а также
4
других
водных
объектов
на
региональном
уровне,
для
водоохранной деятельности на территории Орловской области.
оптимизации
5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..7
ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ……….10
1.1 Экологические функции водных ресурсов……………………………….......10
1.2 Основные источники загрязнения водных ресурсов………………………...12
1.3 Организация мониторинга водных объектов…………………….……....…...22
1.4 Правовые основы охраны водопользования и рационального использования
природных вод на территории РФ………………………………………………...29
1.5 Нормирование качества воды………………………………………………….33
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………….40
2.1. Особенности мониторинга водных объектов………………………………..40
2.2 Физико-химические методы анализа воды…………………………………...44
2.2.1 Общая характеристика физико-химических методов анализа воды……..44
2.2.2 Определение массовой концентрации железа общего в воде……………..46
2.2.3 Определение массовой концентрации нефтепродуктов в воде…………...47
2.2.4 Определение массовой концентрация нитратов в водах…………………..48
2.2.5 Определение массовой концентрация нитритов в водах…………………..48
2.2.6 Определение массовой концентрация азота аммонийного в водах……….49
2.2.7 Определение массовой концентрация меди в водах……………………….50
2.2.8 Определение массовой концентрация сульфатов в водах…………………50
2.2.9 Определение массовой концентрация фосфатов в водах………………….51
2.2.10 Определение ХПК в водах………………………………………………….51
2.2.11 Определение БПК-5 в водах………………………………………………..51
2.3 Методы и приборы контроля качества воды водоёмов РФ………………….52
2.4 Оценка состояния вод по интегральным показателям качества…………….53
Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ОХРАНА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ЛИВЕНСКОГО РАЙОНА ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ...58
3.1. Общая характеристика водных ресурсов Ливенского района Орловской
области………………………………………………………………………………58
6
3.2 Использование поверхностных и подземных вод в Ливенском районе……62
3.3. Оценка экологического состояния вод реки Сосна на территории
Ливенского района…………………………………………………………………63
3.4. Мероприятия по охране и рациональному использованию водных ресурсов
Ливенского района…………………………………………………………………67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………71
7
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Охрана окружающей среды представляет собой
весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности,
инженерно–технические работники практически всех специальностей, которые
связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на
промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения
в основном воздушной и водной среды.
Вода
является
важнейшим
компонентом
окружающей
среды,
возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом. Она
используется и охраняется как основа жизни и деятельности народов,
проживающих
экономическое,
на
территории
социальное,
Российской
экологическое
Федерации,
благополучие
обеспечивает
населения,
существование животного и растительного мира.
Рост промышленного и сельскохозяйственного производства, увеличение
количества городов и численности населения привели к значительному
увеличению объемов потребляемой воды, загрязнению, истощению и засорению
вод.
В жизни современного общества, важное значение, приобретает проблема
рационального использования и охраны водных ресурсов. В целях разработки
мер по охране водных объектов организуется и проводится мониторинг ресурсов
поверхностных и подземных вод. Орловская область пронизана густой сетью
рек, которые относятся к трем бассейнам: Волги, Дона и Днепра. Их воды
используются в различных хозяйственных целях, для рекреации, а также
становятся коллекторами поверхностных стоков как со стороны поселений, так
и сельскохозяйственных объектов.
Растущая антропогенная нагрузка на водные ресурсы на локальном
уровне, в частности в пределах города Ливны и Ливенского района Орловской
области изучена крайне слабо. Необходимо осуществление мониторинга
экологического состояния водных ресурсов района. Поэтому выбранная нами
8
тема выпускной квалификационной работы является актуальной.
Предмет исследования: показатели экологического состояния вод.
Объект исследования: поверхностные и подземные воды Ливенского
района Орловской области.
Цель
исследования:
провести
анализ
экологического
состояния,
особенностей использования и охраны водных ресурсов Ливенского района
Орловской области.
Задачи исследования:
1) изучить состояние исследуемой проблемы в научной, учебной, научнометодической и правовой литературе;
2) изучить состояние водных ресурсов Ливенского района;
3) выявить
основные
источники
антропогенного
воздействия
на
поверхностные и подземные воды Ливенского района;
4) провести анализ загрязнения вод реки Сосна в пределах Ливенского
района Орловской области;
5) оценить степень загрязнения реки Сосна в пределах Ливенского района
Орловской области;
6) предложить рекомендации по охране и улучшению экологического
состояния поверхностных вод в пределах Ливенского района Орловской
области.
Методы
исследования:
анализ
экологической
литературы,
монографических материалов, учебно-методической, методической и правовой
документации; анализ, сравнение, наблюдение, статистические методы.
Методы
исследования:
анализ
экологической
литературы,
монографических материалов, учебно-методической, методической и правовой
документации; анализ, сравнение, наблюдение, методы химического анализа,
расчетные методы.
Теоретическая
значимость:
проанализирован
большой
объем
специальной литературы, материалы выпускной квалификационной работы
могут быть использованы для изучения экологического состояния окружающей
9
среды при воздействии источников загрязнения на поверхностные воды
Орловской области.
По теме исследования был подготовлен доклад на
студенческую конференцию, проводимую в рамках «Недели науки 2018» в
институте естественных наук и биотехнологии ФГБОУ ВО «Орловский
государственный университет имени И.С. Тургенева».
Практическая
значимость:
полученные
результаты
могут
быть
использованы для разработки мер по обеспечению экологического мониторинга
и контроля физико-химических параметров поверхностных вод Ливенского
района Орловской области, а также других водных объектов на региональном
уровне для оптимизации водоохраной деятельности на территории Орловской
области.
10
ГЛАВА 1. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
1.1 Экологические функции водных ресурсов
Водные запасы на Земле огромны, они образуют гидросферу - одну из
мощных сфер нашей планеты. Гидросфера, литосфера, атмосфера и биосфера
взаимосвязаны, проникают одна в другую и находятся в постоянном, тесном
взаимодействии. Все сферы в своём составе имеют воду. Водные ресурсы
слагаются из статических (вековых) запасов и возобновляемых ресурсов.
Гидросфера объединяет Мировой океан, моря, реки и озера, болота, пруды,
водохранилища, полярные и горные ледники, подземные воды, почвенную влагу
и пары атмосферы.
Водная оболочка земного шара - океаны, моря, реки, озера - называется
гидросферой. Она покрывает 70,8% земной поверхности. Объем гидросферы
достигает 1370,3 млн. км3, что составляет 1/800 общего объема планеты, 96,5%
гидросферы сосредоточено в океанах и морях, 1,74% - в полярных и горных
ледниках и лишь 0,45% - в пресных водах - реках, болотах и озерах [2].
Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные
воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 338 млн. км3 около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361
млн. км2. Она примерно в 2,4 раза больше площади территории суши,
занимающей 149 млн. км2. Вода в океане соленая, причем большая ее часть
(более 1 млрд. км3) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру,
примерно равную 3,7С. Заметные различия в солености и температуре
наблюдаются в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в
средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно
уменьшается на глубине 50-60 метров [48].
По территории России протекает свыше 120 тыс. рек длиной более 10км и
общей протяженностью свыше 2,3 млн км. Около 90% годового речного стока
России приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов и лишь
8 % - на бассейны Каспийского и Азовского морей. Однако именно в бассейнах
11
этих морей проживает более 80% населения России, сосредоточена основная
часть хозяйственной инфраструктуры [26]. В социально-экономическом
развитии любой страны из поверхностных пресных вод речной сток имеет
приоритетное значение. По объему речного стока Россия стоит на втором месте
после Бразилии. Реки являются основой водного фонда. Почти 65% крупных
городов России (Москва, С.-Петербург, Нижний Новгород, Екатеринбург, Пермь
и др.) используют для питьевых и технических нужд поверхностные, в основном
речные воды [9].
В России насчитывается более 2 млн. пресных и соленых озер. Среди них
самое глубокое пресноводное озеро Байкал и наибольший по площади
замкнутый солоноватый водоем Каспийское море. Основная часть ресурсов
озерных пресных вод сосредоточена в озерах: Байкал (23 тыс. км³, или 20%
мировых и 90% национальных запасов), Ладожское (903 км³), Онежское (285
км³), Чудско-Псковское (35,2 км³) [27].
В крупнейших водохранилищах России находится около 450 кмЗ пресной
воды.
Ледники
являются
существенным
аккумулятором
воды,
они
сосредоточены в основном в при полюсных районах: в Антарктиде, на
арктических островах, в том числе российского сектора Арктики, и в горных
районах.
Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и
пресными;
существующие
геотермальные
воды
имеют
повышенную
температуру (более 30С.). Для производственной деятельности человечества и
его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой
составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая
ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая
часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах,
находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой
речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. км3. Кроме того, может
использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. км3. К сожалению, большая
12
часть речного стока в России, составляющая около 5000 км3, приходится на
малоплодородные и малозаселенные северные территории. При отсутствии
пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду,
производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим
перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими
отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма
энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в
использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или
их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим
пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам
разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно
вдвое менее энергоемким по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией [16].
1.2 Основные источники загрязнения водных ресурсов
Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется
сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих
качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также
негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов [47].
Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством
регулирования деятельности как стационарных, так и других источников
загрязнения.
На
территории
России
практически
все
водоемы
подвержены
антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает
нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества
поверхностных вод выявили тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно
увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения воды (более 10
ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных
объектов (свыше 100 ПДК).
Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия
черной
и
цветной
металлургии,
химической
и
нефтехимической
промышленности, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности [48].
13
Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в
водоемы
патогенных
микроорганизмов.
Имеет
место
также
тепловое
загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.
Загрязняющие вещества условно можно разделить на несколько групп. По
физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворимые
примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические,
бактериальные и биологические [8].
Степень
опасности
сноса
пестицидов
в
период
обработки
сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы
препарата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше.
При авиаобработке препарат может сноситься потоками воздуха на сотни метров
и осаждаться на необработанной территории и поверхности водоемов [31].
Практически все поверхностные источники водоснабжения в последние
годы подвергаются воздействию вредных антропогенных загрязнений, особенно
такие реки, как Волга, Дон, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь и другие реки
Сибири и Дальнего Востока. 70% поверхностных вод и 30% подземных потеряли
питьевое значение и перешли в категории загрязненности – «условно чистая» и
«грязная» [36]. Практически 70% населения РФ употребляют воду, не
соответствующую ГОСТу «Вода питьевая».
За последние 10 лет объемы финансирования водохозяйственной
деятельности в России сокращены в 11 раз. В результате этого ухудшились
условия водообеспечения населения [36].
Нарастают процессы деградации поверхностных водных объектов за счет
сбросов в них загрязненных сточных вод предприятиями и объектами жилищнокоммунального хозяйства, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной,
мясной,
лесной,
деревообрабатывающей
и
целлюлозно-бумажной
промышленности, а также черной и цветной металлургии, сбора коллекторнодренажных вод с орошаемых земель, загрязненных ядохимикатами и
пестицидами.
Возрастает загрязнения подземных вод, используемых для водоснабжения.
14
В РФ выявлено около 1200 очагов загрязнения подземных вод, из которых 86%
расположены в европейской части. Ухудшение качества воды отмечено в 76
городах и поселках, на 175 водозаборах. Многие подземные источники, особенно
обеспечивающие крупные города Центрального, Центрально-Ченоземного,
Северо-Кавказского и других районов, сильно истощены, о чем свидетельствует
снижение санитарного уровня воды, местами достигающее десятков метров.
Суммарный расход загрязненных вод на водозаборах составляет 5-6% от
общего количества подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого
водоснабжения.
На территории России обнаружено около 500 участков, где подземные
воды загрязнены сульфатами, хлоридами, соединениями азота, меди, цинка,
свинца, кадмия, ртути, уровни содержания, которые в десятки раз превышают
ПДК.
Из-за
повышенного
загрязнения
водоисточников
традиционно
применяемые технологии обработки воды в большинстве случаев недостаточно
эффективны. На эффективность водоподготовки отрицательно влияет дефицит
реагентов
и
низкий
уровень
оснащенности
водопроводных
станций,
автоматикой и приборами контроля. Положение усугубляется тем, что 40%
внутренних поверхностей трубопроводов поражены коррозией, покрыты
ржавчиной, следовательно, при транспортировке качество воды дополнительно
ухудшается [20].
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного
оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и
производственных
зданий,
обеспечивающих
необходимый
санитарно-
гигиенические условия труда, быта и отдыха населения. Системы водоотведения
и очистки состоят из комплекса оборудования, сетей и сооружений,
предназначенных для приема и удаления по трубопроводам бытовых
производственных и атмосферных сточных вод, а также для их очистки и
обезвреживания перед сбросом в водоем или утилизацией [19].
Объектами водоотведения являются здания различного назначения, а
15
также вновь строящиеся, существующие и реконструируемые города, поселки,
промышленные предприятия, санитарно-курортные комплексы и т.п.
Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные
или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их
первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды,
стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в
результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц [1].
В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды
подразделяются на три основные категории:

бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных,
столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от
бытовых помещений и промышленных предприятий);

производственные (воды, использованные в технологических
процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к
этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при
добыче полезных ископаемых);

атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся
воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей) [1].
В практике используется также понятие городских сточных вод, которые
представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые,
производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и
раздельно. Наиболее широкое распространение получили общесплавные и
раздельные системы водоотведения [6]. При общесплавной системе все три
категории сточных вод отводятся по одной общей сети труб и каналов за пределы
городской территории на очистные сооружения. Раздельные системы состоят из
нескольких сетей труб и каналов: по одной из них отводятся дождевые и
незагрязненные производственные сточные воды, а по другой или по нескольким
сетям - бытовые и загрязненные производственные сточные воды [25].
Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси,
содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые
16
находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Степень
загрязнения сточных вод оценивается концентрацией, т.е. массой примесей в
единицу объема мг/л или г/куб.м. Состав сточных вод регулярно анализируется
[6]. Проводятся санитарно-химические анализы по определению величины ХПК
(общая концентрация органических веществ); БПК (концентрация органических
соединений, окисляемых биологическим путем); концентрация взвешенных
веществ;
активной
реакции
среды;
интенсивности
окраски;
степени
минерализации; концентрации биогенных элементов (азота, фосфора, калия) и
др. Наиболее сложны по составы сточные воды промышленных предприятий. На
формирование производственных сточных вод влияет вид перерабатываемого
сырья, технологический процесс производства, применяемые реагенты,
промежуточные изделия и продукты, состав исходной воды, местные условия и
др. Для разработки рациональной схемы водоотведения и оценки возможности
повторного использования сточных вод изучается состав и режим водоотведения
не только общего стока промышленного предприятия, но также сточных вод от
отдельных цехов и аппаратов [24].
Помимо определения основных санитарно-химических показателей в
производственных сточных водах определяются концентрации специфических
компонентов,
содержание
которых
регламентом
производства
и
предопределяется
номенклатурой
технологическим
применяемых
веществ.
Производственные сточные воды делятся на две основные категории:
загрязненные и незагрязненные (условно чистые) [7].
Загрязненные производственные сточные воды подразделяются на три
группы.
1.
Загрязненные
(предприятия
угледобывающей
преимущественно
металлургической,
промышленности;
минеральными
машиностроительной,
заводы
по
примесями
рудо-
производству
и
кислот,
строительных изделий и материалов, минеральных удобрений и др.)
2.
Загрязненные
преимущественно
органическими
примесями
(предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной,
17
микробиологической, химической промышленности; заводы по производств
каучука, пластмасс и др.)
3. Загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия
нефтедобывающей,
нефтеперерабатывающей,
текстильной,
легкой,
фармацевтической промышленности; заводы по производству сахара, консервов,
продуктов органического синтеза и др.).
Кроме вышеуказанных 3 групп загрязненных производственных сточных
вод имеет место сброс нагретых вод в водоем, что является причиной так
называемых тепловых загрязнений.
Производственные сточные воды могут различаться по концентрации
загрязняющих
веществ,
по
степени
агрессивности
и
т.д.
Состав
производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что
вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и
эффективного метода очистки в каждом конкретном случае. Получение
расчетных параметров и технологических регламентов обработки сточных вод и
осадка требуют весьма продолжительных научных исследований, как в
лабораторных, так и полупроизводственных условиях.
Количество производственных сточных вод определяется в зависимости от
производительности предприятия по укрупненным нормам водопотребления и
водоотведения
для
различных
отраслей
промышленности.
Норма
водопотребления - это целесообразное количество воды, необходимого для
производственного
процесса,
установленная
на
основании
научно
обоснованного расчета или передового опыта. В укрупненную норму
водопотребления входят все расходы воды на предприятии. Нормы расхода
производственных сточных вод применяют при проектировании вновь
строящихся
и
реконструкции
действующих
систем
водоотведения
промышленных предприятий. Укрупненные нормы позволяют дать оценку
рациональности использования воды на любом действующем предприятии.
В составе инженерных коммуникаций промышленного предприятия, как
правило, имеется несколько водоотводящих сетей. Незагрязненные нагретые
18
сточные воды поступают на охладительные установки (брызгальные бассейны,
охладительные пруды), а затем возвращаются в систему оборотного
водообеспечения [18].
Загрязненные сточные воды поступают на очистные сооружения, а после
очистки часть обработанных сточных вод подается в систему оборотного
водообеспечения в те цеха, где ее состав удовлетворяет нормативным
требованиям.
Эффективность
предприятиях
оценивается
использования
такими
воды
на
показателями,
промышленных
как
количество
использованной оборотной воды, коэффициентом ее использования и процентом
ее потерь. Для промышленных предприятий составляется баланс воды,
включающий расходы на различные виды потерь, сбросы и добавление
компенсирующих расходов воды в систему [9].
Проектирование
вновь
строящихся
и
реконструируемых
систем
водоотведения населенных пунктов и промышленных предприятий должно
осуществляться на основе утвержденных в установленном порядке схем
развития и размещения отрасли народного хозяйства, отраслей промышленности
и схем развития и размещения производительных сил по экономическим
районам. При выборе систем и схем водоотведения должна учитываться
техническая, экономическая и санитарная оценки существующих сетей и
сооружений, предусматриваться возможность интенсификации их работы.
При выборе системы и схемы водоотведения промышленных предприятий
необходимо учитывать:
1)
требования
к
качеству
воды,
используемой
в
различных
вод
отдельных
технологических процессах;
2)
количество,
производственных
состав
цехов
и
и
свойства
предприятия
в
сточных
целом,
а
также
режимы
водоотведения;
3) возможность сокращения количества загрязненных производственных
сточных вод путем рационализации технологических процессов производства;
4) возможность повторного использования производственных сточных вод
19
в системе оборотного водообеспечения или для технологических нужд другого
производства, где допустимо применять воды более низкого качества;
5) целесообразность извлечения и использования веществ, содержащихся
в сточных водах;
6) возможность и целесообразность совместного отведения и очистки от
сточных вод нескольких близко расположенных промышленных предприятий, а
также возможность комплексного решения очистки сточных вод промышленных
предприятий и населенных пунктов;
7) возможность использования в технологическом процессе очищенных
бытовых сточных вод;
8)
возможность
и
целесообразность
использования
бытовых
и
производственных сточных вод для орошения сельскохозяйственных и
технических культур;
9) целесообразность локальной очистки сточных вод отдельных цехов
предприятия;
10) самоочищающую способность водоема, условия сброса в него сточных
вод и необходимую степень их очистки;
11) целесообразность применения того или иного метода очистки.
При вариантном проектировании водоотводящих систем и очистных
сооружений на основании технико-экономических показателей принимается
оптимальный вариант [35].
В результате сброса сточных вод изменяются физические свойства воды
(повышается температура, уменьшается прозрачность, появляются окраска,
привкусы, запахи); на поверхности водоема появляются плавающие вещества, а
на дне образуется осадок; изменяется химический состав воды (увеличивается
содержание органических и неорганических веществ, появляются токсичные
вещества, уменьшается содержание кислорода, изменяется активная реакция
среды и др.); изменяется качественный и количественный бактериальный состав,
появляются болезнетворные бактерии. Загрязненные водоемы становятся
непригодными для питьевого, а часто и для технического водоснабжения;
20
теряют рыбохозяйственное значение и т.д.
Общие условия выпуска сточных вод любой категории в поверхностные
водоемы определяются народнохозяйственной их значимостью и характером
водопользования. После выпуска сточных вод допускается некоторое ухудшение
качества воды в водоемах, однако это не должно заметно отражаться на его
жизни и на возможности дальнейшего использования водоема в качестве
источника водоснабжения, для культурных и спортивных мероприятий,
рыбохозяйственных целей.
Наблюдение за выполнением условий спуска производственных сточных
вод в водоемы осуществляется санитарно-эпидемиологическими станциями и
бассейновыми управлениями.
Нормативы качества воды водоемов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования устанавливают качество воды для водоемов по двум
видам водопользования: к первому виду относятся участки водоемов,
используемые
в
качестве
источника
для
централизованного
или
нецентрализованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для
водоснабжения предприятий пищевой промышленности; ко второму виду участки водоемов, используемые для купания, спорта и отдыха населения, а
также находящиеся в черте населенных пунктов [44].
Отнесение водоемов к тому или иному виду водопользования проводится
органами Государственного санитарного надзора с учетом перспектив
использования водоемов.
Приведенные в правилах нормативы качества воды водоемов относятся к
створам, расположенным на проточных водоемах на 1 км выше ближайшего по
течению
пункта
водопользования,
а
на
непроточных
водоемах
и
водохранилищах на 1 км в обе стороны от пункта водопользования.
Большое внимание уделяется вопросам предупреждения и устранения
загрязнений прибрежных районов морей. Нормативы качества морской воды,
которые должны быть обеспечены при спуске сточных вод, относятся к району
водопользования в отведенных границах и к створам на расстоянии 300 м в
21
стороны от этих границ [8]. При использовании прибрежных районов морей в
качестве приемника производственных сточных вод содержание вредных
веществ в море не должно превышать ПДК, установленные по санитарнотоксикологическому, общесанитарному и органолептическому лимитирующим
показателям вредности. При этом требования к спуску сточных вод
дифференцированы применительно к характеру водопользования. Море
рассматривается
не
как
источник
водоснабжения,
а
как
лечебный
оздоровительный, культурно бытовой фактор.
Поступающие в реки, озера, водохранилища и моря загрязняющие
вещества вносят значительные изменения в установившийся режим и нарушают
равновесное состояние водных экологических систем. В результате процессов
превращения загрязняющих водоемы веществ, протекающих под воздействием
природных факторов, в водных источниках происходит полное или частичное
восстановление их первоначальных свойств. При этом могут образовываться
вторичные продукты распада загрязнений, оказывающих отрицательно влияние
на качество воды.
В связи с тем, что в сточных водах промышленных предприятий могут
содержаться специфические загрязнения, их спуск в городскую водоотводящую
сеть ограничен рядом требований [10]. Выпускаемые в водоотводящую сеть
производственные сточные воды не должны: нарушать работу сетей и
сооружений; оказывать разрушающего воздействия на материал труб и элементы
очистных сооружений; содержать более 500мг/л взвешенных и всплывающих
веществ; содержать вещества, способные засорять сети или отлагаться на
стенках труб; содержать горючие примеси и растворенные газообразные
вещества, способные образовывать взрывоопасные смеси; содержать вредные
вещества, препятствующие биологической очистке сточных вод или сбросу в
водоем; иметь температуру выше 40º С. Производственные сточные воды не
удовлетворяющие этим требованиям, должны предварительно очищаться и лишь
после этого сбрасываться в городскую водоотводящую сеть [11, 43].
22
1.3 Организация мониторинга водных объектов
Водным кодексом РФ установлено, что водные ресурсы — это запасы
поверхностных и подземных вод, находящихся в водных объектах, которые
используются или могут быть использованы. Водные объекты - природные или
искусственные водоемы, водотоки либо иные объекты, постоянное или
временное сосредоточение вод в которых имеются характерные формы и
признаки водного режима.
Под мониторингом водных объектов понимается система непрерывного
(текущего) и комплексного отслеживания состояния водных ресурсов, контроля
и
учета
количественных
и
качественных
характеристик
во
времени,
взаимообусловленного воздействия и изменения потребительских свойств, а
также
система
прогноза
сохранения
и
развития
в
разных
режимах
использования. Мониторинг осуществляется на всех водных объектах,
находящихся
Российской
в
федеральной
Федерации,
собственности,
собственности
собственности
муниципальных
субъектов
образований,
собственности физических лиц, юридических лиц [22].
Ведение мониторинга водных объектов регулируется следующими
нормативными документами:
•
Водным кодексом Российской Федерации от 03.06.2006г., №74-Ф3;
•
Положением об осуществлении государственного мониторинга
водных объектов, утвержденным Постановлением Правительства РФ от 10.04.
2007 г. № 219.
Мониторинг
водных
объектов
является
частью
государственного
мониторинга окружающей среды.
Цели мониторинга водных ресурсов:
•
своевременное выявление и прогнозирование развития негативных
процессов, влияющих на качество воды в водных объектах и их состояние,
разработка и реализация мер по предотвращению негативных последствий этих
процессов;
•
оценка эффективности осуществляемых мероприятий по охране
23
водных объектов;
• информационное обеспечение управления в области использования и
охраны водных объектов, в том числе для государственного контроля и надзора
за использованием и охраной водных объектов.
Основными задачами мониторинга являются:
• регулярные
наблюдения
за
состоянием
водных
объектов,
количественными и качественными показателями состояния водных ресурсов, а
также за режимом использования водоохранных зон;
• сбор, обработка и хранение полученной информации для оценки и
прогнозирования изменений состояния водных объектов, количественных и
качественных показателей состояния водных ресурсов;
• внесение
сведений,
полученных
в
результате
наблюдений,
в
государственный водный реестр, ведение которого осуществляется специально
уполномоченным государственным органом - Федеральным агентством водных
ресурсов РФ [9].
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
водных
объектов
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
[49].
В соответствии с указанной целью Государственный мониторинг водных
объектов выполняет следующие функции:
• проведение наблюдений, измерение, регистрация и первичная обработка
и обобщение показателей, характеризующих состояние водных объектов,
24
источников антропогенного воздействия на эти объекты и использования водных
ресурсов;
• оценка состояния водных объектов и контроль за соответствием его
показателей требованиям нормативов и стандартов;
• прогнозирование изменения состояния водных объектов;
• создание и ведение информационных баз данных, обеспечивающих
оценку состояния водных объектов и прогнозирование его изменения, а также
информационное обеспечение запросов о состоянии водных объектов;
• информирование населения и общественности России об основных
показателях экологической обстановки и предупреждение о опасных изменениях
в ней;
• обеспечение участия Российской Федерации в международных системах
экологического мониторинга [45].
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»
[10].
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
функциональные подсистемы:
выделяются
следующие
базисные
25
•
мониторинг поверхностных вод суши и морской среды (Росгидромет);
•
мониторинг подземных вод (Государственная геологическая служба);
•
мониторинг
использования
вод
и
водохозяйственных
систем
(Государственная водная служба) [38].
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 [45].
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 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
26
безопасности;
•
организация
разработки,
корректировки,
развития
и
контроля
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 [49].
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
27
осуществляется за счет средств: федерального бюджета, бюджетов субъектов
Российской Федерации, экологических фондов, а также фондов предприятий,
организаций и их объединений.
Виды наблюдений за качеством поверхностных вод:
•
наблюдения
за
уровнем
загрязненности
поверхностных
вод
по
физическим, химическим, гидрологическим и гидробиологическим показателям
в режимных пунктах;
•
наблюдения, предназначенные для решения специальных задач.
Порядок организации и проведения наблюдений в пунктах режимных
работ определены ГОСТом 17.1.3.07-82. «Охрана природы. Гидросфера.
Правила контроля качества воды водоемов и водотоков» и методическими
указаниями (РД 52.24.309-2004. «Организация и проведение режимных
наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета»)
[12, 13].
К задачам специальных наблюдений и исследований, определяемым в
каждом конкретном случае, относятся:
• установление основных закономерностей процессов самоочищения;
• определение влияния накопленных в донных отложениях загрязняющих
веществ на качество воды;
• составление балансов химических веществ участков водотоков;
• оценка выноса химических веществ через замыкающий створ рек;
• оценка выноса химических веществ с коллекторно-дренажными водами и
др.
Для проведения мониторинга вод суши организуются:
•
стационарная сеть пунктов наблюдений за естественным составом и
загрязнением поверхностных вод;
•
специализированная
сеть
пунктов
исследовательских задач;
•
временная экспедиционная сеть пунктов.
для
решения
научно-
28
В основе организации и проведения наблюдений за качеством
поверхностных
вод
лежат
следующие
принципы:
комплексность
и
систематичность наблюдений, согласованность сроков их проведения с
характерными
гидрологическими
ситуациями,
определение
показателей
качества воды едиными методами.
Соблюдение этих принципов достигается установлением программ
контроля (по физическим, химическим, гидробиологическим и гидрологическим
показателям) и периодичности проведения контроля, выполнением анализа проб
воды по единым или обеспечивающим требуемую точность методикам [3].
Сеть гидрохимических наблюдений должна охватывать:
- в пространстве:
▪ по возможности все водные объекты, расположенные на территории
изучаемого бассейна;
▪ всю длину водотока с определением влияния наиболее крупных его
притоков и сброса сточных вод в него;
▪ всю акваторию водоема с определением влияния на него наиболее
крупных притоков и сброса в него сточных вод;
▪ во времени:
• все фазы гидрологического режима (весеннее половодье, летнюю
межень, летние и осенние дождевые паводки, ледостав, зимнюю межень);
• различные по водности годы (многоводные, средние по водности и
маловодные);
• суточные изменения химического состава воды;
• катастрофические сбросы сточных вод в водные объекты.
К объектам мониторинга водных объектов относятся:
1. Природные водные объекты;
2. Искусственные водные объекты;
3. Источники антропогенного воздействия;
К природным водным объектам относятся:
• поверхностные водные объекты суши: реки, озера, ручьи, болота;
29
• подземные водные объекты – бассейны и месторождения подземных
вод, водоносные горизонты;
• морские воды.
К искусственным водным объектам относятся – пруды, каналы и
водохранилища.
К источникам антропогенных воздействий на водные объекты относят:
• источники поступления в водные объекты токсических и вредных
веществ;
• источники, приводящие к изменению естественного режима водных
объектов;
• 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 [7].
1.4 Правовые основы охраны водопользования и рационального
использования природных вод на территории РФ
Все пункты наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков делят на
4 категории, определяемые частотой и детальностью программ наблюдений.
Назначение и расположение пунктов контроля определяются правилами
наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков.
Пункты первой категории располагают на средних и больших водоемах и
водотоках, имеющих важное народнохозяйственное значение:
1.
в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;
2.
в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых рыб;
30
3.
в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих
веществ;
4.
в районах организованного сброса сточных вод, в результате
которых наблюдается высокая загрязненность воды [25].
Пункты второй категории устраивают на водоемах и водотоках в пределах
следующих участков:
• в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей;
• в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб
(организмов);
• на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;
• в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых
территорий и промышленных сточных вод;
• при пересечении реками государственной границы;
• в районах со средней загрязненностью воды.
• Пункты третьей категории располагают на водоемах и водотоках:
• в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей;
• на замыкающих участках больших и средних рек;
• в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов;
• в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего
наблюдается низкая загрязненность воды [29].
Пункты четвертой категории устанавливают:
• на незагрязненных участках водоемов и водотоков;
• на
водоемах
и
водотоках,
расположенных
на
территориях
государственных заповедников и национальных парков [4].
Наблюдения за качеством воды ведут по определенным видам программ,
которые выбирают в зависимости от категории пункта контроля.
Периодичность
проведения
контроля
по
гидробиологическим
и
гидрохимическим показателям устанавливают в соответствии с категорией
пункта наблюдений [29].
31
При выборе программы контроля учитывают целевое использование
водоема или водотока, состав сбрасываемых сточных вод, требования
потребителей информации [45].
Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как
правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья – на
подъеме, пике и спаде; во время летней межени – при наименьшем расходе и при
прохождении дождевого паводка; осенью – перед ледоставом; во время зимней
межени.
В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических
ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в
начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в
летне-осенний период при наиболее низком уровне воды [30].
Сокращенную программу наблюдений за качеством поверхностных вод по
гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяют на три вида:

определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах),
температуры,
концентрации
растворенного
кислорода,
удельной
электропроводности, визуальные наблюдения.

определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах),
температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации растворенного
кислорода, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК5, концентрации 2–3х загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля,
визуальные наблюдения.

определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня
воды (на водоемах), температуры, рН, концентрации взвешенных веществ,
концентрации
растворенного
кислорода,
БПК5,
концентрации
всех
загрязняющих воду в пункте контроля веществ, визуальные наблюдения [24].
Контроль
качества
воды
проводится
по
гидрологическим,
гидрохимическим и гидробиологическим показателям [33].
Гидрологические параметры - расход воды, скорость течения и (или)
уровень воды. Гидрохимические показатели качества воды - это показатели,
32
характеризующие ее физические свойства и химический состав - температура,
прозрачность, цветность, вкус, запах, водородный показатель рН, окислительновосстановительный 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 также микробиологические показатели. Качество
воды контролируют по определенным видам программ в зависимости от
категории пункта (табл. 4). Внедрение в систему наблюдений за качеством воды
гидробиологических методов позволяет выяснить состав и структуру сообществ
гидробионтов.
Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по
гидробиологическим показателям предусматривает:
• исследование фитопланктона – общей численности клеток, числа видов,
общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп,
числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• исследование зоопланктона – общих численности организмов, числа
видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных
групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• исследование зообентоса – общей численности биомассы, числа видов;
числа групп по стандартной разработке,
видов в группе, основных групп;
биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• исследование перифитона – общего числа видов, массовых видов,
частоты встречаемости, сапробности;
• определение
микробиологических
показателей
–
общего
числа
бактерий, числа сапрофитных бактерий, их соотношения;
• изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического
вещества (интенсивность фотосинтеза, деструкция органического вещества),
определение
отношения
интенсивности
фотосинтеза
к
деструкции
33
органического вещества, содержания хлорофилла;
• исследование макрофитов – проективного покрытия опытной площадки,
характера
распространения
растительности,
общего
числа
видов,
преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы,
аномальных признаков);
• определение токсикологических показателей – биотестирование острой
и хронической токсичности на дафниях магна; биотестирование на водорослях.
Сокращенная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по
гидробиологическим показателям предусматривает исследование:
• фитопланктона – общей численности клеток, общего числа видов,
массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов,
массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• зообентоса – общей численности групп по стандартной разработке,
числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видовиндикаторов сапробности;
• перифитона – общего числа видов, массовых видов, сапробности,
частоты встречаемости [20].
1.5 Нормирование качества воды
В соответствии с природоохранным законодательством Российской
Федерации нормирование качества окружающей природной среды производится
с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих
экологическую
безопасность
населения,
сохранение
генофонда,
обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных
ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При
этом под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с
реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая
физические, химические, биологические изменения в природную среду [23].
Экологическое
нормирование
предполагает
учет
так
называемой
допустимой нагрузки на экосистему. Допустимой считается такая нагрузка, под
34
воздействием которой отклонение от нормального состояния системы не
превышает
естественных
изменений
и,
следовательно,
не
вызывает
нежелательных последствий у живых организмов и не ведет к ухудшению
качества среды. К настоящему времени известны лишь некоторые попытки учета
нагрузки для растений суши и для сообществ водоемов рыбохозяйственного
назначения.
Как экологическое, так и санитарно-гигиеническое нормирование
основано на знании эффектов, оказываемых разнообразными факторами
воздействия на живые организмы. Одним из важных понятий в токсикологии и
в нормировании является понятие вредного вещества. В специальной литературе
принято
называть
вредными
все
вещества,
воздействие
которых
на
биологические системы может привести к отрицательным последствиям. Кроме
того, как правило, все ксенобиотики (чужеродные для живых организмов,
искусственно синтезированные вещества) рассматривают как вредные.
Установление нормативов качества окружающей среды и продуктов
питания основывается на концепции пороговости воздействия. Порог вредного
действия – это минимальная доза вещества, при воздействии которой в
организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и
приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная)
патология. Таким образом, пороговая доза вещества (или пороговое действие
вообще) вызывает у биологического организма отклик, который не может быть
скомпенсирован
за
счет
гомеостатических
механизмов
(механизмов
поддержания внутреннего равновесия организма) [15].
Нормативы, ограничивающие вредное воздействие, устанавливаются и
утверждаются специально уполномоченными государственными органами в
области
охраны
окружающей
природной
среды,
санитарно-
эпидемиологического надзора и совершенствуются по мере развития науки и
техники
с
учетом
гигиенического
концентрации.
международных
нормирования
лежит
стандартов.
понятие
В
основе
предельно
санитарнодопустимой
35
Предельно
допустимые
концентрации
(ПДК)
–
нормативы,
устанавливающие концентрации вредного вещества в единице объема (воздуха,
воды), массы (пищевых продуктов, почвы) или поверхности (кожа работающих),
которые при воздействии за определенный промежуток времени практически не
влияют на здоровье человека и не вызывают неблагоприятных последствий у его
потомства.
Для веществ, о действии которых не накоплено достаточной информации,
могут
устанавливаться
временно
допустимые
концентрации
(ВДК)
–
полученные расчетным путем нормативы, рекомендованные для использования
сроком на 2–3 года [30].
Существуют
и
другие
характеристики
загрязняющих
веществ.
Токсичность – способность веществ вызывать нарушения физиологических
функций
организма,
что
в
свою
очередь
приводит
к
заболеваниям
(интоксикациям, отравлениям) или, в тяжелых случаях, к гибели. Фактически
токсичность – мера несовместимости вещества с жизнью [37].
Санитарно-гигиенические
и
экологические
нормативы
определяют
качество окружающей среды по отношению к здоровью человека и состоянию
экосистем, но не указывают на источник воздействия и не регулируют его
деятельность.
Требования,
предъявляемые
собственно
к
источникам
воздействия, отражают научно-технические нормативы. К таковым относятся
нормативы выбросов и сбросов вредных веществ (ПДВ и ПДС), а также
технологические,
строительные,
градостроительные
нормы
и
правила,
содержащие требования по охране окружающей природной среды. В основу
установления научно-технических нормативов положен следующий принцип:
при условии соблюдения этих нормативов предприятиями региона содержание
любой примеси в воде, воздухе и почве должно удовлетворять требованиям
санитарно-гигиенического нормирования.
Научно-техническое нормирование предполагает введение ограничений
деятельности хозяйственных объектов в отношении загрязнения окружающей
среды, иными словами, определяет предельно допустимые потоки вредных
36
веществ, которые могут поступать от источников воздействия в воздух, воду,
почву. Таким образом, от предприятий требуется не собственно обеспечение тех
или иных ПДК, а соблюдение пределов выбросов и сбросов вредных веществ,
установленных для объекта в целом или для конкретных источников, входящих
в его состав. Зафиксированное превышение величин ПДК в окружающей среде
само по себе не является нарушением со стороны предприятия, хотя, как
правило, служит сигналом невыполнения установленных научно-технических
нормативов (или свидетельством необходимости их пересмотра) [17].
Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и
свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования
(ГОСТ 17.1.1.01-77. «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод.
Основные термины и определения»), при этом критерии качества представляют
собой признаки, по которым производится оценка качества воды [40].
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственнопитьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКв) – это концентрация
вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного
влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье
последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия
водопользования [30].
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для
рыбохозяйственных целей (ПДКвр) – это концентрация вредного вещества в воде,
которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую
очередь промысловых.
Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного
объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в
пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные
условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.
Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды
водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового
и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение
37
норм качества воды, называют загрязняющим веществом.
Водопользование – использование водных объектов для удовлетворения
любых нужд населения и народного хозяйства.
Согласно
ГОСТ
17.1.1.03-86.
«Охрана
природы.
Гидросфера.
Классификация водопользований» водопользование классифицируется по
следующим
признакам:
по
целям
использования
вод,
по
объектам
водопользования, по техническим условиям водопользования, по условиям
предоставления водных объектов в пользование, по характеру использования
воды, по способу использования водных объектов [5].
Водные объекты используются для целей питьевого и хозяйственнобытового водоснабжения, сброса сточных вод и (или) дренажных вод,
производства электрической энергии, водного и воздушного транспорта, сплава
древесины и других целей [48].
К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование
водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого
водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности.
К
культурно-бытовому водопользованию
относится использование
водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования
к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования,
распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте
населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания,
размножения и миграции рыб и других водных организмов.
Санитарными
правилами
СанПиН
2.1.5.980-00
«Гигиенические
требования к охране поверхностных вод» установлены гигиенические
нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий
водопользования:

к первой категории водопользования относится использование
водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и
хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения
предприятий пищевой промышленности;
38

ко второй категории водопользования относится использование
водных объектов или их участков для рекреационного водопользования.
Требования к качеству воды, установленные для второй категории
водопользования, распространяются также на все участки водных объектов,
находящихся в черте населенных мест [38].
Качество воды водных объектов должно соответствовать требованиям
СанПиН 2.1.5.980-00 (приложение 1). Содержание химических веществ не
должно превышать предельно допустимые концентрации веществ в воде водных
объектов по ГН 2.1.5.1315-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и
культурно-бытового водопользования» [38].
Есть также другая категория – рыбохозяйственная. Федеральный закон №
420-ФЗ от 28 декабря 2010 г. определяет, что к водным объектам
рыбохозяйственного
значения
относятся
водные
объекты,
которые
используются или могут быть использованы для добычи (вылова) водных
биоресурсов. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного
значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных
веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение,
утвержденные Приказом Росрыболовства от 18.01.2010 г. № 20 вступили в силу
16 марта 2010 г. [7].
Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:
• для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования
(ПДКв) с учетом трех показателей вредности:
• органолептического;
• общесанитарного;
• санитарно-токсикологического.
• для рыбохозяйственного водопользования (ПДКвр) с учетом пяти
показателей вредности:
• органолептического;
39
• санитарного;
• санитарно-токсикологического;
• токсикологического;
• рыбохозяйственного [43].
Органолептический показатель вредности характеризует способность
вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный
показатель
определяет
влияние
вещества
на
процессы
естественного
самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием
естественной микрофлоры [39]. Санитарно-токсикологический показатель
характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический
– показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный
объект. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств
промысловых рыб.
Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям
вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя
вредности. На качество природных вод влияют природные и антропогенные
факторы [8].
40
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Особенности мониторинга водных объектов
В зависимости от точности результатов, которые необходимо получить
при проведении мониторинга водных объектов, в которых проходят
исследования, доступных финансовых и других средств, используют различные
методы мониторинга.
Мониторинг должен включать наблюдения за источниками и характером
воздействия; состоянием окружающей природной среды экосистем и биосферы
в целом. Подразумевается также получение данных о фоновом состоянии
наблюдаемых объектов.
Для определения динамики изменений состояния среды измерения
должны проводиться через определенные интервалы времени, а по важнейшим
показателям – непрерывно. Для выделения антропогенных воздействий
необходимо знать первоначальное состояние экосистем. Для этого необходима
информация о фоновом состоянии водной среды (наблюдения на местах,
удаленных от источников воздействия), как в целом, так и каждого региона и
района.
Наземные наблюдения по глобальному мониторингу за водными
объектами проводятся в биосферных заповедниках. Сеть станций должна
охватывать каждый из биномов на Земле. Общее количество станций оценено в
20 – 40 единиц. Наблюдения на станциях глобального фонового мониторинга
носят комплексный характер. Диагностируется атмосфера (на высоте 2 м от
подстилающей поверхности); атмосферные выпадения и снежный покров;
водные объекты; почва и биологические объекты. Все работы проводятся по
единой программе [34].
Мониторинг водных объектов включает наблюдения за поверхностными и
подземными водами, донными отложениями и взвесями. Отслеживаются свинец,
ртуть, кадмий, мышьяк, бензапирен, ДДТ, хлорорганические соединения и
биогенные
элементы.
Вода
и
взвеси
наблюдаются
в
характерные
41
гидрологические периоды (половодье, межень, паводки), а донные отложения –
один раз в год.
При проведении работ широко используются методы химического и
физико-химического анализа, позволяющие определить количественный и
качественный состав загрязняющих веществ в природной среде.
Стандартными методами контроля за состоянием загрязнения вод на более
низких уровнях являются также определение химического потребления
кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК).
Химическое потребление кислорода – величина, характеризующая общее
содержание
в
загрязненной
воде
органических
и
неорганических
восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. ХПК обычно
выражают в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление [46].
Биохимическое потребление кислорода – количество кислорода на
единицу объема воды (1 л), необходимое на окисление всех органических
веществ в аэробных условиях за определенное время (несколько суток). При
анализе состава сточных вод чаще всего применяют «многокомпонентные»
методы, позволяющие определять широкий спектр химических веществ. К ним
относятся атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы.
Отдельным видом наземных наблюдений можно считать «наземную или
полевую проверку», т. е. наблюдения поверхности Земли на специально
выбранных тестовых участках в связи с дистанционными исследованиями.
Подобные наблюдения проводятся для проверки точности и калибровки
приборов, используемых в дистанционных методах зондирования, и для
проверки правильности интерпретации информации, полученной на основе
показаний этих приборов [18].
Существующие технические устройства и системы на основе датчиков
измерения
физико-химических
характеристик
поверхностных
вод
предусмотрены только для мониторинга конкретных характеристик воды, но не
позволяют следить за другими вредными воздействиями (ВВ) на воду, которые
могут неожиданно оказаться на критическом уровне. Кроме того, они не дают
42
возможности объективно определять степень опасности этих изменений для
гидробионтов [28]. Поэтому результаты измерений только физико-химических
характеристик природных вод, как правило, недостаточны для оценки степени
влияния этих воздействий на функциональное состояние биоты и оценки таким
образом состояния водных экосистем. Последнее невозможно без использования
тех или иных биологических методов экологического мониторинга, способных в
интегрированном виде, с учётом синергизма действующих факторов, выявлять и
прогнозировать любые негативные изменения качества воды. Причём для
каждой конкретной акватории принципиально важно использовать в качестве
биоиндикаторов аборигенных представителей фауны, обеспечивая тем самым
“экологическое соответствие” состояния биоты состоянию экосистемы. Именно
это является существенным отличием методов биоиндикации от методов
биотестирования, которые, по определению ГОСТ 27065-86, используют
подготовленные в лаборатории тест-организмы, как правило, приспособленные
к обитанию в специфической водной среде, созданной в лабораторных условиях,
с небольшим диапазоном изменения физико-химических характеристик [14].
Только организмы, обитающие в исследуемой акватории, могут выполнять
функцию экологической “мишени” и использоваться в качестве тесторганизмов, обеспечивающих наиболее объективную интегральную оценку
опасности изменений качества поверхностных вод и донных отложений в
результате загрязнения. Однако в подавляющем большинстве случаев тесторганизмы служат лишь оперативными сигнализаторами возникновения
экологически опасного уровня загрязнения воды. Определение вида (типа) ВВ в
настоящее время производится исключительно методами и техническими
средствами физико-химического анализа характеристик воды [2].
Обобщённо
основные
критерии
выбора
тест-организмов
для
биоиндикации выглядят следующим образом:
• присутствие в исследуемой экосистеме (по возможности в большом
количестве)
свойствами;
потенциальных
объектов
биоиндикации
с
однородными
43
• широкое географическое распространение организма-биоиндикатора и
его представительство в различных местах обитания;
• лёгкость идентификации биоиндикатора и доступность в получении
материала;
• отсутствие сезонных отличий в доступности и использовании
биоиндикаторов;
• относительная устойчивость биоиндикатора к воздействию/накоплению
стрессора;
• наличие корреляции или функциональной связи между реакцией
организма биоиндикатора и уровнем воздействия стрессора на экосистему.
Несмотря на ряд очевидных преимуществ методов, сочетающих
аналитические
и
биоаналитические
(основанные
на
мониторинге
функционального состояния гидробионтов-аборигенов) способы экспрессобнаружения аварийного или нелегального загрязнения водной среды, имеет
место острый дефицит соответствующих технических средств, способных
одновременно
непрерывного
обеспечить
контроля
возможность
случайного
или
проведения
автоматического
преднамеренного
загрязнения
акваторий и реализовать при этом как аналитические, так и биоаналитические
формы наблюдения количественных характеристик качества поверхностных
вод. В частности, большинство известных методов биоиндикации не только не
поддаются автоматизации, но и вообще не могут использоваться для решения
задач экспресс-оценки состояния поверхностных вод, т.к. принципиально
ограничены необходимостью длительных процедур анализа или имеют слишком
высокие уровни погрешностей в областях требуемых порогов чувствительности
[29].
Макробентосные
беспозвоночные с жёстким наружным скелетом
оказались наиболее пригодными для использования в биоэлектронных системах
в качестве тест-организмов. Это обусловлено тем, что данные животные
чувствительны к изменению физико-химических факторов своей среды
обитания; являются относительно долгоживущими; широко распространены в
44
водных системах; достаточно хорошо изучены с точки зрения особенностей
функционирования
локомоторную
их
жизнеобеспечивающих
активность;
удобны
для
систем;
имеют
применения
низкую
используемых
экофизиологических методов оценки содержания фенольных соединений как в
организмах отдельных особей, так и на уровне популяции в целом (по выборке
её
представителей).
Последнее
обеспечивается
именно
наличием
у
макробентосных беспозвоночных жёсткого наружного покрова, который
позволяет без стрессирования животных на длительное время закреплять на них
необходимые миниатюрные измерительные датчики [26].
Основным критерием формирования этих групп является функциональное
состояние (ФС) животного, которое характеризуется адекватной мобилизацией
функций организма при оптимальном уровне активности всех его систем,
соответствующем
требованиям
деятельности
организма.
Животные,
находящиеся в состоянии динамического рассогласования функций, в результате
чего рассматриваемая система, в данном случае сердечно-сосудистая, работает с
повышенным напряжением или не в полной мере обеспечивает деятельность
организма, будут составлять группу, не пригодную для использования в качестве
биоиндикаторов (например, у раков таким состоянием кроме болезни являются
некоторые стадии личиночного цикла) [26].
2.2 Физико-химические методы анализа воды
2.2.1 Общая характеристика физико-химических методов анализа воды
Для проведения физико-химического анализа воды необходимо правильно
провести отбор проб. В зависимости от цели исследования проба воды для
анализа может быть получена несколькими способами:
•
путем однократного отбора всего количества воды, нужного для
анализа;
•
смещение проб, отработанных через определенные промежутки
времени в одном месте исследуемого водоема;
•
смещение проб, отработанных одновременно в разных местах
исследуемого водоема.
45
Отбор проб воды на проточных водоемах производится на 1 км выше
ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого
водоснабжения,
места
купания,
организованного
отдыха,
территория
населенного пункта), а на непроточных водоемах и водохранилищах – на 1км в
обе стороны от пункта водопользования.
Обычно пробы в створе отбираются в трех точках (у обоих берегов и в
фарватере); при ограниченных технических возможностях или на небольших
водоемах допускается отбор проб в одной – двух точках (в местах наиболее
сильного течения). Чаще всего пробы отбираются в 5 – 10 м от берега на глубине
50 см. Объектом особого внимания должны стать загрязненные струи [15].
Если на реке имеется сброс сточных вод от промышленных предприятий,
стоки животноводческих ферм и т. д., то отбор проб воды проводят ниже сброса
на 500 м, что позволяет контролировать степень загрязнения воды в реке
сточными водами (для сравнения следует взять пробу на 500 м выше сброса
сточных вод) [4].
Если предполагается, что в результате сброса сточных вод в придонных
слоях накапливаются оседающие вредные вещества, которые могут стать
источником вторичного загрязнения воды, отбирают природные пробы на
расстоянии 30 – 50 см от дна [15].
В водохранилищах, озерах, прудах, где течение воды резко замедленно,
качество воды может быть неоднородным на различных участках (здесь
возможно возникновение вторичных источников загрязнения), поэтому в этих
водоемах обычно берут серию проб по глубине.
Сразу же после взятия пробы необходимо сделать запись об условиях
сбора, направлении ветра, указать дату и час отбора воды.
•
Качественные методы. Позволяют определить, какое вещество
находится в испытуемой пробе. Например на основе хроматографии.
•
Количественные методы.
•
Гравиметрический метод. Суть метода состоит в определении массы
и процентного содержания какого-либо элемента, иона или химического
46
соединения, находящегося в испытуемой пробе.
•
Титриметрический (объемный) метод. В этом виде анализа
взвешивание заменяется измерением объемов, как определяемого вещества, так
и реагента, используемого при данном определении [16].
Методы титриметрического анализа разделяют на 4 группы:
а) методы кислотно-основного титрования;
б) методы осаждения;
в) методы окисления-восстановления;
г) методы комплексообразования.
•
Колориметрические методы. Колориметрия— один из наиболее
простых методов абсорбционного анализа. Он основан на изменении оттенков
цвета
исследуемого
раствора
в
зависимости
от
концентрации.
Колориметрические методы можно разделить на визуальную колориметрию и
фотоколориметрию.
•
Экспресс-методы. К экспресс методам относятся инструментальные
методы, позволяющие определить загрязнения за короткий период времени. Эти
методы широко применяются для определения радиационного фона, в системе
мониторинга воздушной и водной среды.
•
Потенциометрические методы основаны на изменении потенциала
электрода в зависимости от физико-химических процессов, протекающих в
растворе. Их разделяют на: а) прямую потенциометрию (ионометрию); б)
потенциометрическое титрование [1].
2.2.2 Определение массовой концентрации железа общего в воде
Методика выполнения измерений фотометрическим методом. Основным
природным источником поступления железа в поверхностные воды являются
процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их
растворением. Значительная часть железа поступает также с подземным стоком.
Железо является одним из важнейших элементов, принимающих активное
участие в биохимических процессах, протекающих в живых организмах.
Недостаточное содержание железа в воде может быть лимитирующим фактором
47
в развитии водной растительности. Этим объясняется то, что железо часто
включают в группу биогенных элементов [42].
Содержание железа общего в поверхностных водах нормируется. ПДК
растворенного железа в воде водных объектов рыбохозяйственного назначения
составляет 0,1 мг/дм3. В водных объектах хозяйственно-питьевого и культурнобытового назначения нормируется валовое содержание железа, для них ПДК
составляет 0,3 мг/дм3.
Метод измерения основан на восстановлении Fe(III) гидроксиламином до
Fe(II) и взаимодействии последнего с 1,10-фенантролином в кислой среде (рН
около 3) с образованием окрашенного в оранжево-красный цвет комплекса с
максимумом в спектре поглощения при 510 нм.
Для разрушения комплексов железа с органическими и неорганическими
лигандами используют предварительную термическую обработку или облучение
пробы ультрафиолетом.
При анализе пробы, отфильтрованной через мембранный фильтр,
определяют содержание растворенного общего железа. Валовое содержание
(сумму растворенных и взвешенных форм) определяют, анализируя тщательно
перемешанную нефильтрованную пробу [21].
2.2.3 Определение массовой концентрации нефтепродуктов в воде
Методика выполнения измерений ИК - фотометрическим методом. В
водных объектах нефтепродукты представляют собой чрезвычайно сложную,
непостоянную и разнообразную смесь веществ, основными группами которой
являются
углеводороды,
обычно
составляющие
преобладающую
часть
нефтепродуктов (70 % -90 %), смолы (1 %-30 %) и асфальтены (0 %-8 %).
В незначительных количествах (0,001 % -5 %) в них присутствуют также
другие специфические классы веществ. Эти группы веществ обладают разными
устойчивостью, опасностью для экосистемы и физико-химическими свойствами,
определяющими особенности их поведения в водном объекте [20].
Содержание нефтепродуктов в природных водах колеблется в широких
пределах - от отсутствия до 1-2 мг/дм3 и более в загрязненных водах [17].
48
Для водных объектов рыбохозяйственного назначения ПДК нефти и
нефтепродуктов в растворенном и эмульгированном состоянии составляет 0,05
мг/дм. Для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового
назначения установлены ПДК на нефть многосернистую 0,1 мг/дм, прочие нефти
- 0,3 мг/дм3.
Выполнение измерений массовой концентрации нефтепродуктов ИКфотометрическим методом основано на выделении нефтяных компонентов из
воды
экстракцией
четыреххлористым
углеродом,
хроматографическом
отделении углеводородов от соединений других классов в колонке с оксидом
алюминия и количественном их определении по интенсивности поглощения СН связей метиленовых (-СН2-) и метальных (-СН3) групп в инфракрасной области
спектра (λ=2930 см-1 или 3,42 мкм) [18].
Учет входящих в состав нефтепродуктов ароматических углеводородов, не
поглощающих в этой области, осуществляется с помощью специального
искусственного стандарта, содержащего 25 % бензола.
2.2.4 Определение массовой концентрация нитратов в водах
Методика выполнения измерений фотометрическим методом с реактивом
Грисса после восстановления в кадмиевом редукторе. Выполнение измерений
массовой концентрации нитратов фотометрическим методом основано на
восстановлении нитратов металлическим кадмием до нитритов с последующим
определением образующихся нитритов по цветной реакции с реактивом Грисса.
Максимум оптической плотности в спектре получающегося при этом
азокрасителя наблюдается при 520 нм [12].
Эффективность кадмия как восстановителя значительно возрастает, если
он предварительно обработан раствором соли меди. Восстановленная при этом
медь оседает на поверхности кадмия, образуя с ним гальваническую пару.
Степень восстановления нитратов зависит от рН раствора и максимальна она в
слабощелочной среде [12].
2.2.5 Определение массовой концентрация нитритов в водах
49
Методика выполнения измерений фотометрическим методом с реактивом Грисса.
Выполнение измерений массовой концентрации нитритного азота фотометрическим
методом основано на способности первичных ароматических аминов, в частности
сульфаниловой кислоты, давать в присутствии азотистой кислоты диазосоединение,
которое, вступая в реакцию азосочетания с 1-нафтиламином, образует интенсивно
окрашенный азокраситель. Максимум оптической плотности в спектре азокрасителя
наблюдается при 520 нм [12].
Отбор проб для определения нитритного азота производится в соответствии с ГОСТ
17.1.5.05 и ГОСТ Р 51592. Оборудование для отбора проб должно соответствовать ГОСТ
17.1.5.04 и ГОСТ Р 51592. Пробу фильтруют через мембранный фильтр 0,45 мкм,
очищенный кипячением в дистиллированной воде. Чистые фильтры хранят в плотно
закрытом бюксе. Пробы помещают в стеклянную или полиэтиленовую посуду с плотно
закрывающейся пробкой. Объем пробы не менее 100 см3 [12].
Нитриты являются весьма неустойчивым соединением, поэтому анализ нужно
провести в течение двух часов после отбора пробы. Допускается хранение проб в течение
суток при охлаждении до 3 - 5 °С [12].
2.2.6 Определение массовой концентрация азота аммонийного в водах
Методика выполнения измерений осуществляется фотометрическим
методом. При анализе проб воды с массовой концентрацией аммонийного азота,
превышающей 4,0 мг/дм3, необходимо соответствующее разбавление пробы
водой, не содержащей аммонийного азота. Определение аммиака и ионов
аммония основано на взаимодействии аммиака в щелочной среде с
тетраиодомеркуриатом калия. В результате образуется тетраиодомеркуриат
аммония, окрашивающий раствор в зависимости от количества аммонийного
азота от желтого до красно-бурого цвета. Оптическая плотность образующегося
соединения при измерении на фотоэлектроколориметре при длине волны 440 нм
пропорциональна концентрации в анализируемой пробе аммонийного азота,
которую находят по градуировочной зависимости [35].
Определению мешают компоненты, обусловливающие жесткость воды,
железо, сульфиды, активный хлор, мутность и цветность воды, амины,
50
хлорамины, альдегиды, спирты и некоторые другие органические соединения,
реагирующие с реактивом Несслера. Мутность удаляют фильтрованием.
Влияние цветности до определенного предела можно устранить измерением
оптической плотности пробы, в которую не добавлен реактив Несслера.
Мешающее влияние активного хлора устраняется добавлением эквивалентного
количества раствора тиосульфата натрия. Влияние кальция и магния в
значительной степени устраняется добавлением раствора сегнетовой соли,
однако при высокой жесткости использование комплексообразователя не
является достаточно эффективным [35].
2.2.7 Определение массовой концентрация меди в водах
Метод основан на взаимодействии ионов двухвалентной меди с
диэтилдитиокарбаматом натрия в слабоаммиачном растворе с образованием
диэтилдитиокарбамата меди, окрашенного в желто-коричневый цвет. В
разбавленных растворах диэтилдитиокарбамат меди образует коллоидные
растворы, для большей устойчивости которых добавляют раствор крахмала. Для
устранения мешающего влияния железа и жесткости воды добавляют раствор
сегнетовой соли [15].
2.2.8 Определение массовой концентрация сульфатов в водах
Метод определения содержания сульфат-ионов основан на количественном
осаждении сульфат-ионов и образовании слаборастворимого сульфата бария, с
последующим растворением осадка в растворе трилона Б в аммиачной среде и
титровании избытка трилона Б раствором, содержащим ионы магния, с эриохромом
черным Т в качестве индикатора до перехода синей окраски в лиловую. Количество
трилона Б, израсходованного на растворение сульфата бария, эквивалентно количеству
сульфат-ионов во взятом объеме [16].
Осаждение из воды карбонатов предотвращается добавлением в ходе анализа
соляной кислоты до рН<2 (контроль по индикаторной бумаге) [16].
Мешающее
влияние
взвешенных
и
коллоидных
веществ
устраняют
предварительным фильтрованием пробы. Для удаления окрашенных веществ пробу
51
воды пропускают через колонку с активированным углем. Мешающее влияние катионов
устраняют обработкой катионитами [16].
2.2.9 Определение массовой концентрация фосфатов в водах
Согласно ГОСТа 18309-2014 метод основан на гидролизе полифосфатов,
переходящих в ортофосфаты, с образованием фосфорно-молибденового
комплекса, окрашенного в синий цвет, и последующем фотометрическом
определении полученного окрашенного соединения при длине волны (690-720)
нм. Отдельно определяют ортофосфаты, первоначально присутствовавшие в
пробе, содержание которых вычитают из результата, полученного при
определении полифосфатов.
2.2.10 Определение ХПК в водах
Сущность метода по ГОСТ 31859-2012 заключается в обработке пробы
воды серной кислотой и бихроматом калия при заданной температуре в
присутствии сульфата серебра - катализатора окисления, и сульфата ртути (II),
используемого для снижения влияния хлоридов, и определении значений ХПК в
заданном диапазоне концентраций путем измерения оптической плотности
исследуемого раствора при заданном значении длины волны с использованием
градуировочной зависимости оптической плотности раствора от значения ХПК.
2.2.11 Определение БПК-5 в водах
Метод определения биохимического потребления кислорода, описанный в
документе ПНД Ф 14.1:2:3:4.123-97 основан на способности микроорганизмов
потреблять
растворенный
кислород
при
биохимическом
окислении
органических и неорганических веществ в воде.
Метод заключается в разбавлении исследуемой пробы различными
объемами специально приготовленной разбавляющей воды с большим
содержанием
растворенного
кислорода,
зараженной
аэробными
микроорганизмами, с добавками, подавляющими нитрификацию.
Уменьшение содержания кислорода за определенный период инкубации в
темном месте, при контрольной температуре, в полностью заполненной и
герметически закрытой пробкой склянке, обусловлено, главным образом,
52
протекающими в аэробных условиях бактериальными биохимическими
процессами, которые приводят к минерализации органического вещества.
Время, необходимое на полную минерализацию, зависит от природы
органического вещества.
После измерения концентрации растворенного кислорода до и после
инкубационного периода рассчитывается масса кислорода, поглощенного из
одного дм3 воды. Величина уменьшения кислорода в склянке, умноженная на
степень разведения, дает численную величину БПК, выраженную в мг О2/дм3.
2.3 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 [16].
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), водородный показатель рН (от
4 до 10), температуру (от 0 до 40º С), уровень воды (от 0 до 12 м). Содержание
взвешенных веществ (от 0 до 2 кг/м3). В Таблице 1 приведены качественные
характеристики некоторых отечественных типовых систем для контроля
качества поверхностных и сточных вод.
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
53
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.
Таблица 1 - Качественные характеристики типовых систем для контроля
качества поверхностных и сточных вод.
Система (лаборатория, комплекс)
1
Гидрохимическая
Область применения
лаборатория Физико-химический анализ состава и
ГХЛ - 66
свойств природных и сточных вод
2 Лаборатория анализа воды
Определение качества питьевой воды,
ЛАВ - 1
воды водоёмов, состава сточных вод и
содержания в них примесей
3 Комплекс технических средств Автоматическое определение и запись
автоматизированной
контроля
системы физико-химических
загрязнения поверхностных
вод,
параметров
в
их
числе
поверхностных вод типа
концентрации Cl2, F2, Cu, Ca, Na,
АНКОС - ВГ
фосфатов, нитридов.
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 [5].
2.4 Оценка состояния вод по интегральным показателям качества
К категории наиболее часто используемых показателей для оценки
качества водных объектов относят гидрохимический индекс загрязнения воды
ИЗВ и гидробиологический индекс сапробности S.
Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести-семи
показателям, которые можно считать гидрохимическими по формуле 1; часть из
них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН,
54
биологическое потребление кислорода БПК5) является обязательной.
(1)
Ci -концентрация компонента (в ряде случаев - значение параметра);
N - число показателей, используемых для расчета индекса;
ПДКi- установленная величина для соответствующего типа водного
объекта.
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют
на классы (Таблица 2). Индексы загрязнения воды сравнивают для водных
объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и
того же водотока (по течению, во времени, и так далее) [20].
Таблица 2 - Классы качества вод в зависимости от значения индекса
загрязнения воды
Воды
Значения ИЗВ
Классы качества вод
Очень чистые
до 0,2
1
Чистые
0,2-1,0
2
Умеренно загрязненные
1,0-2,0
3
Загрязненные
2,0-4,0
4
Грязные
4,0-6,0
5
Очень грязные
6,0-10,0
6
>10,0
7
Чрезвычайно грязные
Из гидробиологических показателей качества в России наибольшее применение
нашел так называемый индекс сапробности водных объектов, который
рассчитывают исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов (2),
представленных
перифитоне):
в
различных
водных
сообществах
(фитопланктоне,
55
(2)
где Si -значение сапробности гидробионта, которое задается специальными
таблицами;
hi - относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения
микроскопа);
N - число выбранных индикаторных организмов.
Каждому виду исследуемых организмов присвоено некоторое условное
численное значение индивидуального индекса сапробности, отражающее
совокупность его физиолого-биохимических свойств. Для статистической
достоверности результатов необходимо, чтобы в пробе содержалось не менее
двенадцати индикаторных организмов с общим числом особей в поле
наблюдения не менее тридцати [29].
В Таблице 3 приведена классификация водных объектов по значению
индекса сапробности S, которые также нормируются.
Таблица 3 - Классы качества вод в зависимости от индексов сапробности
Уровень
загрязненности
Очень чистые
Чистые
Умеренно загрязненные
Тяжело загрязненные
Очень тяжело
загрязненные
Очень грязные
Зоны
ксеносапробная
олигосапробная
a-мезосапробная
b-мезосапробная
полисапробная
полисапробная
Индексы
сапробности S
до 0,50
0,50-1,50
1,51-2,50
2,51-3,50
3,51-4,00
Классы
качества вод
1
2
3
4
5
>4,00
6
Индекс загрязнения воды и индекс сапробности следует отнести к
интегральным характеристикам состояния. Уровень загрязненности и класс
56
качества
водных
объектов
иногда
устанавливают
в
зависимости
от
микробиологических показателей (Таблица 4).
Таблица 4 - Классы качества воды по микробиологическим показателям
Уровень загрязненности и
класс качества вод
Очень чистые, I
Микробиологические показатели
Общее
Число
Отношение
число
сапрофитных
общего числа
бактерий,
бактерий,
бактерий к числу
6
10
1000
сапрофитных
клеток/мл
клеток/мл
бактерий
<0,5
<0,5
<1000
Чистые, II
0,5-1,0
0,5-5,0
>1000
Умеренно загрязненные, III
1,1-1,3
5,1-10,0
1000-100
Загрязненные, IV
3,1-5,0
10,1-50,0
<100
Грязные, V
5,1-10,0
50,1-100,0
<100
>10,0
>1000
<100
Очень грязные, VI
Для совокупной оценки опасных уровней загрязнения водных объектов
при выделении зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического
бедствия используют формализованный суммарный показатель химического
загрязнения (ПХЗ-10). Этот показатель особенно важен для территорий, где
загрязнение наблюдается сразу по нескольким химическим веществам, каждое
из которых многократно превышает ПДК.
Расчет ПХЗ-10 производят по десяти соединениям, максимально
превышающим ПДК, по формуле 3:
ПХЗ – 10 =
С1 +
ПДК1
С2
ПДК2
+
С3 + … + С10
ПДК3
ПДК10 (3)
где С – концентрация химических веществ в воде.
При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым
«относительно удовлетворительный» уровень загрязнения воды определяют как
57
их «отсутствие», отношение с/ПДК условно принимают равным 1. для
установления ПХЗ-10 рекомендуется проводить анализ воды по максимально
возможному числу показателей.
58
Глава 3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ, ОХРАНА И
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ ЛИВЕНСКОГО РАЙОНА
ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
3.1 Общая характеристика водных ресурсов Ливенского района
Орловской области
Водный фонд Орловской области насчитывает свыше 2100 водотоков
общей протяженностью 9154 км, в том числе около 180 водотоков длиной 10 или
более километров и с общей протяженностью свыше 4000 км. Практически весь
поверхностный сток с территории области уходит за её пределы. Имеющиеся на
территории области пруды, водохранилища, озёра и болота, в основном,
работают по принципу многолетнего пассивного регулирования стока,
аккумулируя до 91,4 млн. м3 поверхностной влаги, что соответствует 2,6%
общего стока среднего по водности года и всего около 4,0% от общего стока за
год с минимальной водностью 95% обеспеченности [3].
В юго-восточной части области, включая территорию Ливенского района,
находится бассейн реки Сосна, притока реки Дон (Рисунок 1) с годовым стоком
на границе с Липецкой областью — 687,0 млн. куб. м [3].
Рисунок 1 - Река Дон
59
Кроме того, по территории области протекают более 60 малых рек со
среднегодовым стоком 3 млрд. куб. м. Благодаря значительному перепаду высот
река Сосна и ряд других менее крупных рек имеют довольно быстрое течение
(Рисунок 2). Ливенский район, являясь самым большим в Орловской области,
расположен в юго-восточной её части. Площадь 1806,3 км². Всю территорию
района занимает Средне-Русская возвышенность, сильно изрезанную руслами
рек, оврагами, балками и небольшими по площади водоразделами рек [45].
Самая высокая точка располагается у деревни Губаревка (257 м), а самая низкая
- у деревни Окунёвы Горы (118 м):44 [20].
Рисунок 2 - Река Сосна
До 60-х гг. воды рек Орловщины активно использовались для выработки
энергии (малые ГЭС, водяные мельницы). Крупных водохранилищ в области нет
(крупнейшие: Неручанское в Свердловском районе (6,8 млн. куб. м), нагульный
пруд рыбхоза «Лубна» Хотынецкого района (4,5 млн. куб. м), Орловское
водохранилище (4,0 млн. куб. м).
60
Поверхностные воды представлены рекой Быстрая Сосна и ее
притоками: Тим, Труды, Кшень, Олым, Ливенка, родники, ручьи, пруды, озера в
виде стариц, грунтовые и подземные воды встречаются повсеместно [44].
Река Сосна - правый приток Дона. Река прорезает с запада на восток
Ливенский район на протяжении 100 км. Длина реки 296 км, площадь бассейна
— 17 400 км². Питание родниковыми водами и снеговое. Ледостав с конца ноября
по конец марта. Ширина речной долины от 200 м до 2-х км, ширина русла – 4060 м, средняя глубина – 1-2 м. Русло реки извилисто, имеются многочисленные
плесы, омуты и перекаты. Дно песчаное, илистое. В реке обитает рыба: язь,
голавль, щука, налим, елец, ерш, карась, лещ, линь, окунь, пескарь, плотва,
подуст, судак, уклейка [5].
Река Ливенка — левый приток Сосны имеет длину около 30 км и целиком
расположена в пределах северной половины Ливенского района (Рисунок 3).
Река образуется при слиянии двух рек — Ливенки Лесной и Ливенки Полевой в
1 км юго-восточнее Ямского леса. Площадь водосбора в створе водопоста у села
Воротынск — 131 кв. км. Ливенка имеет один единственный левый приток —
Серболовку, которая впадает в Ливенку в пределах городской черты. В пределах
города Ливенка протекает 4-х километровым участком нижнего течения. Долина
реки - пойменная, шириной 75 — 100 м.
Река Кшень - правый приток Сосны. В верховье реки на берегах имеются
выходы меловой системы и песчаные слои олигоцена. На реке стоит посёлок
Кшенский. Исток на Среднерусской возвышенности, в Тимском районе Курской
области. Устье к юго-востоку от города Ливны (Ливенский район Орловской
области). В реке водятся голавль, карась, окунь, плотва, щука [5].
Река Труды - левый приток Сосны. Устье реки находится в 145 км по
левому берегу реки Сосны. Длина реки составляет 89 км, площадь водосборного
бассейна 2500 км². В реке обитает щука, плотва, окунь, голавль [5].
Река Тим (120 км). В пределах района всего 4 км ее нижнего течения.
Река Олым — пограничная река между Ливенским районом и Липецкой
областью. Длина в пределах Ливенского района — 25 км [3].
61
Рисунок 3 - Река Ливенка
Обеспеченность населения ресурсами речного стока – 3,79 тыс. м3/год на
человека, что более чем в 8 раз ниже общероссийского показателя (31,61 тыс.
м3/год на человека), но выше показателя Центрального федерального округа
(2,45 тыс. м3/год на человека). Обеспеченность прогнозными ресурсам
подземных вод – 4,58 м3/сут на человека, что ниже общероссийского показателя
(5,49 м3/сут на человека), но более чем в 2 раза выше показателя федерального
округа (1,9 м3/сут на человека) [3].
Подземные
воды
Воронежско-Ливенский
представлены
водами
(евлановско-ливенского
водоносного
комплекса
карбонатного
горизонта).
Подводные реки этого комплекса текут в сторону Москвы. Эта система
сформировалась в девонский период палеозойской эры - около 300 млн. лет назад
и приурочена к трещиноватым карбонатным породам, что обусловливает
повышенное содержание солей жесткости и железа питьевых вод. К этому же
периоду относятся известковые отложения [52]. Также они имеют повышенный
62
уровень концентрации бора, бария, железа общего, что объясняется химическим
составом водовмещающих пород и тектоническими особенностями территории;.
Фоновый уровень сопоставим или превосходит ПДК не более чем в 4 раза, что
позволяет выделять зоны с естественными гидрогеохимическими аномалиями
указанных компонентов [52].
На поверхность подземные воды выходят в виде мощных родников
(«Ключевка», «Воротынск», «Зеленый»). Основная часть родников каптирована
двумя крупными водозаборными сооружениями – водозаборы «Ключевка» и
«Воротынский», расположенными севернее г. Ливны выше по течению реки
Ливенка в ее долине. Они служат основным источником централизованного
хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения на
территории
Ливенского
района.
В
водоносном
Воронежско-Ливенском
карбонатном комплексе за период эксплуатации водозаборов образовалась
региональная депрессионная воронка сложной эллипсовидной формы с
максимальным диаметром 66 километров и минимальным - 48 километров (по
контуру снижения порядка 1м) [52].
3.2 Использование поверхностных и подземных вод в Ливенском районе
Водные ресурсы – важнейший компонент и жизнедеятельности человека.
Люди используют воду в промышленности и в быту [2].
По данным статистики больше всего водные ресурсы задействованы в
сельском хозяйстве (около 66% всех запасов пресной воды). Около 25 %
использует промышленность и всего 9% идет на удовлетворение нужд в
коммунальной и бытовой сфере [2].
Общеизвестно, что, например, для выращивания 1 тонны пшеницы
необходимо около 1500 тонн воды. Для производства 1 тонны стали – 250 тонн
воды, а на производство 1 тонны бумаги нужно не менее 236 тысяч тонн воды
[2].
Человеку в день требуется выпивать не менее 2,5 литров воды. Однако в
среднем на 1 человека в крупных городах тратиться не менее 360 литров в сутки.
Сюда входит использование воды в канализации, водопроводе, на полив улиц и
63
тушение пожаров, на мытье автотранспорта и прочая, и прочая [2].
Все поверхностные и подземные воды Ливенского района Орловской
области используются в следующих целях:
✓ обеспечение хозяйственно-питьевого водоснабжения населения, а также
коммунально-бытовой сферы;
✓ водоснабжение
отраслевых
предприятий
(пищевые
фабрики,
промышленные предприятия);
✓ обеспечение теплоэлектростанций и теплоэлектроцентралей;
✓ водоснабжение
сельскохозяйственных
комплексов,
птицефабрик,
обрабатываемых полей. В условиях Ливенского района наибольшее развитие
получило разведение крупного рогатого скота мясомолочного направления,
основная продукция - молоко и мясо;
✓ обеспечение рыбного хозяйства;
✓ проведение рекреационной деятельности.
3.3 Оценка экологического состояния вод реки Сосна на территории
Ливенского района
Основным этапом организации работ по наблюдению и контролю качества
поверхностных вод является выбор местоположения пунктов контроля. Пункт
контроля качества воды водоемов и водотоков – это место на водоеме или
водотоке, в котором проводят комплекс работ для получения данных о качестве
воды, предназначенных для последующего обобщения во времени и
пространстве и представления обобщенной систематической информации
заинтересованным организациям [8]. При этом пункты контроля организуют,
прежде всего, на водоемах и водотоках, имеющих большое хозяйственное
значение, а также подверженных значительному загрязнению сточными водами.
На незагрязненных сточными водами водоемах и водотоках или их участках
создают пункты фоновых наблюдений. В пунктах контроля организуют один или
несколько створов, с учетом гидрометеорологических и морфологических
особенностей водоема или водотока, расположения источника загрязнения,
64
количества, состава и свойств сбрасываемых сточных вод, а также интересов
водопользователей.
Исследование
загрязнения
реки
Сосна
включает
определение
обязательных гидрохимических показателей и загрязняющих воду веществ в
данном пункте наблюдения в соответствии с действующими нормативами [37].
На реке Сосна имеется два стационарных контрольных пункта: один – в 7
км выше от города Ливны, второй – 4,5 км ниже от города Ливны.
Обязательными для всех пунктов являются определения температуры
воды, взвешенных веществ, минерализации, цветности, рН, растворенного
кислорода, БПК5, ХПК, запаха, главных ионов, биогенных компонентов, а также
распространенных загрязняющих веществ, таких, как нефтепродукты, фенолы,
пестициды, соединения тяжелых металлов и др.
Пробы
воды
отбирали
в
предварительно
очищенную
посуду,
изготовленную из стекла или полиэтилена. Анализ проводили не позже, чем
через 12 часов после отбора пробы, так как при большем времени выдерживания
пробы в составе воды могут произойти существенные изменения [12]. При
отборе проб составляется сопроводительный документ, в котором указывается:
цель анализа, предполагаемые загрязнители; место, время отбора; номер пробы;
должность, фамилия отбирающего пробу, дата.
Наши исследования проводились в 2016-2017 годах. На основе
проведенного анализа проб воды и обработки данных были получены
следующие среднегодовые и максимальные концентрации химических веществ
в водах реки Сосна, которые представлены в Таблице 5.
Анализ Таблицы 5 показывает, что на территорию города Ливны
поступала вода, превышающая ПДК по ХПК, БПК 5 , азоту аммонийному и меди.
Максимальные значения по ХПК – 19,30 мг/дм 3 , по БПК 5 - 4,58 мг/дм 3 (2,3
ПДК) зарегистрированы в створе 4,5 км ниже города Ливны.
Максимальный показатель по меди – 5 мг/дм 3 , а по нефтепродуктам – 0,11
мг/дм 3 (2,2 ПДК).
65
Таблица 5 - Содержание химических веществ в реке Сосна в 2016 году
Ингредиент
ПДК
Створ – 7 км выше г.
Ливны
СредМаксим
няя
альная
*
концен К
концен
трация
трация
3
мг/дм
мг/дм 3
0,45 1,12 1,05
Створ – 4,5 км ниже г.
Ливны
СредМаксим
няя
альная
*
концен К
концен
трация
трация
3
мг/дм
мг/дм 3
0,49 1,22
1,45
Азот аммонийный
0,4
Азот нитратный
9,1
1,43
0,15
2,01
1,64
0,18
2,16
Азот нитритный
0,02
0,02
1
0,04
0,02
1
0,05
2
2,36
1,18
4,30
2,40
1,2
4,58
0,1
0,04
0,4
0,08
0,07
0,7
0,13
1
1,20
1,2
3,20
2,60
2,6
5,00
Нефтепродукты
0,05
0,05
1
0,08
0,06
1,2
0,11
Сульфаты
100
28,4
0,28
30,80
32,8
0,32
34,60
Фосфаты
0,2
0,03
0,15
0,04
0,04
0,2
0,06
ХПК
15
15,70
1,04
17,10
16,80
1,12
19,30
БПК-5
Железо общее
Медь
К* = Сi /ПДКi, где Сi – концентрация i –го вещества.
Индекс загрязнения воды рассчитывали по 6 веществам: ХПК, БПК 5 , азоту
аммонийному, азоту нитритному, меди и нефтепродуктам.
В 2016 году на участке реки выше г. Ливны ИЗВ равнялся 1,07 и
соответствовал III классу — умеренно загрязненная, на участке ниже г. Ливны
также III класс - умеренно загрязненная (ИЗВ = 1,35). Показатель превышен на
0,28, т.е. загрязнение имеет место, хотя не очень существенное.
Химический показатель загрязнения (ПХЗ10) рассчитывали по 10
веществам: азот аммонийный, азот нитратный, азот нитритный, БПК 5 , железо
общее, медь, нефтепродукты, сульфаты, фосфаты и ХПК.
ПХЗ 10 в 7 км выше от города Ливны равнялся 7,52 т.е. 1<ПХЗ<10 –
ситуация кризисная. ПХЗ 10 в 4,5 км ниже от города Ливны – 9,8, также
кризисная ситуация. Однако разница показателей составляет 2,28, что
объясняется загрязнением вод реки городскими стоками.
66
На основе проведенного анализа проб воды и обработки данных были
получены следующие среднегодовые и максимальные показатели состояния
реки Сосна в 2017 году, которые представлены в Таблице 6.
В 2017 году на территорию города Ливны поступала вода, превышающая
ПДК по ХПК и БПК 5 . Максимальные значения по ХПК- 34,6 мг/дм куб, по БПК5
- 5,01 мг/дм куб зарегистрированы в створе ниже города Ливны. Это на 15,3
мг/дм куб и на 0,43 мг/дм куб больше, чем в 2016 году.
Анализ проб воды показал, что среднегодовая концентрация по
нефтепродуктам снизилась до 0,03 мг/дм куб. Максимальный показатель – 0,07
мг/дм куб (1,4 ПДК) зарегистрирован в створе ниже города Ливны. Это в 1,5 раза
меньше чем в 2016 году. Максимальный показатель по меди – 3,9 мг/дм куб
зарегистрирован в створе ниже города Ливны. Это на 1,1 мг/дм куб меньше чем
в 2016 году.
Таблица 6 - Содержание химических веществ в реке Сосна в 2017 году
Ингредиент
ПДК
Створ – 7 км выше
Створ – 4,5 км ниже
г.Ливны
г.Ливны
СредМакси СредМаксим
няя
мальна
няя
альная
концен
я
концен
концен
К*
К*
трация
концен трация
трация
3
3
мг/дм
трация мг/дм
мг/дм 3
мг/дм 3
0,28
0,7
0,45
0,31
0,7
0,58
Азот аммонийный
0,4
Азот нитратный
9,1
1,45
0,15
2,18
1,66
0,18
2,34
Азот нитритный
0,02
0,02
1
0,03
0,02
1
0,04
2
2,56
1,28
5,01
2,60
1,3
4,74
0,1
0,05
0,5
0,08
0,07
0,7
0,09
1
1,20
1,2
3,20
2,48
2,4
3,90
Нефтепродукты
0,05
0,03
0,6
0,05
0,03
0,6
0,07
Сульфаты
100
27,43
0,27
28,80
31,85
0,31
32,60
Фосфаты
0,2
0,02
0,1
0,03
0,03
0,15
0,05
ХПК
15
16,76
1,1
30,30
18,80
1,25
34,60
БПК-5
Железо общее
Медь
К* =Сi /ПДКi , где Сi – концентрация i –го вещества.
67
Индекс загрязнения воды рассчитывали по шести веществам: ХПК, БПК 5 ,
азот аммонийный, азот нитритный, медь и нефтепродукты.
В 2017 году на участке реки выше г. Ливны ИЗВ составил 0,94, что
соответствует II классу — чистая, на участке ниже г. Ливны III класс - умеренно
загрязненная (ИЗВ = 1,15). Разница составила 0,21, что на 0,07 ниже, чем в
предыдущем году.
ПХЗ10 в 7 км выше от города Ливны равнялся 6,91 т.е. 1<ПХЗ<10 –
ситуация кризисная. ПХЗ10 в 4,5 км ниже от города Ливны – 8,74, также
кризисная ситуация. Разница показателей – 1,83 (в 2016 – 2,28).
В 2017 году на территории Орловской области отмечается снижение доли
проб воды, не отвечающей гигиеническим нормативам по санитарногигиеническим
показателям
с
19,6%
в
2016
году
до
12,1%,
и
микробиологическим показателям снижение доли проб с 5,3% в 2016 году до
5,2%.
Таким образом, в 2017 году по сравнению с 2016 годом наблюдается
снижение уровня химического загрязнения реки Сосна как в целом (показатели
в створе выше г. Ливны), так и на территории г, Ливны, в том числе по
нефтепродуктам (в 1,5 раза), меди (на 1,1 мг/дм 3 ).
3.4 Мероприятия по охране и рациональному использованию водных
ресурсов Ливенского района
В целях устранения серьезных недостатков в охране, использовании и
воспроизводстве водных ресурсов города, увеличения самоочищающей
способности и рыбопродуктивности рек, повышения экологической культуры
водопользователей необходимо следующее:
1)
для повышения и сохранения водности рек необходимо проведение
работ по расчистке русел рек и родников, рациональное использование водных
ресурсов, а счет снижения потерь, внедрение оборотных систем водоснабжения
и очистки;
2)
улучшение качественных характеристик поверхностных водных
объектов предусматривается за счет строительства, реконструкции, расширения
68
и восстановления очистных сооружений промышленных стоков и ливневой
канализации, благоустройства водоохранных зон и прибрежных защитных
полос водных объектов, регламентации хозяйственной деятельности в них,
упорядочения отводов земельных участков под различные виды строительства;
3)
необходимо проведение работ по благоустройству зон рекреации,
посадка древесно-кустарниковой растительности в прибрежных зонах и уход за
ними, усиление контроля за техническим состоянием мостовых переходов,
гидротехнических сооружений и шлаконакопителей;
4)
укрепление береговой линии р. Сосны и её притоков: Кшень, Олым,
Труды, Тим и Ливенка.
5)
проведение работ по охране рек и водоемов от промышленных и
ливневых стоков с территорий предприятий и города Ливны.
6)
проведение работ по упорядоченному хранению, переработки и
утилизации отходов производства, ТБО и жидких отходов.
69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Поверхностные воды на территории Ливенского района Орловской
области
представлены рекой Быстрая Сосна и ее притоками (Тим, Труды,
Кшень, Олым, Ливенка), родниками, прудами, озерами в виде стариц, болотами.
Поверхностные
воды
используются
в
различных
целях
(сельскохозяйственных, промышленных, рекреационных, водохозяйственных,
рыбохозяйственных и тому подобное).
Подземные воды относятся к водоносному Воронежско-Ливенскому
карбонатному комплексу и характеризуются повышенным содержанием бора,
бария, железа общего и солей жесткости. Подземные воды используются для
хозяйственно-питьевого и производственно-технического водоснабжения в
районе.
Источниками,
вносящими
значительный
вклад
в
загрязнение
поверхностных вод Ливенского района, являются сточные воды промышленных
предприятий
(металлургической,
металлообрабатывающей,
текстильной
промышленности), сельскохозяйственные стоки, коммунально-бытовые и
поверхностные стоки с территории поселений.
Основными веществами, загрязняющими поверхностные воды на
территории Ливенского района, являются: азот аммонийный, азот нитритный,
медь, железо, нефтепродукты.
Как показали проведенные исследования, поверхностные воды реки Сосна
ниже и выше г. Ливны в 2016 году характеризовались как умеренно загрязненные
(III класс), а в 2017 году ситуация несколько улучшилась: выше г. Ливны
качество вод соответствовало II классу – чистая, а ниже г. Ливны хотя и осталось
на уровне III класса, но показатель ИЗВ уменьшился по сравнению с
предыдущим годом.
В 2017 году по сравнению с 2016 годом наблюдается снижение уровня
химического загрязнения реки Сосна как в целом (показатели в створе выше
70
г.Ливны), так и на территории г. Ливны, в том числе по нефтепродуктам - в 1,5
раза, меди - на 1,1 мг/дм3.
Основной причиной неудовлетворительного качества поверхностных вод
Орловской области является отсутствие или неудовлетворительное состояние
очистных сооружений, что приводит к сбросу сточных вод в водоемы или
загрязнение почвы, с последующим загрязнением водных объектов.
В целях улучшения качества поверхностных вод необходимо продолжить
строительство
очистных
сооружений,
реконструировать
водопроводы
центрального водоснабжения и канализационную систему.
Экологическая ситуация в регионе может быть стабилизирована и
улучшена только за счет разработки комплекса радикальных социальноэкономических, технологических, законодательных и иных мер, в которых
должно быть заинтересовано все общество.
71
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ашихмина, Т.Я. Экологический мониторинг: учебно-методическое
пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Т.Я. Ашихмина. – М.: Академический Проект,
2006. – 416 с.
2. Водные ресурсы Земли: [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
https://сезоны-года.рф/водные%20ресурсы.html. – Дата доступа: 25.04.2018.
3. Водные ресурсы Орловской области: [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://svyato.info/5741-vodnye-resursy-orlovskojj-oblasti.html. – Дата
доступа: 30.05.2018.
4. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 № 74-ФЗ ред. от
28.06.2014. [федер. закон: принят Гос. Думой 12 апр. 2006 г.]: [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW
_173615/ – Дата доступа: 24.05.2015.
5. Водоёмы Орла и Орловской области: [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://hapok.ru/ponds/index?region_filter=37&page=1. – Дата доступа:
25.04.2018.
6. Воронов, Ю.В., Яковлев, С.В. Водоотведение и очистка сточных вод –
М.: Ассоциация строительных ВУЗов, 2006. – 704 с.
7. Гарин, В. М., Клёнова И. А., Колесников В. И. Экология для
технических вузов Серия «Высшее образование». Под ред. В. М. Гарина. Ростов
н/Д: Феникс, 2003. – 384 с.
8. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. / Т.В.
Гусева, Я.П. Молчанова, Е.А. Заика. – М.: Эколайн, 2000. – 412 с.
9. Голицын, А.Н. Промышленная экология и мониторинг загрязнения
природной среды: Учебник / А.Н. Голицын – М.: Издательство Оникс, 2007. –
336с.
10. ГОСТ 25150-82 (СТ СЭВ 2085-80). «Канализация. Термины и
определения» – М.: 1980. – 7 с.
72
11. ГОСТ 18293-72 Вода питьевая. Методы определения содержания
свинца, цинка, серебра. – М.: Издательство стандартов, 1994. – С.103-122
12. ГОСТ 18826-73 Вода питьевая. Методы определения содержания
нитратов. – М.: Издательство стандартов, 1994. – С.148-154
13. ГОСТ 27065-86 (СТ СЭВ 5184-85). Качество вод: Термины и
определения. Дата введения 1987-01-01. – М.: Издательство стандартов, 1987. –
9с.
14. ГОСТ 4192-82 Вода питьевая. Методы определения минеральных
азотсодержащих веществ. – М.: Издательство стандартов, 1994. – С.43-49
15. ГОСТ 4388-72 Вода питьевая. Методы определения массовой
концентрации меди. – М.: Издательство стандартов, 1994. – С.57-66
16. ГОСТ 31940-2012 Вода питьевая. Методы определения содержания
сульфатов. М.: Стандартинформ, 2013.
17. Емельянов, А.Г. Основы природопользования: учебник для студ.
вузов/А.Г. Емельянов – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 304 с.
18. Игнатов, В.Г., Кокин А.В. Экология и экономика природопользования.
– Ростов н/Д: Феникс, 2003
19. Калыгин, А.В. Промышленная экология: учебное пособие для
студентов высших учебных заведений / Калыгин В.Г. – М.: Издательский центр
«Академия», 2004. – 432 с.
20. Комплексное использование и охрана водных ресурсов / Юшманов
О.Л., Шабанов В.В., Галямина И.Г. и др. – М.: Агропромиздат, 1985. – 303 с.
21. Ксенофонтов, Б. С. Проблемы очистки вод – М.: Знание , 1991
22. Кузьмина, И.А. Содержание растворенного кислорода в воде:
методические указания / И.А. Кузьмина. – Великий Новгород: НовГУ, 2007. –
12с.
23. Лазуткина, Ю.С. Общая экология: учебное пособие / Ю.С. Лазуткина,
В.А. Сомин. – Барнаул: Изд-во «Азбука», 2007. – 134 с.
24. Ливенский
район:
[Электронный
ресурс].
–
Режим
https://wiki2.org/ru/Ливенский_район. – Дата доступа: 30.05.2018.
доступа:
73
25. Ливчак И. Ф., Воронов Ю. Ф. Охрана окружающей среды. – М.: Колос,
1995
26. Матвеев, А.В., Котов В.П. Оценка воздействия на окружающую среду
и экологическая экспертиза: Учебное пособие / А.В. Матвеев, В.П. Котов –
СПбГУАП. СПб., 2004. – 104 с.
27. Никаноров, А. М. Гидрохимия: учебник / А.М. Никаноров– 2-е изд.,
перераб. и доп. – СПб: Гидрометеоиздат, 2001. – 444 с.
28. Никитин, Д.П., Новиков, Ю.В. Окружающая среда и человек: учебное
пособие для студентов вузов – М.: Высшая школа, 1980. – 424 с.
29. Николадзе Г. И. Технология очистки природных вод – М.: Высшая
школа , 1987. – 479 с.
30. Овчинникова, О.Л. Вода. Отбор проб и анализ: учебное пособие / О.Л.
Овчинникова – Омск: БОУ ОО СПО ОПЭК, 2013. – 43 с.
31. Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. Р
52.24.353-2012:
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200096368 – Дата доступа: 03.11.2017.
32. Петров К.М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы:
Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стер. – СПб: Химия, 1998. – 352 с., ил.
33. Попов А. М., Румянцев И. С. Природоохранные сооружения – М.:
Колос, 2005. — 520 с.: ил.
34. Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами
– М.: Минводхоз СССР, 1975. – 38 с.
35. Правила охраны поверхностных вод (типовые положения), утв.
Госкомприроды СССР 21.02.91 – М., 1991.
36. РД 52.24.486-95. Методические указания. Методика выполнения
измерений массовой концентрации аммиака и ионов аммония в водах
фотометрическим методом с реактивом Несслера: [Электронный ресурс]. –
Режим доступа: http://snipov.net/database/c_4294956132_doc_4293828929.html. Дата доступа: 4.12.2017.
74
37. Родионов, А.И. Техника защиты окружающей среды: учебник для
вузов / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников. - 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: Химия, 1989. – 512с.
38. Роев Г.А. Очистные сооружения. Охрана окружающей среды – М.,
Недра, 1993. – 287 с.
39. Роев Г.А., Юфин В.А. Очистка сточных вод и вторичное
использование нефтепродуктов – М., Недра, 1987. – 224 с.
40. СанПиН
поверхностных
2.1.5.980-00.
вод
(взамен
Гигиенические
СанПиН
4630-88)
требования
–
М.:
к
охране
Федер.
центр
госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000. -23 с.
41. Сергеев М. Т., Кофф Г. Л. Рациональное использование и охрана
окружающей среды. – М.: ЮНИТИ, 2003. – 435 с.
42. Смирнова, В.М. Метод комплексной оценки степени загрязненности
поверхностных вод по гидрохимическим показателям. Определение удельного
комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) и класса качества воды:
методические указания / В.М. Смирнова, И.С. Макеев, А.В. Благодаткин – Н.
Новгород: НГУ, 2011. – 19 с.
43. Современные проблемы обеспечения населения Орловской области
ресурсами подземных вод: [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.eco-oos.ru/biblio/sborniki-nauchnyh-trudov/ekologicheski-ustoichivoe–
razvitie-racionalnoe-ispolzovanie-prirodnyh-resursov/05/.
Дата
доступа:
25.04.2018.
44. Укрупнённые
нормы
водопотребления
и
водоотведения
для
различных отраслей промышленности. – М.; Стройиздат, 1978. – 590 с.
45. Федеральный
закон
Российской
Федерации
«О
санитарно-
эпидемиологическом благополучии населения» № 52-ФЗ от 30 марта 1999 г.
46. Характеристика Ливенского района без г. Ливны: [Электронный
ресурс]. – Режим доступа: http://вливнах.рф/publ/8-1-0-24. – Дата доступа:
30.05.2018.
75
47. Экологическое право Российской Федерации: курс лекций / под общей
редакцией Винокурова Ю.Е. – МНЭПУ, 1999
48. Экология и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для
вузов / Д.А. Кривошеин, Л.А. Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья.
– М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000. – 447с
49. Экология: Учебник для технических вузов / Л.И. Цветкова, М.И.
Алексеев, Ф.В. Кармазинов, Е.В. Неверова-Дзиопак, Б.П. Усанов, Л.И. Жукова;
под ред. Л.И. Цветковой. – М.: Изд-во АСВ, СПб.: Химиздат, 2001. – 552 с.
50. Экология: учебник / под редакцией Г.В. Тягунова, Ю.Г. Ярошенко. –
М.: Интермет Инжиниринг, 2000. – 300 с.
51. Язиков, Е.Г. Геоэкологический мониторинг: учебное пособие для
вузов. / Е.Г.Язиков, А.Ю.Шатилов – Томск: Изд-во ТПУ, 2003. – 336 с.
52. Якубсон,
О.Л.
Пособие
по
краеведению:
Ливенская
малая
краеведческая энциклопедия – Л.: Ливенская типография комитета по печати,
полиграфии и СМИ администрации орловской области, 1996. – 42с.
76
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа