И. В. Якунина, Н. С. Попов методы и приборы контроля окружающей среды
 Скачать 1.64 Mb.
|
|
3.1. Уровень загрязнённости поверхностных вод на территории Тамбовской области Водный объект, пункт отбора Расположение створа р. Цна, г. Тамбов 26 км выше города, 3 км выше г. Котовск. В черте с. Кузьмина Гать, 1 км ниже впадения р. Лесной Тамбов, 0,7 км ниже моста 2,2 км выше города, 10 км ниже г. Котовск, у ж/д моста 1,5 км ниже города, 3 км ниже впадения руч. Бе- зымянный 12,5 км ниже города, 1,0 км ниже д. Татаново, 4,5 км ниже впадения руч. Липляй, 0,9 км ниже впадения р. Орляй р. Лесной Тамбов, Рассказово 6 км выше города, 1 км ниже с. Верхне-Спасское 1 км ниже города, 3 км ниже впадения р. Арженка, у моста р. Савала, г. Жердевка 5,5 км выше города, в черте с. Бурнак, 1 км выше впадения р. Бурначка 3,5 км ниже горда, у а/д моста, 7 км ниже впадения р. Осиновка р. Ворона, г. Кирсанов 5,5 км к востоку от города, в черте с. Терны 5 км к юго-западу от города, 2,5 км ниже впадения р. Калаис р. Ворона, г. Уварово В черте города, 0,5 км выше гидропоста 8 км ниже города, в черте с. Моисеево, у моста, 9 км ниже впадения р. Подгорная (вертикаль 0,1) 8 км ниже города, в черте с. Моисеево, у моста, 9 км ниже впадения р. Подгорная (вертикаль 0,5) 8 км ниже города, в черте с. Моисеево, у моста, 9 км ниже впадения р. Подгорная (вертикаль 0,9) 3.2. Перечень контролируемых ингредиентов в поверхностных водах Тамбовской области Полное наименование ингредиентов Единица измере- ния ПДК (для кислорода превышением ПДК считается снижение концентрации ниже указанного уровня) Код ингредиента, используемый в работе сети наблюдений Скорость реки м/с 11 Расход/уровень м 3 /с 13 Запах баллы 23 Прозрачность см 25 Цветность град 27 Температура град.с 29 Взвешенные вещества мг/дм 3 31 рН 33 Кислород мг/дм 3 6,0 35 Магний мг/дм 3 40,0 43 Хлориды мг/дм 3 300,0 45 Сульфаты мг/дм 3 100,0 47 Сумма ионов мг/дм 3 1000,0 49 Жёсткость общая мг-экв/дм 3 51 Гидрокарбонаты мг/дм 3 53 Натрий мг/дм 3 120,0 57 Калий мг/дм 3 50,0 59 Кальций мг/дм 3 180,0 61 Окисляем. бихроматная мг/дм 3 65 БПК 5 сут. мг/дм 3 2,0 67 Азот аммонийный мг/дм 3 0,40 71 Азот нитритный мг/дм 3 0,02 73 Азот нитратный мг/дм 3 9,1 75 Фосфаты мг/дм 3 79 Кремнекислота мг/дм 3 81 Электропроводность см/см 85 Фосфор общий мг/дм 3 93 Железо общ. мг/дм 3 0,1 111 Железо (II) мг/дм 3 113 Медь мкг/дм 3 1,0 115 Цинк мкг/дм 3 10,0 117 Никель мкг/дм 3 10,0 119 Хром общ. мкг/дм 3 121 Хром (VI) мкг/дм 3 20,0 123 Хром (III) мкг/дм 3 5,0 125 Железо (III) мг/дм 3 133 Марганец мкг/дм 3 10,0 149 Смолы и асфальтены мг/дм 3 179 Нефтепродукты мг/дм 3 0,05 181 СПАВ мг/дм 3 0,1 187 Фториды мг/дм 3 0,75 189 3.4. ОТБОР ПРОБ ВОДЫ Общие требования к отбору проб воды любого типа регламентируются ГОСТ Р 51597–2000. Проба воды – определённый объём воды, отобранный для исследования её состава и свойств. Цель отбора проб – получение дискретной пробы, отражающей качество исследуемой воды. Отбор проб проводят для: 1) исследования качества воды для принятия корректирующих мер при обнаружении изменений кратко- временного характера; 2) исследования качества воды для установления долгосрочного характера; 3) определения состава и свойств воды по показателям, регламентированным в нормативных документах; 4) идентификации источников загрязнения водного объекта. 3.4.1. ТИПЫ ОТБИРАЕМЫХ ПРОБ 1. Точечная проба воды – проба воды, получаемая однократным отбором необходимого объёма воды в точке отбора проб. Область применения: поток воды неоднороден; значения определяемых показателей не по- стоянны; использование составной пробы делает неясными различия между отдельными пробами; при исследо- вании возможного наличия загрязнения или для определения времени его появления, а также при проведении обширной программы отбора проб. Точечные пробы предпочтительнее, если цель программы отбора проб – оценить качество воды по отношению к нормативам содержания (ПДК) показателей в воде, установленных в нормативных документах, а также рекомендуется для определения неустойчивых показателей (концентрация растворённых газов, остаточного хлора, растворимых сульфидов и др.) 2. Периодические пробы: • времязависящие: за фиксированное время (используя устройство отсчёта времени начала и окончания отбора) в каждую ёмкость для отбора проб отбирается один и тот же установленный объём (пробы отбирают в одну или более ёмкостей). • потокозависящие: пробы различных объёмов берутся за постоянные интервалы времени, объём зависит от потока (метод отбора применяют, если изменения в составе воды и скорость потока не взаимосвязаны); • объёмозависящие: для каждой единицы объёма потока воды проба берётся независимо от времени (ме- тод отбора применяют, если изменения в составе воды и скорость потока не взаимосвязаны). 3. Непрерывный отбор. • при постоянной скорости потока: пробы позволяют получить все сведения о показателях воды за пери- од отбора проб, но во многих случаях не обеспечивают информацией о различиях в концентрациях определяе- мых показателей; • при непостоянной скорости потока:пробы отбирают пропорционально потоку воды. Метод использу- ют при определении состава большого объёма воды. Это наиболее точный метод отбора проб проточной воды, если скорость потока и концентрация определяемых показателей изменяются значительно. 4. Отбор проб сериями: • пробы глубинного профиля: серия проб воды, отобранных на различных глубинах исследуемой воды в конкретном месте; • пробы профиля площади:серия проб воды, отобранных на определённой глубине исследуемой воды в различных местах. 5. Составная проба – две или более проб воды или их частей, смешиваемых в заданных пропорциях. Может быть получена вручную или автоматически независимо от метода отбора проб (например, непрерывно взятые пробы могут быть соединены вместе для получения составных проб). Составные пробы применяют в случаях, когда требуются усреднённые данные о составе воды. 6. Пробы большого объёма – это пробы объёмом от 50 дм 3 донескольких кубических метров. 3.4.2. ВИДЫ ПРОБ И ВИДЫ ОТБОРА ПРОБ При исследовании качества воды необходимы данные о концентрации веществ в пробах, отобранных в оп- ределённом месте или в течение определённого промежутка времени. В зависимости от этого различают про- стую (точечную, единичную, разовую) и смешанную (объединенную, составную, среднюю) пробы. Простая пробахарактеризует состав воды в данное время в данном месте. Её получают однократным от- бором требуемого количества воды. Простые пробы используют в тех случаях, когда вода неоднородна, значе- ния параметров непостоянны и применение смешанной пробы стирает различия между отдельными пробами вследствие реакций веществ друг с другом. Простые пробы необходимы для определения содержания нестой- ких компонентов (растворённые газы, растворённые сульфиды и т.д.). Смешанная пробахарактеризует средний состав воды за определённый промежуток времени в определён- ном объёме. Её получают смешиванием простых проб, взятых одновременно в различных местах водного объ- екта (усреднение по объёму) или в одном и том же месте через определённые промежутки времени (усреднение по времени). В случае необходимости можно отобрать пробу, усреднённую по месту и времени. Смешанную пробу обычно получают смешиванием равных объёмов проб, отобранных через равные про- межутки времени. Этот способ пригоден только в том случае, если все точки исследуемого водного объекта равноценны или если в месте отбора проб постоянный расход воды. Если это условие не выполняется, то готовят среднюю пропорциональную пробу из различных объёмов проб, взятых через равные интервалы времени, или из равных объёмов проб, взятых через различные интерва- лы времени таким образом, чтобы объём или число проб соответствовали расходу воды в данном месте. Смешанная проба тем точнее, чем меньше интервалы между отдельно взятыми составляющими её проба- ми; наилучший результат можно получить при автоматизированном непрерывном отборе проб. Смешанную пробу не рекомендуется отбирать за период более суток. При необходимости длительного хранения пробу следует консервировать. Смешанную пробу не следует применять для определения компонентов и характеристик воды, легко под- вергающихся изменениям (растворённые газы, рН и т.д.). Эти определения делают в каждой составляющей пробы отдельно. Смешанную пробу нельзя составлять и в том случае, если состав воды изменяется во времени. Для мониторинга качества воды обычно используются серии простых проб, но можно использовать и смешанные пробы. Объём отбираемой пробы зависит от вида и числа определяемых компонентов, их концен- трации в водном объекте, применяемого метода определения. Для поверхностных вод этот объём обычно со- ставляет 1…5 л. В зависимости от вида водного объекта отбор проб воды может быть следующим: − из открытого водоёма; − из открытого водотока; − из трубопровода; − атмосферных осадков; − подземных вод. Каждый вид отбора проб имеет свои особенности. Наиболее часто используют первые два вида отбора проб. При отборе проб очищенных сточных вод необходимо стремиться к отбору пробы не в трубопроводах и колодцах, апрямо в водном объекте в месте выпуска. В зависимости от времени отбор проб может быть перио- дическим, регулярным, нерегулярным. При периодическом отборепробы отбирают в определённые промежутки времени (с использованием хро- нометра). Регулярный отбор проб проводят с целью получения информации о пространственно-временных характе- ристиках состава и свойств воды. Нерегулярный отборпроб проводят при необходимости определения возможных или ожидаемых измене- ний характеристик состава и свойств воды (при аварийных ситуациях, залповых выбросах загрязняющих ве- ществ и т.д.). 3.4.3. СПОСОБЫ ОТБОРА. УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ Выбор технических средств при отборе проб определяется местными условиями. Часто применяется от- бор проб с мостов.Такой отбор имеет свои плюсы и минусы. К мостам обычно имеется хороший доступ, мож- но точно определить место взятия пробы, контролировать точку отбора как по вертикали, так и по горизонтали, можно безопасно производить отбор проб при любых погодных условиях и при любом состоянии потока. Не- удобства связаны с движением дорожного транспорта, а также судов по реке. Отбор проб с судов является гибкой формой отбора проб, поскольку может быть осуществлен в любой точке продольного или поперечного сечения реки. Однако необходимо точно привязать точку отбора проб к наземным ориентирам. Необходимо убедиться, что судно не нарушило донные отложения и они не попали в пробу. Недостаточная манёвренность судна компенсируется меньшим числом станций, которые можно обслу- жить. Более манёвренными являются небольшие лодки, перевозимые на автомобиле, или лодки, постоянно на- ходящиеся на пунктах отбора. При отборе проб в районе брода в узких и мелких реках неизбежно нарушаются придонные слои вод. По- этому оператор должен входить в воду ниже по течению от точки отбора. Отбор проб с берега следует применять только при отсутствии других возможностей. Пробу предпочти- тельно отбирать в местах с быстрым течением или с внешнего берега излучины реки, где обычно она глубокая и быстрая. Отбор проб с использованием канатных переправ,с помощью которых осуществляют измерения скорости потока. Их применяют на малых реках. Преимуществом отбора проб с вертолета является возможность взятия пробы из любой точки реки или озера, до которых трудно добраться, экономия времени и большая производительность. Недостатком является высокая стоимость работ. Отбор проб из резервуара перед поступлением в распределительную сеть проводят через специальные пробоотборники из кранов на водоводах, по которым осуществляется подача воды из резервуара. Пробы отбирают в местах, размещённых как можно ближе к резервуару. Перед отбором проб следует не менее 10 минут сливать застоявшуюся воду. В технически обоснованных случаях следует определить объём воды, который необходимо слить перед отбором пробы, определив (приблизительно) необходимое для этого время истечения объёма воды при существующем расходе, и затем установить время, равное пятикратному времени истечения этого объёма. Отбор проб при контроле стабильности технологических процессов водоподготовки. Для контроля раз- личных стадий водоподготовки отбор проб следует проводить до и после соответствующей стадии (например, коагуляции, фильтрования). Отбор проб для контроля качества воды на различных стадиях водоподготовки (в том числе на входе и выходе из водоочистных устройств) проводят в соответствии с технологическим регла- ментом на процесс водоподготовки. Отбор проб при контроле обеззараживания. Пробы воды, поступающей на обеззараживание, следует от- бирать из крана на водоводе, расположенном на входе в установку обеззараживания. Пробы воды, выходящей из установки по обеззараживанию, отбирают на выходе из установки по истечении установленной в норматив- ных документах продолжительности контакта воды и обеззараживающего вещества. Допускается (в технически обоснованных случаях) для оценки стабильности процесса обеззараживания воды отбирать пробы обработан- ной воды из распределительной сети или непосредственно из обеззараживающей установки. При этом способ отбора проб должен исключать возможность внесения загрязняющих компонентов в воду; используемое обо- рудование перед отбором проб должно быть простерилизовано. Отбор проб из распределительной сети проводят из уличных водоразборных устройств на основных ма- гистральных линиях, на наиболее возвышенных и тупиковых её участках, а также из кранов внутренних водо- проводных сетей, гидрантов. Пробы отбирают в различных местах распределительной сети на входах перед поступлением воды потре- бителю. При отборе проб из гидрантов поверхности гидранта, которые контактируют с водой, следует очи- стить, продезинфицировать, многократно ополоснуть исследуемой водой, чтобы исключить наличие дезинфек- танта в пробе. Точку отбора проб и её расположение устанавливают в зависимости от указанной в программе цели. Если целью отбора проб является оценка влияния материалов, контактирующих с водой, на качество воды или оценка обрастания материалов микроорганизмами, то пробы следует брать из первой порции слива воды. Длина водовода, подводящего воду к крану для отбора проб, должна быть как можно короче. Для получения представительной пробы необходимо отбирать воду в точке, где исследуемые компоненты распределены равномерно. Для этого пробу отбирают из систем с перемешивающимся потоком на расстоянии, максимально удалённом от различных препятствий, таких как изгибы или задвижки. Отбирать пробу следует на прямом участке трубопровода. При необходимости отбора проб из тупиковых участков трубопровода время слива застоявшейся воды может достигать 30 минут. При отборе проб не допускается взмучивание осадка. Отбор проб из крана потребителя. Отбор проб воды проводят на выходе из кранов внутренних водопро- водных сетей домов. При отборе проб из крана потребителя время слива воды перед отбором зависит от цели отбора проб. Если целью отбора проб является оценка влияния материалов, контактирующих с водой, на качество воды, то пробы следует отбирать без предварительного слива воды. Для других целей для установления условий равновесия перед отбором проб достаточно трёх минут слива воды. При отборе проб для определения микробиологических показателей металлические краны следует предварительно простерилизовать путём обжига, а пластмассовые краны следует продезинфицировать, и произвести спуск воды продолжительностью не менее 10 минут при полностью открытом кране. Отбор проб воды, расфасованной в ёмкости, а также разлитой в большие контейнеры, предназначенные для хранения в поездах, самолетах, судах. Отбор проб воды из контейнеров проводят в соответствии с требова- ниями отбора проб воды из резервуара. Отбор проб воды, используемой для приготовления пищевых продуктов и напитков. В технологических процессах производства пищевых продуктов и напитков, включающих одну или несколько установок для водо- подготовки, обеспечивающих ряд специальных требований к воде, должна быть предусмотрена возможность отбора проб воды до и после каждой стадии водоподготовки. Отбор проб проводят также как при контроле ста- бильности технологических процессов. Отбор проб для проведения химико-аналитического и радиологического контроля качества воды. Пробы отбирают в ёмкости, изготовленные из химически стойкого стекла с притёртыми пробками или из полимерных материалов, разрешённых для контакта с водой. Допускается использовать корковые или полиэтиленовые пробки. Пробы, предназначенные для определения содержания органических веществ в воде, отбирают только в стеклянные ёмкости. Перед отбором пробы ёмкости для отбора проб не менее двух раз ополаскивают водой, подлежащей ана- лизу, и заполняют ею ёмкость до верха. При отборе проб, подлежащих хранению, перед закрытием ёмкости пробкой верхний слой воды сливают так, чтобы под пробкой оставался слой воздуха, и при транспортирова- нии пробка не смачивалась. При отборе проб с определённой глубины используют специальные пробоотборные устройства различных конструкций. Основной их частью является цилиндрический сосуд (пластмассовый, металлический), открытый с обеих сторон и снабжённый плотно прилегающими крышками, закрывающимися при помощи пружины фик- сированными спусковыми устройствами. Последние приводятся в действие при помощи вспомогательного тро- сика или посредством удара груза, опускаемого по подвесному тросику. Сосуд с крышками, зафиксированными в открытом положении, погружают в воду до требуемой глубины. После достижения требуемой глубины при помощи спускового устройства закрывают крышки и сосуд поднимают на поверхность. Пробу выливают вбу- тыль через выпускной кран. Пробоотборник можно снабдить термометром для одновременного измерения тем- пературы. Наиболее распространены пробоотборники (батометры): • батометр-бутылка ГР-16 –представляет собой литровую стеклянную бутылку с металлической го- ловкой для взятия проб воды со взвешенными частицами при длительном наполнении с глубин потока до 4 м; • батометр Молчанова ГР-18 – предназначен для взятия проб воды с одновременным измерением тем- пературы (от +1 до + 40); • батометр БП-1 –малогабаритный, портативный для взятия проб воды из невозмущённого слоя глуби- ной до 10 м; • батометр градиентный БГ-5Х1 –предназначен для одновременного взятия проб воды (до 5 штук) на любом расстоянии друг от друга на отрезке 2…3 м из невозмущённого слоя воды; • батометр универсальный БУ-5 –многофункциональный прибор, объединяющий в себе свойства бато- метра и трубчатого доночерпателя; • батометр классический Брм (батометр Рутнера)–малогабаритный батометр без посыльного груза для широкого диапазона глубин; изготавливается в нескольких модификациях; • батометр штанговый – предназначен для отбора проб воды из труднодоступных мест, укомплекто- ванный штангой (5 м); • пробоотборник воды ПВО-1 (пробоотборник Плотникова) – предназначен для отбора проб воды из вертикальных скважин до 100 м; • пробоотборник воды СП-2 –предназначен для отбора проб природных и сточных вод с целью опреде- ления в них содержания нефтепродуктов, солей и прочих загрязняющих веществ. Общие требования к пробоотборникам: − пробоотборники должны обеспечивать герметичность сосуда с пробой; − материал пробоотборников должен быть химически стойким и исключать возможность изменения со- става отобранной пробы за время её нахождения в сосуде. Для определения некоторых веществ необходимо, чтобы пробы воды при отборе были защищены от со- прикосновения с атмосферным воздухом, выходящим из погружаемой бутылки. Для этого применяют специ- альную насадку. Она представляет собой резиновую пробку, в которую вставлены две стеклянные трубки: одна из них оканчивается у дна бутыли, другая – у пробки. С такой насадкой бутыль наполняется водой равномерно, без перемешивания с воздухом. Отобранную пробу переливают из бутыли с насадкой в сосуд для хранения с помощью сифонной трубки (резинового шланга). Резиновый шланг опускают на дно бутыли для хранения и наполняют до переливания через край, после чего закрывают пробкой так, чтобы в бутыли не оставалось пу- зырьков воздуха. Если пробы отбирались при помощи глубинных батометров, то воду из них выпускают аналогично: наде- вают резиновый шланг на выпускной кран и опускают шланг на дно сосуда для хранения. И в этом случае вода должна перетекать некоторое время через край сосуда. При взятии пробы из быстротекущей реки, мелких водоёмов, узкого глубинного профиля или у самого дна используют пробоотборники горизонтальной конфигурации. Принцип их устройства аналогичен принципу уст- ройства описанных выше пробоотборников вертикальной конфигурации. Для отбора проб донных отложений применяют следующие системы пробоотборников: дночерпатели, драги, стратиметры, трубки различных конструкций. В зависимости от глубины водного объекта, характера и свойств донных отложений применяют ручной или механизированный способы отбора проб. Отбор проб морского льда, а также льда водоёмов и водотоков для определения неорганических и органи- ческих загрязняющих веществ производят ручным кольцевым буром. Отбор проб атмосферных осадков произ- водят ручным и автоматическим способами. При ручном отборе используют устройства, устанавливаемые на период выпадения осадков. При автоматическом отборе проб используют устройства, которые автоматически открывают крышку над сборной ёмкостью в начале выпадения осадков и закрывают её после окончания их вы- падения. Для сборных ёмкостей и сосудов для хранения проб используют посуду из химически стойкого мате- риала, например, полиэтилена. 3.4.4. ПОДГОТОВКА ПРОБ К ХРАНЕНИЮ. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ ПРОБ Показатели загрязнения, изменяющиеся за небольшой промежуток времени (например, температура, рН, растворённый кислород), необходимо определять на месте отбора, непосредственно после отбора пробы. В ряде случаев необходима экстракция проб. Эту операцию следует проводить на месте отбора проб и транспортировать в лабораторию экстракты. Если это невозможно, следует принять меры, обеспечивающие торможение биохимических, химических и физических процессов. Одна из таких мер, которая, однако, не все- гда является достаточной, – правильное заполнение сосудов. Сосуды следует заполнять так, чтобы не остава- лось пузырьков воздуха. Этот способ предохраняет пробы от взбалтывания во время транспортировки и пре- дотвращает процессы осаждения карбонатов, окисления железа, изменения цветности и т.д. Для определения растворённых веществ пробу воды на месте отбора необходимо профильтровать через мембранные фильтры с размером пор 0,45 мкм или отцентрифугировать. Фильтры перед использованием должны быть тщательно промыты и высушены. Во многих случаях (определение пестицидов, нефтепродуктов, полициклических ароматических углеводородов и т.д.) необходимо анализировать не фильтрованные пробы, об этом должно быть сказано в методике определения каждого конкретного показателя. Одним из эффективных и широко применяемых способов хранения проб является их охлаждение и замо- раживание. Охлаждение рекомендуется проводить до температуры 2…5 °С, хранить пробы следует в темноте. Этот способ, однако, используется лишь при транспортировании проб в лабораторию и в течение краткого промежутка времени до начала исследований. Глубокое замораживание проб (до –20 °С) позволит увеличить период хранения, однако требует навыков при проведении процессов замораживания и последующего оттаива- ния пробы. Для многих компонентов (общее содержание солей, силикаты, летучие соединения) этот способ хранения неприемлем. Для хранения проб воды наиболее приемлемо консервирование. Однако следует помнить, что законсерви- рованные пробы должны быть проанализированы в возможно короткий срок. Универсального консервирующего вещества не существует. Чаще всего для этой цели используют кисло- ты, щёлочи или органические растворители, применяемые в дальнейшем в качестве экстрагентов. Применение хлорида ртути (HgCl) из-за его токсичности следует избегать. В случае применения следует обрабатывать остатки пробы для регенерации ртути. Способ консервирования должен согласовываться с ис- пользуемым аналитическим методом и должен быть указан в методике определения каждого конкретного пока- зателя. Транспортирование проб должно осуществляться в специальной таре, исключающей возможность их раз- лива и боя сосудов. Для этой цели следует использовать деревянные ящики с ячейками для каждой пробы и мягкий материал для прокладок. Транспортирование проб следует проводить в возможно более короткие сроки. При отборе проб воды вся информация оформляется в виде табл. 3.3. |