нормирование. ПР№4 Нормирование. Расчет показателей для оценки состояния природных вод
 Скачать 69.3 Kb.
|
|
Практическая работа № 4 Тема: Расчет показателей для оценки состояния природных вод Цель работы: 1) Определение интегральных показателей качества воды: общесанитарного (ИКВ) и гидрохимического (ИЗВ); 2) Определение экологического состояния водоема с помощью интегрального индекса экологического состояния. Теоретическая часть Определение общесанитарного индекса качества воды. В соответствии ГОСТ 27065-86 «Качество вод. Термины и определения» для характеристики воды используется комплексный показатель индекс качества воды (ИКВ). Общесанитарный индекс качества воды является наиболее разработанным, строится на основании экспертных процедур и рассчитывается по формуле (1):  где Y - вес показателя, входящего в общесанитарный ИКВ; ωі - баллы (от 1 до 5), присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный ИКВ; р - показатели, входящие в общесанитарный ИКВ. Для его определения сначала проводится анализ проб воды, в котором устанавливаются величины показателей, затем проводится их балльная оценка с помощью табл. 1, после чего определяется величина ИКВ по формуле (1). Качественное состояние воды водных объектов в зависимости от величины ИКВ определяют по табл. 2. Таблица 1 - Показатели для определения общесанитарного ИКВ
Таблица 2 – Классификация качества воды водоемов в зависимости от общесанитарного ИКВ
Определение гидрохимического индекса загрязнения воды ИЗВ. Особенность гидрохимических показателей состоит в том, что они связаны с наличием в воде химических веществ, обычно растворенных. Они, как правило, не могут быть определены с помощью органов чувств. Поэтому нужны методы, позволяющие выявить наличие тех или иных химических веществ в воде и определить их содержание (концентрацию). Для этих целей можно использовать гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ), установленный для водоемов хозяйственно-бытового и питьевого водопользования. Он является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле (2):  где n - число показателей, используемых для расчета индекса; Q - концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДКi - предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л. При определении ИЗВ для водных объектов питьевого и хозяйственно- бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДКв для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДКв), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК5. Расчет по БПК5 и растворенному кислороду проводится на основе специальных норм, которые применяются в зависимости от значений биохимического потребление кислорода или содержания растворенного кислорода в воде (приведены в табл. 3) Таблица 3 - Нормы содержания по БПК5 и растворенному кислороду
Примечание*. При расчете нормированной величины значение БПК делится на соответствующую норму. При расчете нормированной величины норма делится на содержание кислорода. Полученное расчетное значение ИЗВ соотносят к одному из 7 классов качества вода в зависимости от величины ИЗВ (табл.4) Таблица 4. – Классификация качества воды водоёмов в зависимости от ИЗВ
Грязные и чрезвычайно грязные воды (воды 6 и 7 классов) представляют собой по существу стоки промышленных предприятий. Высокая концентрация загрязняющих веществ в таких водах полностью подавляет самоочищающую способность рек и водоёмов. Определение интегрального индекса экологического состояния Качество среды обитания человека, в том числе окружающей природной среды, оценивается системой совокупных требований: санитарногигиенических, рыбохозяйственных и общеэкологических. Показателем, с помощью которого можно оценить экологическое состояние природных вод, является интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС), учитывающий наибольшее количество аспектов экологического состояния водоемов. Взаимодействие различных критериев оценки качества вод должно основываться на приоритете требований того водопользования, чьи критерии жестче. Например, если водный объект одновременно используется для питьевого и рыбохозяйственного назначения - требования к оценке качества вод могут ужесточаться (рыбохозяйственные и экологические). Интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС), вычисляемый по формуле:  (3)где nb – количество показателей, используемых для расчета индекса; bi – баллы (1 - 4), присвоенные каждому показателю в соответствии с табл. 5. По табл. 5 и 6 можно провести балльную оценку для определения индекса ИИЭС и классификацию водных объектов по ИИЭС. Таблица 5 - Балльная оценка показателей для определения ИИЭС водоемов
Таблица 6 - Классификация водных объектов в зависимости от значения ИИЭС
Экологическая обстановка может классифицироваться по возрастанию степени экологического неблагополучия следующим образом: относительно удовлетворительная; напряженная; кризисная (или зона чрезвычайной экологической ситуации); катастрофическая (или зона экологического бедствия) (подробная классификация приведена в практической работе 2) Граница между III-м и IV-м классами (табл. 6) соответствует допустимой экологической нагрузке (ДЭН), под которой понимают антропогенную нагрузку, которая не меняет качества окружающей природной среды или меняет ее в допустимых пределах, обеспечивая сохранение или повышение продуктивности сообщества (его структурно-функциональной целостности). Имеет характер перспективного норматива, который может быть достигнут к определенному сроку, т.е. через заранее обусловленное время перейти в категорию текущих нормативов. Граница между II-м и III-м классами соответствует предельно допустимой экологической нагрузке (ПДЭН) - максимальной интенсивности комплексного и комбинированного воздействия всей совокупности антропогенных факторов на сообщество, не приводящей к выходу экосистемы за пределы экологического резерва. Имеет характер текущего норматива, допустимого для оценки воздействия на сообщество в данном регионе в течение заранее оговоренного времени. Соответствует напряженной экологической обстановке. Граница между I-м и II-м классами соответствует критической экологической нагрузке, т.е. интенсивности антропогенных факторов в окружающей среде, вызывающих статистически достоверные изменения в показателях структурно-функциональной организации популяции или сообщества, выходящие за пределы адаптационных возможностей биосистемы исторически сформировавшейся в конкретных изменяющихся условиях окружающей среды. Катастрофической экологической обстановке (экологическому бедствию) соответствует антропогенная нагрузка, вызывающая устойчивое, необратимое отрицательное воздействие на природные популяции, сопровождающиеся их гибелью. Полученные данные (ИИЭС) являются основой для принятия решения в области природоохранной деятельности и выработки первоочередных мер по ликвидации экологического неблагополучия. Вариант 18 Порядок выполнения работы 1. Определить общесанитарный индекс качества воды (ИКВ) в следующей последовательности: определить баллы, присваиваемые каждому показателю, входящему в ИКВ, используя данные таблиц 1 и 2; рассчитать показатель по формуле (1) и представить результаты расчетов в виде табл. 7; проанализировать, какой из показателей дает наибольший вклад в ИКВ и каким способом можно его снизить. ИКВ=  Наибольший вклад в ИЗВ даёт показатель коли-индекса = 0,72. Исходя из классификации качества воды водоёмов в зависимости от общесанитарного ИКВ, можно сделать вывод, что воды умеренно загрязнённые (т.к. ИКВ = 2,91) с классом качества воды 3. 2. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ) с учетом БПК5 и О2. Для этого: -рассчитать кратность превышения (С/ПДКв) для указанных веществ, используя данные таблиц приложения: NH4+=3,20 мг/л => 3,20 мг/л : 1,5 мг/л=2,1 Cr6+=0,10 мг/л => 0,10 мг/л : 0,05 мг/л=2 NO3-=50,5 мг/л => 50,5 мг/л : 45 мг/л=1,12 Fe3+=0,1 мг/л => 0,1 мг/л : 0,3 мг/л=0,33 Hg2+=0,001 мг/л => 0,001 мг/л : 0,005 мг/л=0,2 Mn2+=0,50 мг/л => 0,50 мг/л : 0,1 мг/л=5 Ni2+=0,50 мг/л => 0,50 мг/л : 0,02 мг/л=25 Cd2+=0,005 мг/л => 0,005 мг/л : 0,001 мг/л=5 Zn2+=1,0 мг/л => 1 мг/л : 1 мг/л= 1 БПК5=11 мг О2/л по таблице 3 соответствует норме 2 => значение БПК5=11/2=5,5 мг О2/л. Содержание О2=7,5 мг О2/л по таблице 3 это соответствует норме 6 => О2=6/7,5=0,8 мг/л. - выбрать шесть компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения и рассчитать ИЗВ для выбранных компонентов по формуле (2); - результаты расчетов представить в виде табл. 8. ИЗВ=  Исходя из предоставленной классификации качества воды в зависимости от ИЗВ, можно сделать вывод, что воды очень грязные (т.к. ИЗВ=6,7). Таблица 7 - Определение общесанитарного индекса качества воды
Таблица 8. – Индекс загрязнения воды
По результатам анализа табл. 8 определить качественное состояние воды, предложить меры по улучшению качества воды (предложить методы очистки от компонентов, вносящих основной вклад в загрязнение водоема). Основной вклад в загрязнение данных вод вносит никель ( Ni2+). Известны способы химической и электрохимической очистки воды от растворенного никеля. Такие из них, как ионный обмен, электрокоагуляция, известкование, не позволяют очистить стоки до уровня санитарных норм. Другие способы, такие как осмос, ультрафильтрация, хотя и обеспечивают большую степень очистки, дороги, малопроизводительны, требуют сложного оборудования и больших производственных площадей. Известны способы удаления тяжелых металлов, в том числе и никеля, из сточных вод, основанные на адсорбции ионов металлов на ионообменных смолах с комплексообразующими функциональными группами (производными ди-и тритиокарбоиминовой, имино- или иминодипропионовой кислот), или на полимерном сорбенте, импринированном комплексообразователями -азотистыми основаниями с числом атомов углерода менее 20. Применение таких сорбентов позволяет значительно повысить уровень очистки по сравнению с катионитами за счет высокой селективности указанных функциональных групп. Однако возникает необходимость организации довольно сложного и дорогостоящего производства новых типов смол на основе полистирола, стиролдивинилбензола и т. п., попадание в очищаемую воду продуктов разложения смол и вымываемых функциональных групп. 3. Определить интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС): - провести балльную оценку величин ПДКв и класса опасности токсичных веществ, используя данные табл. 8 и 5. Рассчитать среднеарифметические значения баллов. Результаты оформить в виде табл. 9. Средние значения баллов внести в табл. 10. - провести балльную оценку рассчитанных ранее ИКВ и ИЗВ с помощью табл. 5. Результаты внести в табл. 9. - рассчитать интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС) по формуле (3) - сделать вывод об экологическом состоянии водоема (табл. 6) при многоцелевом использовании. Таблица 9 - Балльная оценка ПДКВ и класса опасности веществ
Таблица 10 – Интегральный индекс экологического состояния
ИИЭС=  Исходя из расчётов ИИЭС=2,27, по представленной классификации водных объектов в зависимости от значения ИИЭС (табл.6), можно с прийти к выводу, что данный водоём имеет II класс качества, уровень нарушения «К» и находится в состоянии экологического кризиса. Вывод: в ходе проделанной работы были определены интегральные показатели качества воды: общесанитарный (ИКВ=2,91), характеризующий воды как умеренно загрязнённые и гидрохимический (ИЗВ=6,7), характеризующий как очень грязные. Также было определено экологическое состояние водоема с помощью интегрального индекса экологического состояния, который показал, что данный водоём имеет II класс качества, уровень нарушения «К» и находится в состоянии экологического кризиса. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||