еа. Реферат Показатели качества воды. Требования к качеству воды
 Скачать 77.74 Kb.
|
1 2 в результате эффекта кумуляции способны реагировать даже на незначительное антропогенное влияние; суммируют действия всех важных биологических факторов; отражают физические и химические параметры, являющиеся показателями состояния экосистемы; фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений; отображают тенденции развития внешней среды; дают представление о путях и местах скопления загрязнений и возможных путях попадания их в пищу человека; указывают на степень вредности любых веществ для живой природы и дают возможность контроля их действия; позволяют решить проблему применения дорогостоящих и трудоемких физических и химических методик; постоянно находятся во внешней среде и реагируют, в том числе, на кратковременные сбросы загрязняющих веществ, на которые может не отреагировать автоматизированная система контроля, проводящая периодичный отбор проб; помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы, различающиеся по устойчивости к антропогенному воздействию, поскольку одинаковый состав и объем загрязнений может приводить к разным реакциям экосистем, находящихся в разных географических условиях. Ни один из известных организмов не удовлетворяет всем этим требованиям одновременно, в связи с чем мониторинг проводят с использованием самых разных групп – от микроорганизмов до рыб и млекопитающих. На сегодняшний день в мире применяется довольно много разных методов мониторинга, основанных на использовании различных групп водных организмов. Это является свидетельством того, что универсальный, пригодный для всех случаев метод еще не разработан. Большинство методов мониторинга были созданы западноевропейскими исследователями с учетом своих региональных условий и требуют адаптации с учетом специфики российских водоемов и их фауны. Результаты, полученные в ходе выполнения методик, выражают в виде количественных показателей – индексов. Они подразделяются на: простые, которые характеризуют отдельный компонент экосистемы с одной стороны, к примеру, численность или биомасса бентоса, количество видов в нем; комбинированные, которые отражают компоненты с разных сторон, к примеру, разнообразие видов; комплексные, которые используют одновременно несколько компонентов экосистемы, к примеру, продукция, способность к самоочищению, устойчивость. Возможно проведение мониторинга по показателям, которые характеризуют различные уровни организации биосистемы – организменный, популяционный, видовой, сообщества и экосистемы в целом [1]. 3.3. Определение минерализации воды Минерализация отражает совокупное содержание всех найденных при химическом анализе минеральных веществ и измеряется в мг/дм3. Минерализация характеризуется двумя определяемыми показателями: сухой остаток (мг/дм3) и жесткость (моль-экв./дм3), а также иногда учитывают электропроводность. Сухой остаток измеряют с целью определения суммарного содержания в воде растворенных неорганических веществ. Анализ проводят с помощью весового метода после выпаривания пробы воды в фарфоровой чашке на водяной бане и высушивания чашки при 105°С. В процессе обработки из воды устраняются летучие компоненты и вещества, которые при разложении приводят к образованию летучих компонентов. Минеральная часть воды представлена ионами Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl–, SO42–, HCO3–. Именно этими главными ионами и обусловлена электропроводность природных вод. Содержание других ионов оказывает незначительное влияние на электропроводность, если они (к примеру, Fe3+, Fe2+, Al3+, Mn2+, NO3– и др.) не находятся в воде в большом количестве, к примеру, ниже выпусков промышленных или хозяйственно-бытовых сточных вод. Согласно гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна быть выше 1000 мг/дм3 [11]. 3.4. Определение водородного показателя (рН) воды Активная реакция большинства природных вод приближена к нейтральной (рН 6,8-7,3). Постоянство рН природных вод обеспечивает присутствующая в них буферная система, состоящая из растворенной в воде угольной кислоты и гидрокарбонатов. Величину рН может изменяться из-за повышенного содержания гуминовых веществ, основных карбонатов и гидроокисей, появляющихся в результате поглощения СО2 в процессе фотосинтеза, а в некоторых случаях – также из-за повышенного содержания солей, подверженных гидролизу. Более низкие значения рН можно наблюдать в кислых болотных водах по причине повышенного содержания гуминовых и фульвокислот. В летний период в процессе интенсивного фотосинтеза рН может возрастать до 9. Постоянство рН природных вод очень важно для нормального протекания в воде разных биологических и физико-химических процессов, а также для использования ее в быту и производстве. Реакция среды практически не меняется при разных процессах обработки воды: хлорировании, коагуляции, известковании и др. Изменение рН воды является свидетельством загрязнения воды продуктами распада органических соединений, сточными водами и т.д. Показатель рН воды является одним из самых важных при оценке качества вод. Он особенно значим для успешного протекания химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От него зависят развитие и жизнедеятельность гидробионтов, микроорганизмов; устойчивость разных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина рН оказывает влияние на процессы превращения разных форм биогенных элементов, изменения токсичности загрязняющих веществ. Значение величины рН воды водоемов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного назначения регламентировано в пределах 6,5-8,5, питьевой воды централизованного водоснабжения - в пределах 6-9. рН определяется с помощью колориметрического или потенциометрического метода. Результат исследования выражается в единицах рН и иногда в миллимолях-эквивалентов водородных ионов или гидроксид-анионов в 1 дм3. В процессе протекающих в воде реакций рН зачастую может меняться, поэтому необходимо исследовать пробу сразу после отбора. Если это невозможно, тогда необходимо доставить пробу в лабораторию в специальной емкости. Анализ в данном случае должен быть проведен как можно скорее [11]. 3.5. Определение кислотности воды Кислотность - это содержание в воде веществ, вступающих в реакцию с сильными основаниями. К данным веществам относятся: 1) сильные кислоты, полностью диссоциирующие в разбавленных растворах с образованием ионов водорода (соляная кислота, азотная кислота и т.д.); 2) слабые кислоты (уксусная кислота, сернистая кислота, угольная кислота, сероводород и т.д.); 3) катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований и т.п.). Соединения, содержащие эти катионы, подвергаются гидролизу с образованием ионов водорода. По завершении титрования веществ второй группы гидроксидом натрия раствор должен содержать соответствующие этим слабым кислотам отрицательно заряженные ионы, например: СН3СООН + ОН– → СН3СОО– + Н2О, Н2СО3 + ОН– → НСО3– + Н2О, которые в результате гидролиза придают раствору слабощелочную реакцию. Слабощелочную реакцию создает также полное превращение некоторых катионов, входящих в состав третьей группы, в слабые основания. Расход гидроксида натрия или калия для нейтрализации таких веществ отражает общую кислотность воды. Определение общей кислотности воды проводят с применением индикаторов, цвет которых меняется в слабощелочной среде, к примеру, фенолфталеин (окрашивание развивается при рН=8,4). Возможно также проведение потенциометрического титрования. Кислотность природных вод, как правило, зависит только от содержания углекислоты. Естественная часть кислотности создается также гуминовыми и слабыми органическими кислотами. В данном случае рН воды не падает ниже 4,5. Загрязненные водоемы могут содержать большое количество сильных кислот или солей из-за сброса производственных сточных вод, при этом рН может опускаться ниже 4,5. Вода водоемов, загрязненных шахтными и рудничными водами, из-за гидролиза солей тяжелых металлов, может иметь рН<3 [11]. 3.6. Определение щелочности воды Щелочность воды - это содержание в ней веществ, вступающих в реакцию с сильными кислотами. К таким веществам относятся: 1) сильные основания (гидроксид натрия, гидроксид калия и т.д.); 2) слабые основания (аммиак, анилин, пиридин и т.д.); 3) анионы слабых кислот (НСО3-, СО32-, Н2РО4-, НРО42-, НSO3-, SO32-, анионы гуминовых кислот, HS-, S2- и т.д.), которые подвергаются гидролизу с образованием гидроксид-анионов, например: НСО3– + Н2О = Н2СО3 + ОН–. Титрование сильной кислотой сопровождается реакциями, протекающими между ней и разными веществами, которые обуславливают щелочность воды, и заканчивающимися при разных показателях рН раствора. При титровании сильных оснований кислотой реакция среды будет нейтральной. При титровании веществ второй группы соляной кислотой в конце титрования раствор должен содержать соответствующие этим основаниям положительно заряженные ионы, например: NH3 + H+ = NH4+, C6H5NH2 + H+ = C6H5NH3+, которые в результате гидролиза придают раствору слабокислую реакцию: NH4+ + H2O = NH4OH + H+. Слабокислая реакция создается в растворе и в конце титрования анионов, входящих в третью группу, поскольку при таком титровании образуются соответствующие слабые кислоты, которые частично диссоциируют с образованием ионов водорода, например: СН3СООН = СН3СОО– + Н+. Общая щелочность поверхностных вод, как правило, обусловлена содержанием в ней гидрокарбонатов щелочноземельных и щелочных металлов. При этом значение рН воды не превышает 8,3. Растворимые карбонаты и гидроксиды (в случае сточных вод) приводят к увеличению значения рН. Ионы ОН– и СО32– титруют соляной кислотой в присутствии индикатора фенолфталеина или с помощью потенциометрического метода до рН=8,3. Количественное содержание этих ионов характеризует свободную щелочность, или щелочность воды по фенолфталеину. При этом протекают следующие реакции: ОН + Н+ = Н2О; СО32– + Н+ = НСО3–. Ионы НСО3– титруются соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого или с помощью потенциометрического метода до рН=4,5. При этом протекает следующая реакция: НСО3– + Н+ = СО2 + Н2О. Количество кислоты, необходимое для достижения рН 4,5, эквивалентно общей щелочности. Определение щелочности наиболее целесообразно при дозировании химических веществ, используемых для обработки вод с целью водоснабжения, а также при очистке некоторых сточных вод специальными реагентами. Определение щелочности необходимо при определении пригодности воды для ирригации. Если щелочность по фенолфталеину равна нулю, то общая щелочность определяется присутствием в воде только гидрокарбонат-ионов. Поскольку для подавляющего большинства природных вод гидрокарбонат-ионы связаны только с катионами кальция и магния, то в случае щелочности по фенолфталеину, равной нулю, можно считать, что общая щелочность воды равна ее карбонатной жесткости [11]. 3.7. Определение растворенного кислорода Количество кислорода, растворенного в воде, очень важно для оценки состояния водоема. На его содержание в воде оказывают влияние две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. Первая группа процессов, обогащающих воду кислородом, включает: процесс абсорбции кислорода из атмосферы; выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза; поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом. Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта, ее скорость возрастает с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Выделение кислорода в процессе фотосинтеза, происходящего в прикрепленных, плавающих растениях и фитопланктоне, осуществляется тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше питательных веществ в воде. Группа процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, включает реакции окисления органических веществ – дыхание организмов, биохимическое окисление и химическое окисление (окисление Fe2+, Mn2+, NO3–, NH4+,CH4, H2S). Содержание растворенного кислорода зависит от сезонных и суточных колебаний. Его уменьшение свидетельствует о резком изменении биологических процессов в водоемах, а также о загрязнении водоемов. Концентрация кислорода оказывает значительное влияние на величину окислительно-восстановительного потенциала и на направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Кислородный режим определяет жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитее рыб, составляет около 5 мг/дм3, понижение до 2 мг/дм3 вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Концентрация растворенного кислорода в воде водоемов питьевого и культурно-бытового пользования в пробе, отобранной до 12 часов дня, должна быть не менее 4 мг/дм3 в любое время года; для водоемов рыбохозяйственного назначения – не должна быть ниже 4 мг/дм3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм3 - в летний [11]. Заключение Планирование водохозяйственных мероприятий обязательно должно включать как оценку качества воды, так и количественный учет ее ресурсов. Это объясняется тем, что развитие промышленности, урбанизация обширных территорий и интенсификация сельского хозяйства приводят к изменению состава воды в водоемах под влиянием сточных вод, несущих разные минеральные и органические вещества, а также в результате поступления загрязняющих веществ из атмосферы. Качество воды характеризуется совокупностью физических, химических и биологических показателей, определяющих степень пригодности воды для определенных видов использования и отвечающих требованиям охраны окружающей среды. Оно включает анализ состава и количества растворенных и взвешенных в воде веществ, содержания биомассы и микроорганизмов, температуры и некоторых других физических характеристик. В связи с этим оценка качества воды осуществляется по физическим, химическим, бактериологическим и гидробиологическим показателям. Задачи, поставленные перед гидрологией и гидроэкологией в связи с необходимостью научного обоснования рационального использования и охраны водных ресурсов от загрязнения, требуют дальнейшей разработки методов оценки и расчета изменения качества воды в зависимости от поступления загрязняющих веществ, а также от гидрологических и гидродинамических условий [8]. Список использованной литературы Баканов А.И. Использование зообентоса для мониторинга пресноводных водоемов (обзор) // Биология внутренних вод. - 2000. - № 1. - С. 68-82. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. ГН 2.1.5.1316-03. Ориентировочно-допустимые уровни химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Гигиенические нормативы. ГОСТ 2761-84. Источники централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Гигиенические, технические требования и правила выбора. Игнатьева Л.П. Критерии качества воды поверхностных и подземных источников. Эколого-гигиеническая оценка качества питьевой воды, воды водоемов: учебное пособие / Л. П. Игнатьева, М. О. Потапова; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков. – Иркутск: ИГМУ, 2014 – 20 с. Куцева, Н. К. Нормативы качества воды: взгляд аналитика / Н. К. Куцева, А. В. Карташова, А. В. Чамаев // Методы оценки соответствия. – 2012. – № 3. – С. 4-6. Лабораторные работы по практической экологии: Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Практическая экология» для студентов специальности 200503 «Стандартизация и сертификация»/ Сост.: Ж.Д, Павлова, Е.В. Шаповалова. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2008. – 32 с. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. А.В. Караушева. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 285 с. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Приказ Росрыболовства от 18.01.2010 г. № 20. Петин А.Н. Анализ и оценка качества поверхностных вод: учеб. пособие / А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с. Пименова Е.В. Химические методы анализа в мониторинге водных объектов / Е.В. Пименова; М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. – Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2011. - 138 с. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 240 с. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. – М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000 [Электронный ресурс]: http://www.docload.ru/Basesdoc/8/8514/index.htm (дата обращения: 04.02.2018). Теодоронский В.С. Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. С. Теодоронский, Е. Д. Сабо, В. А. Фролова; под ред. В. С. Теодоронского. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 352 с. 1 2 |