Автоматизированные системы экологического мониторинга вод. Решетина дана в
 Скачать 1.17 Mb.
|
|
РЕШЕТИНА ДАНА В. ПБ-20 Автоматизированные системы экологического мониторинга вод Автоматизированная система экологического мониторинга вод - это комплекс технических и программных средств предназначенный для решения задач по непрерывному контролю по состоянию водных объектов. Мониторинг поверхностных вод – система последовательных наблюдений, сбора и обработки данных о состоянии водных объектов, а также прогноза их изменений и разработки научно-обоснованных рекомендаций для принятия управленческих решений по улучшению состояния вод. Основными задачами мониторинга поверхностных вод: наблюдение, оценка и прогноз качества воды. Целью системы: наблюдений за водными и оценка изменения качества воды в результате влияния антропогенных факторов. И. П. Герасимов (1975) предложил различать три ступени (вида, направления) мониторинга: биоэкологический (санитарно-гигиенический), геосистемный (природно-хозяйственный) и биосферный (глобальный. Однако данный подход не даёт чёткого разделения функций его подсистем, ни районирования, ни исторический интерес. По пространственному принципу По пространственному принципу выделяются: точечный, локальный, региональный, национальный и глобальный мониторинг. Существуют и более крупные по площади мониторинги акваторий и территорий межгосударственного уровня (Балтийское море, Северное море, Альпы и т.п.) и внутригосударственного (Байкал, Урал и т.п.). Локальный мониторинг включает изучение пространства одного источника при воздействии совокупности предприятий промышленной зоны, муниципального образования (города, района). Данные наблюдений дают материал для прогноза возможных изменений в биосфере. Оценка этих изменений и изменений тенденций должна дать ответ на вопрос о неблагополучном положении в биосфере, указать, в чем и где причина создавшегося состояния, помочь определить те действия, которые помогут нормализовать положение. Поэтому Существует общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК). Организация и обеспечение функционирования этой службы были возложены на Госкомгидромет (контроля за загрязнением поверхностных вод и обязало их разработать и осуществить мероприятия по созданию сети пунктов контроля качества поверхностных вод). Основными задачи ОГСНК в рамках контроля качества поверхностных вод являются: · систематическое получение как отдельных, так и обобщенных во времени и пространстве данных о качестве воды; · обеспечение центральных народнохозяйственных органов, а также заинтересованных организаций систематической информацией и прогнозами о качестве воды водоемов и водотоков и экстренной информацией о резких изменениях загрязненности воды. Точность, достоверность и полнота оценки загрязнения воды обеспечивается использованием приборов наблюдения. Наибольшый эффект достигается при использованием станций автоматического контроля. Система контроля качества воды  Автоматизированная система контроля качества воды – это автоматические станции, передвижныеилистационарныегидрохимические лаборатории, предназначенные для мониторинга загрязнения поверхностных вод. Позволяют выполнять сложный и точный анализ природных вод. Автоматизированная система контроля качества воды – комплекс технических устройств, обеспечивающих измерение в режиме реального времени физических, химических и биологических показателей качества воды и передачу информации на центральный пункт управления. Данная система снабжена автоматическими анализаторами и может производить отбор и обработку проб воды без участия человека. Передвижные гидрохимические лаборатории – лаборатории которые обеспечивают оперативный контроль качества воды, где невозможно использовать автоматизированные системы контроля качества воды. Они отбирают пробы непосредственно на водном объекте и доставляют их для детального анализа в стационарные лаборатории. Стационарные гидрохимические лаборатории- лаборатории в которых можно проводить химический анализ воды и определять много компонентов ее состава, получать в отличии от автоматизированных систем контроля качества воды и передвижных гидрохимических лабораторий более детальную информацию о качестве воды. Основные функции: • контроль основных показателей качества природной воды: мутность, цветность, аммиак, фосфаты, железо, р, растворенный кислород, электропроводность, хлориды, температуру и вывод этих параметров на автоматизированном рабочем месте. Интервал контроля, в зависимости от анализируемого показателя, составляет от нескольких секунд (электропроводность) до 18 минут (железо); • аварийная сигнализация о выходе параметров качества воды за пределы допустимых значений; • аварийная сигнализация о неисправности станции мониторинга, отсутствии электропитания, потери связи; • формирование отчетных форм и аварийных журналов по качеству природной воды. Как работают лаборатории? СМКВ лаборатория предназначена для непрерывного автоматизированного контроля физико-химических параметров воды, содержания общего органического углерода и химического потребления кислорода, содержания ионов металлов, нитритов, аммония, фосфатов и других веществ по требованию Заказчика. В состав СМКВ входят:павильон; система жизнеобеспечения; блок анализаторов воды; блок пробоотбора; блок сбора и передачи данных;  Каждая лаборатория комплектуется приборами анализа используемой воды в зависимости от конкретных требований потребителей. В данной структурной схеме СМКВ предусмотрены приборы для контроля воды по содержанию: -Анализатор нитратов; -Анализатор фосфатов; -Анализатор ионов железа; -Анализатор ионов меди; -Анализатор аммония; - Блок определения содержания углерода и кислорода; Сначала вода поступает в автоматический пробоотборник для периодического взятия проб. Из пробоотборника вода попадает в фильтр предварительной очистки для удаления крупных твёрдых тел (песок, водоросли и т.д.). После фильтра, блок физико-химических параметров определяет первоначальный основной химический состав воды, физические параметры воды (например температура). Далее вода идёт через микрофильтр, который очищает от мелко взвешенных включений, способных повлиять на результат анализа. Проточная вода от микрофильтра снабжает анализаторы и уходит в дренажную магистраль. Для обеспечения технологических операций, из основного контура предусмотрен слив воды. Проходя анализаторы состава, вода сливается в поддон и уходит в дренажную магистраль. Данные от анализаторов, фильтр предварительной очистки, блок физико-химических параметров поступают в блок сбора передачи данных, где обрабатываются результаты. Для обеспечения работоспособности СМКВ используется электроэнергия, поступающая из внешней сети в ЩРП от в тепловентилятор кондиционер и аккумулятор. Конструкция павильона выполнена из облегченных материалов с учетом следующих требований: пылевлагонепроницаемость; использование негорючих конструкционных и теплоизоляционных материалов. Система жизнеобеспечения предназначена для снабжения электрической энергией потребителей СМКВ и для обеспечения температурного режима воздуха внутри СМКВ. Функционал системы жизнеобеспечения СМКВ включает в себя: обеспечение бесперебойным и стабилизированным электропитанием приборов и агрегатов; обеспечение автоматического разогрева/захолаживания внутреннего объема СМКВ для поддержания установленного диапазона температур; Блок анализаторов воды СМКВ предназначен для непрерывного автоматического измерения следующих параметров воды: Блок пробоотбора СМКВ предназначен для автоматического отбора и хранения проб воды для последующего лабораторного анализа. Лаборатория химического контроля качества вод. Лаборатория осуществляет химический контроль качества питьевой воды и химический контроль качества сточных вод, осадков, почвы. При проведении контроля качества воды используется целый комплекс методов: хромотографические методы; спектральные методы; атомноабсорбционные методы; титриметрические; гравиметрические; Все эти методы воды эффективены при проведении экологического и производственного контроля. Вода питьевая, природная, техническая, промышленные стоки - в любом из перечисленных случаев эти методы помогают с точностью узнать качественный и количественный состав химических и биологических загрязнений. Хромотографические методы это метод исследования газовых, жидкостных, паровых или растворенных веществ путем их физико-химического разделения на монокомпоненты. Сам хроматографический метод основан на распределении элементов смесей между подвижной (элюент - газ или жидкость) и неподвижной фазами (твердое вещество или жидкость на основе инертного носителя). После разделения смеси качественные характеристики и количественное содержание каждого из элементов можно определить любыми способами химического или физического исследования. Если исследуемое вещество не разделилось на компоненты хромато графическим путем, то его принято считать однородным. Храмотргафический имеет несколько классификаций по способам взаимодействия и распределения элементов смеси между элюентом и неподвижной фазой; по агрегатному состоянию элюента Адсорбционная. Основу данного метода составляет различие сорбируемости разделяемых абсорбентом твердых веществ. Ионообменная. Этот вид исследования основывается на различии постоянных между неподвижной фазой и монокомпонентами исследуемой смеси. Осадочная. Этот метод предполагает разную способность элементов смеси выпадать в осадок на твердой неподвижной фазе. По агрегатному состоянию: Газовую. Ее методы исследования используются для дифференцирования газов на монокомпоненты, определения примесей в воздухе, жидкости, почве, продуктах промышленности. Хроматографический анализ данного типа активно применяется для определения состава лекарственных препаратов и выхлопных газов, а также в сфере криминалистики. Жидкостную. Ее методы эффективны при анализе, очистке и разделении синтетических полимеров, медикаментов, гормонов, белков и прочих биологически важных веществ. Благодаря высокочувствительным детекторам этот способ позволяет работать с малым объемом сложных веществ, что чрезвычайно важно при проведении биологических исследований. Спектральный метод Термин "спектральный анализ воды" общий и обозначает большую группу методов, использующих физические принципы для определения химического состава. Суть спектрального анализа вещества: анализируются спектры электро-магнитного излучения, отражения, поглощения. Атом каждого химического элемента способен излучать или поглощать электро-магнитное излучение в узком участке спектра, присущем только этому элементу. В спектроскопе это будет выглядеть как светлые или темные полосы. В зависимости от того, какой состав необходимо определить - атомный или молекулярный - спектроскопия делится на два типа: Атомная спектроскопия Нейтронно-активационный, рентгеноспектральный анализ, ультрафиолетовая и видимая спектроскопия Молекулярная спектроскопия Фотометрия, люминесцентный анализ, структурный анализ - инфракрасная и радиоволновая спектроскопия Существует и другие методы анализа спектра исследуемого вещества. Столь большое разнообразие методов спектрального анализа говорит о невозможности разработки одного универсального способа на все случаи. При проведении спектрального анализа используется сложное высокотехнологичное оборудование, которое обладает высокой чувствительностью и позволяет с высокой точностью узнать химический состав любого физического или биологического объекта. Атомно-абсорбционная спектрометрия — распространённый в аналитической химии Метод атомно-адсорбционной спектрометрии (ААС), находит широкое применение для количественного определения малых концентраций элементов, прежде всего металлов, в воде и в водных системах. Такой метод является очень важным в современном мире с теми требованиями, которые утверждены ГОСТ ами и закреплены документами по качеству. Титриметрический анализ Основан на точном измерении количества реактива израсходованного на реакцию с определенными веществами. Титрированный раствор – раствор, концентрация которого известна с высокой точностью. Титрование – прибавление титрованного раствора к анализируемому для точного определения эквивалентного количества (соизмеримая частица которая могла бы вытеснить водород) . Момент титрирования – точка эквивалентности (момент знамения иона водорода на другой ион). Титрирующий раствор – титрант. Используются реакции кислотно-основного взаимодействия, удовлетворяющие требованиям, которые предъявляются к титриметрическим реакциям. Взаимодействие должно происходить полностью и с высокой скоростью. Достоинства: быстрота выполнения, простота оборудования, удобство выполнения серийных анализов, большой набор химических реакций. Недостатки: необходимость предварительной стандартофикации растворов титранта и калибровки мерной посуды. Гравиметрический анализ Основан на определении массы вещества. В ходе анализа вещество отгоняется в виде какого-либо летучего соединения или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения. Осадок взвешивается в виде соединения строго определенного состава, весовая форма по составу совпадает с осаждаемой. По весу высушенного или прокаленного осадка вычисляется содержание определенного компонента в данном образце. Достоинства: высокая точность, отсутствие необходимости калибровки, простота. Недостатки: значительный расход времени на выполнение анализа. Такое разнообразие методов анализа, говорит об заинтересованности заинтересованы, чтобы питьевая вода, текущая из наших кранов, была безопасной для здоровья и отвечала требованиям санитарного законодательства. Вода нужна везде: в быту, сельском хозяйстве, в различных отраслях промышленности. Без воды невозможно существование живой природы в целом. Но запасы воды на Земле не безграничны, поэтому с водой надо обращаться бережно и разумно, очищая использованную человеком воду и возвращая ее в природу. Такие задачи невозможно решить без информации о качестве воды, которую получают в ходе проведения аналитического контроля. |