Исследование качества воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Факультет экологии и химической технологии

Кафедра прикладной экологии и охраны окружающей приодной среды

Специальность: экология химических производств

Реферат по теме выпускной работы

Исследование качества воды водоемов культурно-бытового использования промышленных городов Донбасса

Выполнила:

Макаришина Юлия Игоревна

Научный руководитель:

Трошина Елена Анатольевна

1.Цель и задачи

Актуальность

В результате загрязнения происходит резкое ухудшение качества воды в водоемах, природные водоемы теряют способность к самоочищению. Загрязнение природной воды создает угрозу для жизни и здоровья населения, а так же существованию биосферы в целом. Многочисленные проявления негативного влияния хозяйственной деятельности человечества на водные объекты обусловили необходимость соблюдения экологических приоритетов для сбалансирования требований к охране водных экосистем - с одной стороны, и решения задач рационального хозяйственного использования их водных и биологических ресурсов - с другой стороны. Поэтому оценка состояния водных экосистем под действием антропогенных факторов является одной из наиболее актуальных задач для охраны поверхностных водных ресурсов.

2.Научная новизна

Впервые проведена комплексная экологическая оценка качества воды природных водоемов, расположенных на территории крупных городов Донбасса, а так же впервые проведено изучение динамики изменения качества воды для водоемов г.Алчевска.

3.Обзор исследований и разработок по теме

Современные комплексные оценки степени загрязнения поверхностных вод представляют собой достаточно разнородную систему методов разной степени формализации. Разнообразие методов оценки загрязненности поверхностных вод обусловлено разными уровнями исследования водных объектов, целями и задачами оценки качества воды, многообразием позиций, с которых ведется оценка [1].

В Институте гидробиологии АН Украины [4] разработана комплексная экологическая классификация поверхностных вод суши, которая позволяет оценить состав и свойства воды как среды проживания гидробионтов и изменения состояния водных объектов под воздействием антропогенной нагрузки. Согласно данному методу, комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши включает следующие частичные классификации:

а) по солевому составу, в том числе:-- по степени минерализации;-- по ионному составу; б) по еколого-санитарным (трофо-сапробиологическим) показателям;
в) по еколого-токсикологическим показателям, в том числе:-- по содержанию токсичных веществ;-- по уровню токсичности; г) по радиобиологическим показателям (за содержанием радионуклидов).

Для использования подразделениями Госкомгидромета была рекомендуемая методика оценки качества воды за индексом загрязненности воды (И3В) [5]. Гидрохимичний индекс загрязненности воды является комплексным показателем качества воды.

Сущность этой методики заключается в расчете индекса загрязнения воды по гидрохимическим показателям, а затем по величинам рассчитанных ИЗВ исследуемую воду, относят к соответствующему классу качества. При этом выделяются такие классы качества воды:

I -- очень чистая (ИЗВ < 0,3); II -- чистая (0,3 < ИЗВ < 1); III -- умеренно загрязненная (1 < ИЗВ < 2,5); IV -- загрязненная (2,5 < ИЗВ < 4); V -- грязная (4 < ИЗВ < 6); VI -- очень грязная (6 < IЗB < 10);
VII -- чрезвычайно грязная (IЗB > 10).

Из гидробиологических показателей качества наибольшее применение нашел индекс сапробности водных объектов [6], который рассчитывают исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов, представленных в разных водных сообществах (фитопланктоне, перифитоне):

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, что отображает совокупность его физиолого-биохимических свойств, которые обусловливают способность жить в воде с тем или другим содержанием органических веществ.

Таблица 1 -- Классы качества вод в зависимости от индексов сапробности

Гидрохимическим институтом Госкомгидромета прежнего СССР разработан один из возможных методов оценки качества воды водных объектов по гидрохимическим показателям [7], который широко применяется при проведении исследований качества воды, в том числе в Украине.

I -- отличное качество (на картах воды этого класса условно отражаются голубым цветом); II -- хорошее качество (зеленый цвет); III -- удовлетворительное качество (желтый цвет); IV -- неудовлетворительное качество (оранжевый цвет); V -- плохое качество (красный цвет).

Отнесение исследуемой воды к тому или другому классу качества, проводят сравнением полученных в результате анализа показателей качества воды с интервалами концентраций аналогичных показателей, которые принадлежат определенному классу качества из классификации CC. Определение класса качества воды проводится с использованием специальных таблиц.

При оценивании влияния антропогенной деятельности человека может также использоваться метод биоиндикации и биотестирования. Эти методы позволяют оценивать влияние антропогенной нагрузки на естественную среду, ориентируясь на реакцию биологических систем. В основе метода биотестирования лежит использование биологического организма для определения качества водной среды. Для биотестирования могут использоваться растения, животные, микроорганизмы и грибы. Одним из таких растений является лук обыкновенный, исследование роста корешков которого может дать информацию о токсичности воды исследуемого объекта. Методика определения качества воды на луке обыкновенном описана в [9]. Определение токсичности водного объекта проводится по влиянию на рост корней или зеленых листьев лука.

4.Полученные результаты

Для исследования были выбраны водоемы городов Алчевска и Донецка.

На начальном этапе проведена оценка качества вод поверхностных водоемов г.Алчевска и г.Донецка, в которых расположены крупные промышленные предприятия черной металлургии и горнодобывающей промышленности. Это пруды г.Алчевска: Верхне-Лиманский, Первый и Второй Орловские, Школьный и Больничный, и Путиловский и Ветковский пруды г.Донецка. Больничный пруд является приемником сточных вод ОАО «Алчевский металлургический комбинат» и локомотивного депо железнодорожного цеха № 2, а до 2007 г. ОАО «Алчевский завод строительных конструкций». Первый Орловский пруд так же принимает сточные воды и воды из ливневой канализации металлургического комбината и переливные воды из Больничного пруда. В Верхне-Лиманский, Второй Орловский и Школьный пруды сточные воды не сбрасываются. В Путиловский и Ветковский пуды сточные воды непосредственно не сбрасываются.

Исследование качества воды проводили в период с 2003 по 2008 год. Контроль проводили по следующим показателям: запах, цветность, содержание взвешенных веществ, растворенного кислорода, сульфатов, хлоридов, сухого остатка, азота аммонийного, азота нитритного, нитратного, по химическому и биологическому потреблению кислорода, содержанию роданидов, нефтепродуктов, сероводорода.

Для выполнения комплексной оценки качества воды в исследуемых водных объектах на всех этапах использовали гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ и методику оценки качества воды по гидрохимическим показателям Гидрохимического института.

Расчет гидрохимического индекса загрязнения воды ИЗВ проводили по семи показателям. Для этого среднее арифметическое значение полученных результатов химических анализов по каждому из показателей сравнивали с их предельно допустимыми концентрациями (ПДК). Показателями, обязательными для использования в расчетах, являются растворенный кислород, биохимическое потребление кислорода (БПК5), азот аммонийный, азот нитритный. В зависимости от величины полученного ИЗВ водный объект может быть отнесен к одному из семи классов качества.

Для оценки качества воды указанных выше водоемов так же использовали метод оценки качества воды Гидрохимического института. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитывали баллы кратности превышения ПДК как отношение фактической концентрации загрязнителя к его ПДК, повторяемость случаев превышения, а также общий оценочный балл. Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывали как сумму общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливали класс загрязнения воды. Результаты расчетов и отнесение прудов к классам качества приведены в таблице 1.

Как следует из данных табл. 1, ИЗВ для Путиловского пруда равен 5,56 - его можно отнести к пятому классу, а для пруда Ветковского ИЗВ составляет 8,18, что соответствует шестому классу. Воды пятого и шестого классов характеризуются нарушенными экологическими параметрами, их состояние оценивается как экологический регресс. Для прудов шестого класса степень загрязнения несколько выше, чем для воды пятого класса. Верхне-Лиманский, Нижне-Лиманский и Школьный г.Алчевска пруды можно отнести к третьему классу, воды данного класса качества находятся под значительным антропогенным влиянием, уровень которого близок к границе устойчивости экосистем. Первый и второй Орловские пруды, Больничный пруд, а так же Исаковское водохранилище можно отнести к четвертому классу, их состояние оценивается как экологический регресс, воды данного класса характеризуются нарушенными экологическими параметрами.

При оценке по методике Гидрохимического института получены данные приведенные в таблице 2. Согласно данным таблицы 2, водоемы города Донецка можно отнести к третьему классу подклассу Б, полученные значения комплексного индекса загрязнения КИЗ для исследуемых водоемов равны и составляют 49 единиц. Согласно проведенным расчетам, все водоемы г.Алчевска можно отнести к третьему классу, однако качество воды Первого Орловского пруда несколько хуже, он относится к подклассу Б, остальные пруды относятся к подклассу А. Данный метод позволяет сделать вывод, что устойчивое загрязнение прудов наблюдается по таким показателям как содержание взвешенных веществ, сухого остатка, сульфатов, нефтепродуктов, солей жесткости, биологическому потреблению кислорода. Для водоемов возможны вариации качественного состояния воды при поингредиентной оценке. Определено, что следующие показатели являются лимитирующими показателями загрязнения прудов, загрязнение ими характеризуется как «характерное высокого и очень высокого уровня» (снижают класс качества воды до «недопустимо грязной» (подкласс Г класса IV)) - это содержание взвешенных веществ, солей жесткости и нефтепродуктов.

Оценить и спрогнозировать экологическое состояние водных объектов можно на основании изучения динамики изменения качества воды [10]. Для этого были проанализированы показатели качества поверхностных водоемов г.Алчевска (пруды Верхне-Лиманский, Первый и Второй Орловские, Школьный, Больничный пруды) в период с 1988 по 2007 год. Для проведения анализа использовались данные систематических исследований, проводимых Алчевской городской СЭС и Алчевской экологической инспекцией. Для комплексной оценки качества воды в исследуемых водных объектах использовали гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ и методику оценки качества воды по гидрохимическим показателям Гидрохимического института.

На рисунке 2 приведена динамика изменения качества воды при оценивании по КИЗ. Как видно из рисунка 2 наблюдается общая тенденция к улучшению качества воды в рассматриваемый период для всех исследуемых водоемов. Наибольшие значения КИЗ (наихудшее качество воды) наблюдаются для Больничного пруда, по этим значениям водоем можно отнести к третьему классу качества воды подклассу Б. Для Первого и Второго Орловых прудов в 2004 г. наблюдается резкое ухудшение качества воды, что выделяется из общей тенденции для этого водоема. Наименьшие значения индекса КИЗ (наименьшая степень загрязнения воды) на протяжении всего рассматриваемого периода наблюдаются для Школьного пруда.

Заключение

По итогам работы можно сделать следующие выводы:

1. Качество воды поверхностных водоемов региона является неудовлетворительным, загрязнение по отдельным показателям имеет устойчивый и даже доминирующий характер.

2. При изучении динамики изменения качества воды установлено, что наблюдается тенденция к улучшению качества воды поверхностных водоемов города Алчевска в последние годы, что связано с проведением ОАО «Алчевский металлургический комбинат» работы по повышению эффективности проводимых природоохранных мероприятий, однако качество воды в настоящее время все же остается неудовлетворительным.

В перспективе планируется провести аналогичные исследования для водоемов других городов, а так же выполнить оценку и классификацию качества воды природных водоемов с использованием других методик, особенное внимание планируется уделить оценке качества по методикам, используемым западными странами. Параллельно будет проведено исследование тенденции изменения качества воды для водоемов города Донецка.

Литература

1. Лукашевич О.Д. Экологические и технологические аспекты оценки качества природних вод для производственного и хозяйственно-бытового использования // Вода и экология, 2007. - Т. 1, вып. 1. - С. 3-16

2. Felfoldy L.J. M.A new system for the biological qualification of water // research in water quality and technology. - Vol.3. Research center for water resources development. III Institute for water pollution control. - Budapest, 1976. - 37 p.

3. Felfoldy L.J. M.A biological vizminosites. 3 Javitott es bovitett kiadas // Vizugyi hidrobiologia, 9 kotel. - Budapest, 1980. - 263 p.

4. Оксиюк О.П., Жукинский В.Н. и др. Комплексная экологическая классификация качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал, 1993. - Т. 29, вып. 4. - С. 62-76.

5. Сніжко С.І. Оцінка та прогнозування якості природних вод. - К., 2001. - 264 с.

6. Общественный экологический Internet-проект EcoLife. http://www.ecolife.org.ua/index.php

7. Емельянова В.П. Данилова Г.Н. Колесникова Т.Х. Оценка поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям // Гидрохимические матер. - 1983. - Т.88. - с. 119-120.

8. The Draft ECE Classification of ecological Freshwater Quality, CES/668. - Geneva, 1990. - 25 p.

9.  Fiskesjo А., Geirid F. Allium test for screening chemicals; evaluation оf cytological parameters// Ptants Envetomental Studies. -- 1997, -- Р.308-333.

10. Реймерс Н.Ф. Природопользование. -- М: Мысль, 1990г.

©ДонНТУ Макаришина Ю.И., 2009

Размещено на Allbest.ru