Методика контроля качества поверхностных и дренажных вод на осушенных землях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика контроля качества поверхностных и дренажных вод на осушенных землях

Д.Г. Платонов

ООО «НПК Проектводстрой»

г. Санкт-Петербург, Россия

Автором статьи предлагается новый подход к контролю качества поверхностных и дренажных вод на осушенных землях на основе озонохемилюминесцентного (ОХЛ) метода контроля качества воды. Приводятся критерии, используемые для оценки качества вод. В статье предлагается вести контроль качества поверхностных и дренажных вод по суммарному содержанию органических соединений в воде.

The author of the article proposes a new approach to quality control and surface drainage water on reclaimed land on the basis of ozonochemiluminescense (OHL) of method of monitoring water quality. Criteria used to evaluate water quality. The article proposes to monitor the quality of surface and drainage water from the total content of organic compounds in water.

В последнее время в связи с повышением внимания к решению проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала повышается роль мелиоративных мероприятий, часть которых реализуется федеральными целевыми программами. На строительство, реконструкцию и восстановление мелиоративных систем выделяются государственные инвестиции. Одной из важных экологических компонент в организации мелиорации земель является качество поверхностных и дренажных вод на осушаемых территориях.

Основными источниками загрязнений поверхностных и дренажных вод на осушенных землях являются:

1. Антропогенные вещества (хозяйственно-бытовые и промышленные сточные воды).

2. Биогенные элементы азот и фосфор, попадающие в водную экосистему с поверхностными стоками (дождевые сточные воды).

3. Поверхностные стоки с сельскохозяйственных угодий (дождевые сточные воды).

4. Неочищенные сточные воды.

Органические вещества являются основными загрязнителями природных (поверхностных) и сточных (дренажных) вод.

Валовое количество органических примесей в водной среде оценивается в настоящее время содержанием органического углерода (ОУ) и общего органического углерода (ООУ) в воде и по показателям химического потребления кислорода (ХПК), определяемого методами бихроматной окисляемости (БО) или перманганатной окисляемости (ПО), биохимического потребления кислорода (БПК) и общего потребления кислорода (ОПК). Основными критериями для оценки общей загрязненности питьевых, природных и сточных вод органическими соединениями являются показатели БПК, ХПК и величина ООУ [1,4,8].

Биохимическое потребление кислорода определяется при окислении органических веществ пробы микроорганизмами в аэробных условиях. Затрачиваемое на окисление органики количество кислорода позволяет судить о суммарном содержании в воде легкоокисляемых органических соединений. БПК является важным обобщенным показателем качества вод, так как характеризует уровень лабильной органики, влияющей на кислородный режим водоема [1…10].

Химическое потребление кислорода - это количество кислорода, потребленное при общем химическом окислении органических компонентов до неорганических конечных продуктов СО₂ и Н₂О. ХПК измеряется в миллиграммах кислорода, необходимого для окисления органических веществ в литре воды. Показатель ХПК характеризует общее содержание в воде восстановителей (органических и неорганических), реагирующих с сильными окислителями. При этом достаточно эффективным окислителем считается бихромат калия [1, 4, 8].

Определение органического углерода - одна из основных процедур, выполняемых при органическом элементном анализе. Определение суммарного содержания органических примесей в воде включает в себя обычные этапы элементного анализа: химическое превращение анализируемых веществ в простые летучие продукты, каждый из которых содержит один определяемый элемент, их регистрацию и обработку полученных данных. Для этих целей часто используют окисление и восстановление, проводимые как в статических, так и в динамических условиях и способные обеспечить как максимальную полноту реакции при использовании катализаторов, находящихся в зоне реакции, так и небольшую продолжительность определения. Поэтому величина ООУ наряду с ХПК широко используется для оценки загрязненности вод органическими веществами. Критерий ХПК и величина общего органического углерода ООУ позволяют оценивать качество питьевых, природных и сточных вод, причем эта оценка проводится по четырем уровням качества 1…10.

Однако стандартные методы контроля качества воды, такие как ХПК, БПК и величина ООУ не позволяют проводить экспресс мониторинг качества воды в реальном времени, а значит не дают реальной картины состояния качества поверхностных и дренажных вод на осушенных землях.

Представляется целесообразным использование методики контроля качества поверхностных и дренажных вод по критерию суммарного содержания органических соединений, основанного на регистрации хемилюминесценции, возникающей при озонолизе органических соединений в водной пробе. Метод может иметь, довольно простое инструментальное оформление и удобен на практике, поскольку не требует применения реактивов (озон вырабатывается непосредственно в приборе), а свечение возникает практически мгновенно, что позволяет работать в потоке пробы в реальном времени [1].

Рис. 1. Методы контроля суммарного содержания органических соединений в природных водах [1]

На рисунке 1 представлена схема методов контроля суммарного содержания органического вещества в природных водах, включающая озонохемилюминесцентный метод.

Озонохемилюминесцентный (ОХЛ) прибор, основанный на ОХЛ методе, разработанный профессором А.М. Воронцовым с сотрудниками в лаборатории гибридных методов контроля Санкт-Петербургского научно-исследовательского центра экологической безопасности (СПб НИЦЭБ РАН), применялся мною на осушенном водосборе р. Старожиловка Выборгского района г. Санкт-Петербурга для контроля качества поверхностных и дренажных вод и на ряде других объектов в частности для исследования перераспределения органического вещества при льдообразовании в системе «лёд - вода - донный осадок» на Суздальских озерах, на модельных растворах солей ряда металлов, при контроле качества очистки сточных вод (очистные сооружения базы отдыха ФГУП «ЦКБ МТ Рубин») и очистки вод, используемых в технологическом процессе производства вододисперных красок, где водорастворимый полимер (оксиэтилцеллюлоза) определяется по химическому тушению люминесценции [1, 4, 8]. Ранее на осушенных водосборах для контроля качества поверхностных и дренажных вод ОХЛ метод не применялся.

К числу наиболее интенсивных тушителей люминесценции принадлежат: ионы металлов (Cu, Fe, Pb, Co, Cd, Ni, Hg, Mn, Ag и т.п.), многие анионы (NO^-₃, Cl^-, Br^-, J^-, BrO^-₄ и т.д.), органические нитро, амино, галоген и серусодержащие соединения, металлорганические соединения Ї практически все они являются факторами негативного антропогенного воздействия на водные экосистемы [1, 4, 8].

В трудах [1, 4, 8] было проведено исследование влияния тушителей на интенсивность ОХЛ, на эффекте тушения озонохемилюминесценции мною была разработана система мониторинга качества воды поверхностных и дренажных стоков.

На рисунке 2 представлена система мониторинга качества воды (МКВ) для контроля качества поверхностных и дренажных стоков на основе ОХЛ метода.

Рис. 2. Система мониторинга качества воды поверхностных и дренажных стоков на основе ОХЛ метода: 1 - прибор для определения ХПК в воде; 2 - дополнительное устройство к прибору; 3 - фильтр-осушитель воздуха; 4 - генератор озона; 5 - насос подачи озона (работает непрерывно); 6 - насос подачи пробы (работает непрерывно); 7 - реактор окисления пробы озоном; 8 - фотоэлектронный умножитель HAMAMATSU; 9 - емкость для подачи раствора контрольного вещества; 10 - насос подачи раствора контрольного вещества (работает периодически); 11 - схема управления насосом

Эта система применялась для выявления несанкционированных сбросов неочищенных стоков с судов в акваторию порта «Большой порт Санкт-Петербург», а также на ряде других вышеуказанных объектах [1, 4, 8]. Система МКВ универсальна и может применяться для контроля качества поверхностного и дренажного стока различного качества с осушенных земель.

На рисунке 3 представлена технологическая схема устьевого дренажно-коллекторного биофильтра с применением ОХЛ прибора контроля качества воды.

Рис. 3. Технологическая схема устьевого дренажно-коллекторного биофильтра с применением ОХЛ прибора контроля качества воды: 1 - корпус биофильтра; 2 - горизонтальная водосливная щель; 3 - передняя стенка; 4 -загрузка (тело биофильтра); 5 - гибкий полимерный трубопровод для забора очищенной воды; 6 - очищенная вода; 7 - ОХЛ прибор контроля качества воды

ОХЛ метод может использоваться при контроле качества поверхностных и дренажных вод с осушенных земель, при контроле качества воды на водозаборных сооружениях, при контроле питьевых вод (в резервуарах чистой воды, водохранилищах и т.д.)

В стоимостном плане ОХЛ прибор является не дорогим и доступным любому предприятию.

С помощью данной методики контроля качества поверхностных и дренажных вод на осушенных землях можно осуществлять ряд управляющих воздействий по улучшению качества поверхностного и дренажного стока осушенных земель:

1. Управление режимом удобрения осушенных земель.

2. Оптимизация схемы размещения мелиоративных участков на водосборе.

3. Устройство принципиально новых сооружений биологической очистки на осушенных землях с использованием ОХЛ приборов контроля качества воды, осуществление контроля за процессом водоочистки поверхностного и дренажного стока.

4. Устройство сооружений специальной водоочистки поверхностных и дренажных вод на осушенных землях, осуществление контроля за процессом водоочистки поверхностного и дренажного стока.

загрязнение поверхностный дренажный озонохемилюминесцентный

Библиографический список

Платонов Д.Г., Новикова Н.В., Медимнов А.В. Связь между содержанием растворенного органического вещества и состоянием водной системы. /Сб. докладов 62-й международной научно-технической конференции. - СПб.: ГАСУ, 2009. С. 25-30.

Балаев Л.Г., Зонн И.С., Тупикин Н.И. Информационный сборник «Передовой производственный и научно-технический опыт в мелиорации и водном хозяйстве». 1989. С. 4-53.

Даишев Ш.Т., Жонсон А.А. Количественная оценка самоочищения сбросных вод в открытой сети мелиоративных систем// Экосистемный подход к управлению качеством поверхностных вод мероприятиями на водосборах». Тез. докл. Всероссийской конф. УралНИИВХ. - Свердловск: УралНИИВХ, 1991. с.39-40.

Воронцов А.М., Никанорова М.Н.. Мелентьев К.В. Экспресс-контроль суммарного содержания органических веществ в водной среде методом озонохемилюминесценции. Водные объекты Санкт-Петербурга. //Под ред. С.А. Кондратьев, Г.Т. Фрумина. - СПб, 2002. С. 73-79.

Хромченко Я.Д. Оценка возможности определения растворенного органического углерода в природных и сточных водах методом инверсной вольт-амперометрии. /16 Менделеевский съезд. - М., 1998. т. 3. С. 253.

Скопинцев Б.А. Закономерности разложения (минерализации) органического вещества отмершего планктона. //Водные ресурсы. 1976. № 2. С. 150-160.

Мусатов А.П. Оценка параметров экосистем внутренних водоемов. - М.: Научный мир, 2001. 192 с.

Платонов Д.Г., Новикова Н.В., Медимнов А.В., Деева Т.В. Развитие тест-методов в системе экологического контроля водной среды. /Сб. докл. 64-й научной конференции. - СПб.: ГАСУ, 2007. Ч. 2.

Даишев Ш.Т., Штыков В.И., Панова В.И., Жонсон А.А. Пособие по проектированию водоохранных инженерно-биологических сооружений». //Министерство сельского хозяйства и продовольствия российской Федерации. - СПб., 1994. 88 с.

Сольский С.В. Методы и практика инженерно-эколо-гической подготовки техногенно-нагруженных территорий». //Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 2007. Т. 246. С. 92-106.

Размещено на Allbest.ru