Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по рыболовству

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Мурманский государственный технический университет»

Кафедра экологии и защиты окружающей среды

направление 20.40.01 «Техносферная безопасность»

Реферат

Экологический мониторинг водных экосистем Севера

Расчет фоновых концентраций загрязняющих веществ в поверхностных водах

Выполнила: студентка 1 курса

группы Тб(м)-1 Глазова В. А.

Проверила: к.с-х.н., доцент, Рябцева М.Е.

Мурманск, 2015

Содержание

• Введение
• 1. Фоновые концентрации в воде водотоков и природное фоновое содержание веществ
• 2. Методы расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

Фоновая концентрация химического вещества - это расчетное значение концентрации химического вещества в конкретном створе водного объекта, расположенном выше одного или нескольких контролируемых источников этого вещества, при неблагоприятных условиях, обусловленных как естественными, так и антропогенными факторами воздействия.

Фоновые концентрации химических веществ рассчитываются для конкретного, задаваемого проектными или другими заинтересованными организациями створа водотока и являются количественной характеристикой содержания веществ в этом створе при наиболее неблагоприятных ситуациях, обусловленных как естественными условиями формирования химического состава и свойств воды, так и влиянием всех источников загрязнения, расположенных выше рассматриваемого створа.

За фоновую концентрацию вещества С_ф принимается статистически обоснованная верхняя доверительная граница возможных средних значений концентраций этого вещества, рассчитанная по результатам гидрохимических наблюдений для наиболее неблагоприятных гидрологических условий или наиболее неблагоприятного в отношении качества воды периода (сезона) в годовом цикле.

Определение фоновой концентрации для любого вещества заключается в нахождении С_ф, соответствующей вышеуказанным расчетным гидрологическим условиям.

Для расчета фоновой концентрации вещества С_ф используют результаты систематических наблюдений, при получении которых не изменялись:

- методика отбора и анализа проб воды;

- водный режим водотока (зарегулирование, забор воды и т.п.);

- характер поступления рассматриваемых химических веществ на вышерасположенном участке водотока.

Расчетные значения фоновой концентрации действительны в течение трех лет со дня выдачи официального ответа на запрос, после чего подлежат пересмотру. В случае значительного изменения водного режима водотока, а также ввода, закрытия или реконструкции крупных предприятий, сбрасывающих сточные воды на вышерасположенных участках водотока, значения фоновой концентрации вещества независимо от сроков их установления обязательно корректируются.

1. Фоновые концентрации в воде водотоков и природное фоновое содержание веществ

Оценку воздействия антропогенных источников загрязнения и нормирование сбросов проводят по отдельным веществам или показателям качества воды, привнесение которых в результате хозяйственной деятельности может привести к превышению установленных нормативов - значений предельно допустимых концентраций этих веществ (наиболее жестких значений из перечня рыбохозяйственных или культурно-бытовых ПДК при комплексном использовании водного объекта).

В соответствии с разработанным ГУ «Гидрохимический институт» Росгидромета (ГУ «ГХИ») РД 52.24.622-2001 «Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков» в качестве количественных значений показателей химического состава и свойств воды используется термин «фоновые концентрации химических веществ». Следует отметить, что РД 52.24.622-2001 является единственным руководящим документом по расчету фоновых концентраций веществ в воде водотоков, действующим на территории Российской Федерации. Согласно п. 4.1 указанного РД расчет количественных значений показателей химического состава и свойств воды водотоков выше проектируемого или действующего выпуска сточных вод должен периодически проводится с целью установления оптимальной степени очистки, режима и условий сброса сточных вод, при которых качество воды водотока ниже выпуска сточных вод будет удовлетворять установленным нормам.

Фоновые концентрации химических веществ рассчитываются для конкретного, задаваемого проектными или другими заинтересованными организациями створа водотока и являются количественной характеристикой содержания веществ в этом створе при наиболее неблагоприятных гидрологических условиях или наиболее неблагоприятных в отношении качества воды периодов (сезонов) в годовом цикле под воздействием как природных факторов, так и всех источников загрязнения, расположенных выше рассматриваемого створа.

За фоновую концентрацию вещества принимается статистически обоснованная верхняя доверительная граница возможных средних значений концентраций этого вещества, рассчитанная для наиболее неблагоприятных гидрологических условий или наиболее неблагоприятных в отношении качества воды периода (сезона) в годовом цикле. Значение фоновой концентрации считается статистически обоснованным, если оно определено с доверительной вероятностью Р=0,95.

Для расчета фоновой концентрации используют результаты систематических наблюдений, при получении которых не изменялись: методики количественного химического анализа, водный режим водотока (зарегулирование, забор воды и т.п.), характер поступления рассматриваемых химических веществ на вышерасположенном участке водотока.

При расчете фоновой концентрации вещества учитываются только те створы наблюдений, где имеются данные не менее чем за один год - при ежемесячной, ежедекадной или еще более дробной системе отбора проб воды; не менее чем за двухлетний период при 6-11 разовом отборе проб воды в год; не менее чем за трехлетний период при 4-5 - разовом отборе проб воды в год. Основное условие - чтобы наблюдения проводились по единым, утверждённым ГУ «Гидрохимический институт» (ГУ «ГХИ») Росгидромета, методикам количественного химического анализа (КХА) во все характерные сезоны не менее одного года и минимальное число данных в каждом сезоне за расчетный период было не менее трех. При отсутствии на водном объекте створов наблюдений, соответствующих вышеуказанным требованиям, расчет возможен только после проведения необходимых дополнительных наблюдений.

Расчет фоновых концентраций химических веществ необходим для нормирования сбросов каждого предприятия-водопользователя, а так как количество створов государственной сети, где проводятся регулярные наблюдения за качеством воды, значительно меньше количества сбросов, расчет фоновых концентраций, как правило, возможен только по результатам наблюдений предприятия-водопользователя, которые проводятся в рамках производственного экологического контроля (в соответствии со ст. 67 Федерального закона «Об охране окружающей среды» № 7-ФЗ от 10.01.2002 г., в редакции Федеральных законов от 14.03.2009 № 32-ФЗ).

Однако, следует разграничивать понятия фоновых концентраций и природного фонового содержания веществ в воде водных объектов. Природное содержание вещества (природное фоновое содержание вещества) - это значение показателей качества воды, сформировавшееся под влиянием только природных факторов, характерных для конкретного региона, не являющееся вредным для сложившихся экологических систем. Природное содержание может быть определено по результатам многолетних наблюдений в створах не подверженных антропогенному загрязнению. Методики расчета природного фонового содержания веществ в воде и региональных нормативов качества воды в настоящее время не разработаны. Однако, в «Приложении Б» Методических указаний по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты (Приказ МПР № 328 от 12.12.2007 г., зарегистрирован в Минюсте 23.01.2008 г. за № 10974) норматив предельно допустимой концентрации с учетом региональных особенностей качества воды может быть определен по формуле, аналогичной установлению фоновых концентраций в соответствии с действующими методиками по проведению расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков (РД 52.24.622-2001) в створах с подтвержденным экологическим благополучием.

В соответствии с п. 1 Методики разработки нормативов допустимых сбросов веществ и микроорганизмов в водные объекты для водопользователей (утвержденной приказом МПР № 333 от 17 декабря 2007 г. и зарегистрированной в Минюсте РФ 21.02.2008 г. за № 11198), если нормативы качества воды в водных объектах не могут быть достигнуты из-за воздействия природных факторов, не поддающихся регулированию, то величины НДС определяются исходя из условий соблюдения в контрольном пункте сформировавшегося природного фонового качества воды. Содержания таких веществ, как железо, медь, цинк, марганец, трудноокисляемые органические вещества по ХПК, как правило, превышают предельно допустимые концентрации веществ для водных объектов рыбохозяйственного значения (ПДКр.х.) в верховьях рек Свердловской области или в начальных створах, не подверженных прямой антропогенной нагрузке. Могут превышать ПДКр.х. за счет природного фактора и некоторые другие вещества, например, алюминий, однако его содержание в воде водных объектов, в створах государственной сети, не определяется. Содержание никеля в верховьях рек Свердловской области, как правило, ниже ПДКр.х.

Содержание металлов в верховьях рек варьирует в значительных пределах и зависит от особенностей формирования качества воды. Процесс формирования химического состава водных объектов весьма сложен, большую роль играют различные природные факторы: горные породы, почвы, живые организмы, климат, водный режим, рельеф, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия. Источниками поступления в воду металлов, взвешенных и органических веществ являются горные породы и продукты их выветривания, почвы, торф, наличие у истоков рек и на протяжении русла рек болот и заболоченных пойм и др. Химизм болотных вод зависит как от типа болот (верховое, низинное, переходное), так и от химизма грунтовых вод, питающих их. К типоморфным элементам болотных ландшафтов можно отнести железо, гуминовый комплекс и аммонийный азот. Гумусовые кислоты имеют большое значение для формирования химического состава природных вод. Обладая сильной кислотностью, они, придают воде свойства агрессивности к горным породам, обладают способностью образовывать комплексные соединения с различными металлами. О количестве и качестве органического вещества, поступающего с болотными водами в водотоки и водоемы, судят по величине цветности, ХПК и БПК5.

При оценке качества воды следует учитывать, что большинство металлов в воде присутствуют в виде растворимых, взвешенных и валовых форм. Соотношение различных форм металлов в воде зависит от множества факторов.

Растворенной формой принято считать часть соединений металла, отфильтрованную через фильтр с размером пор 0,45 мкм как можно быстрее после отбора пробы. После фильтрования, при необходимости (для хранения в холодильнике), проба может быть законсервирована кислотой.

На состав и формы нахождения железа и марганца в воде оказывают существенное влияние такие факторы, как величина рН и Еh, присутствие природных комплексообразователей (гуминовых и фульвокислот), содержание растворенного кислорода, сероводорода, диоксида углерода, наличие микроорганизмов, окисляющих и восстанавливающих эти элементы. Соотношение различных форм меди и цинка в воде водных объектов определяется величиной рН и наличием органических веществ гумусовой природы (гуминовых и фульвокислот). В природных водах, где содержание гумусовых органических веществ незначительно, доля растворенных форм указанных металлов значительно ниже, чем в окрашенных (гумифицированных) водах. Таким образом, в поверхностных водах с высоким содержанием органических веществ, а именно гуминовых и фульвокислот, может обнаруживаться значительно повышенное содержание марганца, меди, цинка, железа за счет окислительно-восстановительных процессов и процессов комплексообразования.

Необходимость определения водорастворимых форм металлов связана с тем, что в соответствии с «Перечнем рыбохозяйственных нормативов: ПДК и ОБУВ вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение», утвержденным Приказом № 96 от 28.04.1999 г. Государственного комитета РФ по рыболовству, для металлов ПДК дано для всех растворимых в воде форм (ссылка 1) таблицы 2 указанного перечня). В связи с этим, определение уровней загрязнения поверхностных водных объектов проводится при сравнении полученной концентрации водорастворимых форм металла с ПДКр.х. этого элемента. Сравнение валового (суммарного) содержания металла с ПДКр.х. считаем некорректным, т.к. в этом случае могут быть получены завышенные уровни загрязнения воды металлом, а в отдельных случаях - значительно завышенные.

В соответствии с требованиями ст. 4; 5; 10 Федерального закона о Гидрометслужбе № 113 от 19.07.9. (в редакции ФЗ от 02.02.2006 г. № 21-ФЗ) во избежание получения несопоставимой информации и противоречивой информационной продукции при осуществлении деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях, а именно - определение уровней загрязнения водных объектов, необходимо обязательное определение водорастворимых форм металлов. Валовое содержание определяется дополнительно.

При оценке влияния сбросов сточных вод, содержащих металлы, на уровни загрязнения водного объекта, также необходимо получение сопоставимой информации, поэтому корректным будет сравнение водорастворимого содержания металла в сточных и поверхностных водах. Однако, в случае необходимости получения информации о валовом содержании металлов в сточных водах в соответствии с требованиями других Федеральных органов исполнительной власти, полученные данные необходимо сравнивать с валовым содержанием металла в поверхностных водах, однако в этом случае некорректно их сравнение с ПДКр.х. В связи с этим, считаем наиболее целесообразным получение информации о содержании и водорастворимых, и валовых форм металлов в сточных и поверхностных водах в каждой отобранной пробе. При этом можно получить сопоставимую информацию в зависимости от поставленных задач.

2. Методы расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков

химический водоток загрязнение сточный

Заданный для расчета фоновой концентрации вещества створ водотока может быть расположен ниже, выше или совпадать со створом.

По специфике вычислительных операций для заданного химического вещества условно можно выделить пять методов расчета, связанных с определением фоновой концентрации вещества С_ф:

1) выделение в заданном створе максимально загрязненной струи;

2) оценка достоверности статистической связи между концентрацией вещества и расходом воды в водотоке (отдельно для максимально загрязненной струи и остальной массы воды в водотоке); расчет фоновой концентрации вещества при наличии достоверной статистической связи между указанными параметрами;

3) расчет фоновой концентрации вещества для случая, когда систематические наблюдения в течение последних трех лет проводились не реже чем один раз в месяц;

4) расчет фоновой концентрации вещества для случаев, когда наблюдения проводились реже чем один раз в месяц;

5) пересчет фоновой концентрации вещества, полученной в створе систематических гидрохимических наблюдений, на другой заданный створ водотока.

Для каждой точки контроля в створе водотока рассчитывается среднее значение концентрации рассматриваемого вещества. Перед расчетом Сф(ср) из рядов концентраций вещества должны быть удалены аномально высокие или низкие значения концентрации, появление которых может быть связано только с грубыми ошибками при получении информации или аварийными ситуациями на водном объекте. Точка контроля, для которой полученное значение средней концентрации наибольшее, принимается за основную (опорную). Если концентрация вещества в основной точке контроля существенно отличается от концентраций этого вещества в «соседних» (справа, слева, выше, ниже) точках, то следует считать, что результаты наблюдений в основной точке контроля характеризуют качество воды в максимально загрязненной струе.

Заключение

Еще раз следует отметить, что непременным условием проведения гидрохимических наблюдений с дальнейшим расчетом фоновых концентраций или оценкой качества воды по комплексным показателям является единая методологическая основа проведения отбора проб и химического анализа воды.

При организации и проведении регулярных наблюдений за загрязнением водных объектов необходимо учитывать требования Федерального закона «О Гидрометеорологической службе» № 113 от 19.07.98 (в редакции ФЗ от 02.02.2006 г. № 21-ФЗ, см. п. 1 ст. 9; ст. 16, ст. 4; 5; 10), Положения о лицензировании деятельности в области гидрометеорологии и смежных с ней областях (утвержденного Постановлением Правительства РФ от 13.08.2006 г. № 497от 13.08.2006 г. № 497).

Список использованной литературы

1. Положение о порядке организации, учета и функционирования ведомственной наблюдательной сети, Приказ Росгидромета от 21.01.2000 г. № 13, зарегистрированный в Минюсте РФ 28.02.2000 г. № 2141.

2. РД 52.18.595-96 «Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды».

3. РД 52.24.309-2004 «Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета».

4. РД 52.24.622-2001 «Методические указания. Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков».

Размещено на Allbest.ru