Система дистанційного моніторингу Каховського водосховища

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

ЖИТОМИРСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРОЕКОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Екологічний факультет

Кафедра моніторингу НПС

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни "Моніторинг навколишнього середовища"

на тему: Система дистанційного моніторингу Каховського водосховища

Житомир2013



ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ПРОВЕДЕННЯ РЕКОГНОСЦИРУВАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

1.1 Фізико-географічні, геологічні, та метеорологічні характеристики

1.2 Характеристика головних забруднювачів та їх впливу на екологічну ситуацію досліджуваної території

1.3 Законодавчо-правова база охорони досліджуваного середовища

РОЗДІЛ 2. РОЗРОБЛЕННЯ ПРОЕКТУ МЕРЕЖІ ЕКОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

2.1 Визначення місць та періодичність спостережень

2.2 Вибір методів і засобів вимірювання

2.3 Відбір та підготовка проб

РОЗДІЛ 3. ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ МОНІТОРИНГУ

3.1 Статистичний аналіз результатів

3.2 Оцінка екологічного стану досліджуваної території

ВИСНОВКИ

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ



ВСТУП

Актуальність теми. В наш час практично відсутні незмінені антропогенною діяльністю водні екосистеми. Причини змін можуть бути різноманітними - гідротехнічне будівництво (врегулювання річного стоку при будівництві гребель, направлення русел річок, поглиблення дна), скид у водні об'єкти підігрітих та забруднених вод, забруднення водних екосистем. Під впливом даних факторів суттєво змінюються фізико-хімічні та біологічні процеси. Це призводить до різкого погіршення стану екосистеми та втрати її природної стійкості, до зниження якості води й біологічної продуктивності водойм.

Одним з найбільш шкідливих проявів антропогенного впливу на водні екосистеми, зокрема на водосховища та гідросферу в цілому є токсичне забруднення, яке може призводити до отруєння водного середовища та його живого населення. Тому моніторинг водних об'єктів при дії токсичного забруднення є одним із пріоритетних завдань сучасної екології.

Об'єкт дослідження - загальний екологічний стан Каховського водосховища.

Предмет дослідження - водні екосистеми Каховського водосховища, забруднювачі екосистем водосховища.

Мета і завдання досліджень.

Мета досліджень - оцінка якості води Каховського водосховища внаслідок дії антропогенних факторів.

Завдання досліджень:

провести рекогносцирувальні дослідження Каховського водосховища;

встановити особливості токсичного забруднення водних екосистем в Каховського водосховища;

визначити шляхи надходження забруднюючих речовин у водні екосистеми;

Параметри дослідження: розчинений кисень,завислі речовини, мутність, сульфати, нітрити, нітрати, фосфати, сума органічних сполук за ХСК, важкі метали.



РОЗДІЛ 1. ПРОВЕДЕННЯ РЕКОГНОСЦИРУВАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

1.1 Фізико-географічні, геологічні та метеорологічні характеристики досліджуваної території

Нижче найбільшої на Дніпрі греблю Дніпрогесу (перепад води більше 45м) плескаються хвилі Каховського водосховища. Це одне з найбільш великих на Дніпрі, що замикає каскад і поки найбільш південне водосховище. Розташоване воно в степовій зоні країни на ділянці Дніпра від Запоріжжя до Нової Каховки, в Херсонській, Дніпропетровській і Запорізькій областях України.

Створене греблею Каховської ГЕС (гребля - біля міста Нової Каховки). Заповнено в 1955-1958 роках.

Довжина водосховища 230 км, пересічна ширина 9,4 (максимальна - 24 км). Площа 2155 кмІ, об'єм води 18,2 кмі. Довжина берегової лінії 896 км. Має сезонне регулювання стоку. Коливання рівня води до 3,3 м, водообмін відбувається 2-3 рази на рік. Береги переважно круті, розчленовані глибокими балками, лише на окремих ділянках пологі (див. Кам'янський під), піщані. Є багато островів (наприклад Великі і Малі Кучугури). Температура води влітку до +24. Замерзає наприкінці листопада - на початку грудня, скресає у середині лютого - на початку березня. Товщина криги 17-37 см. У липні - серпні відбувається «цвітіння води», яке охоплює до 80-95 % акваторії.

Водосховище достатньо глибоководне (мілководдя займають близько 5 % площі) і малопроточне (водообмін 1,5-3,0 рази на рік), має поки найнижчу проточність у каскаді (в середньому 1,6 см/с). У зв'язку з цим і в результаті досить складної морфометрії його чаші водосховище в достатньо сильному ступені замулене: загальна площа замулювання рівна 79,8 %, а середня потужність шару мулу досягає 17,6 см, максимальна до 1 м.

Як найбільш південне Каховське водосховище характеризується достатньо високими показниками сумарної сонячної радіації, що сприяє його заростанню, особливо в мілководій верхній частині і "цвітінню" води синій зеленими водоростями на значній частині акваторії.

Прозорість води в Каховському водосховищі вище, ніж у вище розташованому, що пояснюється хорошим відстоєм води. Кольоровість води мінімальна і складає в основному 15-30 град.

Мінералізація води змінюється за роками, сезонами і ділянками водосховища і коливається в межах 253-433 мг/л [9]. Переважаючим катіоном у воді є кальцій, аніоном - НСО3-. Рівні коливання у воді вмісту біогенних елементів свідчать про значне евтрофування водосховища. Концентрація заліза у воді мінімальна в порівнянні з іншими водосховищами каскаду.

Вміст кисню у воді коливається в межах 6-12,5 мг/л (61-142 % насичення). На основній частині акваторії водосховища вміст кисню в придонному шарі води нижче 40 % насичення не падає. Зниження концентрації розчиненого кисню спостерігається в місцях викиду стічних вод, по затоках, в плямах "цвітіння" водоростей.

Концентрація марганцю у воді дуже стабільна, за винятком верхньої частини водосховища (де спостерігається його підвищення до 200 мкг/л), а також районів скидання стічних вод окремих міст [19]. Вміст зваженого цинку у воді водосховища в середньому складає 16-30 мкг/л, міді - в межах 2,1-3,9 мкг/л, що в цілому знаходиться в межах ПДК для поверхневих вод України.

Використовується для судноплавства, зрошення, водопостачання, рибного господарства, рекреації.

З водоймища починаються Каховський канал, Північно-Кримський канал і канал Дніпро-Кривий Ріг. На Каховському водосховищі розташований порт Нікополь. Уздовж лівого берега водоймища проходить залізнична магістраль із Запоріжжя в Сімферополь і Херсон.

Є місцем відпочинку, а також аматорського й спортивного рибальства.

Фауна включає понад 150 видів зоопланктону, понад 180 - безхребетних, 56 - риб. У прибережних заростях - місце гніздування птахів (качка, кулик тощо).

1.2 Характеристика головних забруднювачів техногенних викидів та їх впливу на екологічну ситуацію

Найбільші гідроелектростанції зосереджені на Дніпрі (Київська, Канівська, Кременчуцька, Дніпродзержинська, Запорізька, Каховська). ГЕС вважаються екологічно найбезпечнішими. Та в процесі створення каскаду водосховищ на Дніпрі було затоплено близько 7 тис. км2 прекрасних родючих заплавних земель. За період свого існування водосховища перетворилися на нагромаджувачів відходів і забруднень із прилеглих регіонів.

Найбільшими забруднювачами водних об'єктів басейну Дніпра є комунальне господарство, чорна та кольорова металургія, коксохімія, важке, енергетичне, транспортне машинобудування та сільське господарство. Так, тільки каналізаційні системи міст Дніпропетровська і Запоріжжя щорічно скидають у Дніпро відповідно 196 та 172 млн. куб. м забруднених стічних вод. Найбільшими промисловими об'єктами-забруднювачами є металургійний завод імені Дзержинського (м. Дніпродзержинськ), комбінат "Запоріжсталь" (м. Запоріжжя), металургійний завод імені Петровського (м. Дніпропетровськ). Щорічно вони скидають у Дніпро відповідно 156, 104 та 98 млн. куб. м забруднених стічних вод. Однак фактично у Дніпро та його водосховища скидається значно більше забруднених стічних вод і забруднюючих речовин. Внаслідок об'єктивних труднощів, що мають місце у народному господарстві, значно зросло неконтрольоване скидання неочищених стічних вод з очисних споруд підприємств і організацій, накопичувачів промислових та сільськогосподарських стоків. Особливу занепокоєність викликає зростання концентрації синтетичних поверхнево-активних речовин (СПАР), які негативно впливають на якість води та життєдіяльність гідробіонтів, але при цьому практично не знешкоджуються наявними очисними спорудами. Зі стічними водами у водні об'єкти басейну Дніпра потрапляють надмірна кількість біогенних речовин, важкі метали, а також невластиві будь-яким природним водам штучні неорганічні та органічні речовини токсичної групи (пестициди, бенз-а-пірен).

Крім того, значно впливають на якість води забруднені донні відклади, які за певних умов можуть стати джерелом вторинного забруднення водних мас важкими металами, органічними сполуками, нафтопродуктами та іншими речовинами.

Значну частку (до 10 відсотків) забруднення водних об'єктів басейну Дніпра дають атмосферні опади.(Постанова Верховної Ради України «Про Національну програму екологічного оздоровлення басейну Дніпра та поліпшення якості питної води»)

Найбільш поширеними забруднюючими речовинами Каховського водосховища є нітрити, азот амонійний, біогенні та органічні речовини, важкі метали, нафтопродукти і феноли. Концентрація їх свідчить про порушення нормативів якості води, прийнятої для водойм рибогосподарського та культурно-побутового призначення. За рівнем хімічного і бактеріального забруднення вода річок і водосховищ басейну Дніпра класифікується як забруднена і брудна.

Це зумовлено розміщенням на берегах водосховища Запоріжського комбінату, який спеціалізується на розробці Південно-Білозерського та Переверзевського залізорудних родовищ Білозерського залізорудного району та виробництві товарної залізної руди, заводу залізобетонних конструкцій,Дніпрорудненського сироробного комбінату, Василівського заводу технологічного обладнання, заводу «Оліс» та ін.. підприємств харчової, хімічної, нафтопереробної промисловості, комунальних підприємств.

Негативним фактором, що впливає на якість природних вод, є низька ефективність існуючих очисних споруд. Централізованими системами каналізації забезпечено 94 відсотка міст, 50 відсотків селищ міського типу, і біля 3 відсотків сільських населених пунктів. Дефіцит пропускної спроможності комунальних очисних споруд біологічної очистки у містах і селищах міського типу для попередження скиду забруднених стічних вод у басейн Дніпра складає більш ніж 442 тис. куб. м на добу. За даними Українського наукового центру охорони вод (УкрНЦОВ), стік з сільськогосподарських угідь у балансі надходження, зокрема азоту і фосфору у водні об'єкти Дніпра складає 28 і 7,4 відсотки відповідно. Таким чином, сільське господарство є одним з джерел надходження біогенних елементів.

1.3 Законодавчо-правова база охорони водного середовища в Україні

Зміни у навколишньому природному середовищі відбуваються під впливом природних і антропогенних (зумовлених діяльністю людини) біосферних факторів. Пізнання цих змін неможливе без виокремлення антропогенних процесів на фоні природних, для чого й організовують спеціальні спостереження за різноманітними параметрами біосфери, які змінюються внаслідок людської діяльності.

Регулювання у сфері моніторингу водного середовища здійснюється за допомогою таких законів і нормативно-правових актів як:

Конституція України

Водний кодекс України прийнятий Верховною Радою України (06.06.1995).

Закон України «Про охорону навколишнього природного середовища» (25.06.1991).

Закон України «Про питну воду та питне водопостачання» (10.01.2002).

Закон України «Про Загальнодержавну програму розвитку водного господарства» від 17 січня 2002 року.

Водний кодекс "Державний моніторинг вод" ст.21.

Водний кодекс "Державний моніторинг у сфері питної води та питного водопостачання" ст.39.

- ДСТУ 3913-99. Охорона довкілля та раціональне поводження з ресурсами. Пробовідбірники автоматичні для відбору усереднених проб природних та стічних вод. Загальні технічні вимоги і методи випробовувань.



РОЗДІЛ 2. РОЗРОБЛЕННЯ ПРОЕКТУ МЕРЕЖІ ЕКОЛОГІЧНОГО МОНІТОРИНГУ

2.1 Визначення місць та періодичність спостережень

Основною метою моніторингу поверхневих вод суші є отримання інформації про якість води, необхідної для проведення заходів щодо їх охорони.

Після вибору контрольних параметрів для моніторингу поверхневих вод визначається кількість та розташування місць пробо відбору та часовий режим відбору проб.

При плануванні моніторингу скидів відомими або потенційними джерелами не тільки кількість надходження забруднюючих речовин, але й коливання її у часі мають велике значення.

Основними вимогами до мережі екологічного моніторингу поверхневих вод являється:

сувора ув'язка мережі пунктів гідрохімічних спостережень з розміщенням водокористувачів;

достатня повнота просторового охоплення водних об'єктів мережею спостережень, яка забезпечує отримання відповідної інформації про якість поверхневих вод, що забирається водокористувачами, а також даних про зміни якості води в результаті водокористування;

достатня частота проведення спостережень.

В основу організації і проведення спостережень за якістю поверхневих вод покладають такі принципи:

комплексність і періодичність спостережень;

узгодженість строків їх проведення з характерними гідрологічними ситуаціями;

визначення показників якості води єдиними методами.

Дотримання цих принципів досягається встановленням програм контролю та періодичності проведення контролю, виконанням аналізу проб води за єдиними методиками.

Мережа гідрохімічних спостережень охоплює - у просторі:

всі водні об'єкти розташовані на території досліджуваного басейну;

всю довжину водотоку з визначенням впливу найбільш крупних їх приток та скидів зворотних вод;

у часі:

всі фази гідрологічного режиму;

різні за водністю роки;

добові зміни хімічного складу води;

катастрофічні скиди зворотних вод у водні об'єкти.

Для проведення моніторингу організовують:

стаціонарну мережу пунктів спостережень за природним складом і забрудненням поверхневих вод;

спеціалізовану мережу пунктів для вирішення науково-дослідних задач;

тимчасову експедиційну мережу пунктів спостережень;

Пункти спостережень організовані на водоймах, які мають велике господарське значення, а також зазнають значного забруднення промисловими, господарсько-побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. На незабруднених стічними водами водоймі створюють пункти для фонових спостережень.

Пункти спостережень організовують у районах:

розташування міст і крупних селищ, стічні води яких скидаються у водойму;

скиду стічних вод окремо розташованих крупних промислових підприємств, територіально-виробничих комплексів, організованого скиду сільськогосподарських стічних вод;

замикаючих створів великих і середніх річок;

гирл забруднених приток.

Місця розташування пунктів спостережень встановлюють з урахування стану та перспектив використання водного об'єкту на підставі попередніх досліджень, які включають:

збір та аналіз відомостей про водокористувачів, джерела забруднення вод, аварійні скиди забруднюючих речовин, що відбувалися раніше, даних про режимні, фізико-географічні морфо метричні ознаки водойми;

обстеження водойми та прибережних смуг з метою визначення їх стану, виявлення додаткових джерел забруднення, визначення зон забрудненості та переліку специфічних забруднюючих речовин.

У пунктах спостереження організовують один або декілька створів. Місця розташування створів встановлюють з урахуванням гідрометеорологічних та морфометричних особливостей водного об'єкта, розташування джерел забруднення, об'єму, складу і властивостей зворотних вод, що скидаються у водний об'єкт, та інтересів водокористувачів та водоспоживачів.

Один створ встановлюють на водотоках у разі відсутності організованого скиду зворотних вод в гирлах забруднених приток, на незабруднених ділянках водотоків, на передгреблевих ділянках річок, на замикаючих ділянках річок.

Два та більше створів встановлюють на водотоках при наявності організованого скиду зворотних вод. Один розташовують вище джерела забруднення, інші - нижче джерела забруднення: у створі достатньо повного змішування зворотних вод з водами водотоку; у створі не далі 0,5 км від скиду зворотних вод у водні об'єкти рибогосподарського водокористування.

При контролі на водоймі в цілому встановлюють не менше трьох створів, по можливості рівномірно розподілених по їх акваторії. В разі контролю на окремих забруднених ділянках водойми створи встановлюють з урахуванням умов водообміну: на водоймах з інтенсивним водообміном розташування створів аналогічне їх розташуванню на водотоках; на водоймах з помірним водообміном один створ встановлюють поза зоною впливу джерела забруднення, другий створ суміщають з місцем скиду зворотних вод, решту розташовують паралельно другому по обидва боки від нього на відстані 0,5 км від місця скиду зворотних вод.

Кількість вертикалей у створі на водотоках визначається умовами змішування річкових вод із зворотними чи водами приток, шириною забрудненої зони.

Кількість горизонтів на вертикалі визначається глибиною водного об'єкта у місці вимірювань. Для досліджуваного водного об'єкта при глибині 30 м встановлюють три горизонти: на поверхні, на половині глибини водного об'єкта і біля дна.

Пункти спостережень за якістю поверхневих вод у водоймах на державній мережі спостережень в залежності від господарського значення водного об'єкта, якості води, розміру та об'єму водойму, розміру і водності водотоку та інших факторів поділяють на пункти 1, 2, 3 та 4 категорій. Категорія пункту визначає частоту контролю та детальність програми спостережень.

Спостереження за якістю води здійснюють за певними видами програм. При виборі програм контролю враховують цільове використання водойми, склад зворотних вод, що скидаються.

Періодичність проведення спостережень за гідрологічними та гідрохімічними показниками встановлюють у відповідності з категорією пункту спостереження.

Періодом спостережень за поверхневими водами прийнято вважати календарний або гідрологічний рік.

Вибір програми спостережень залежить від категорії пункту спостережень. Виділяють обов'язкову, скорочену 1, скорочену 2, скорочену 3 програми спостережень, де визначаються гідрологічні та гідрохімічні показники за якістю води.

На Каховському водосховищі встановлено 10 пунктів спостережень, відповідно до категорії та програм:

1,2 пункт - ІІ категорія, візуальні спостереження щодня, скорочена 1 щодекадно, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, розташовані в районах міста Нікополь Дніпропетровської області в місцях організованого скиду дренажних зворотних вод та промислових стічних вод.

3 пункт - ІІІ категорія, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, розташовані в місті Кам'янка-Дніпровська, де антропогенний вплив на якість води носить помірний і слабкий характер.

4 пункт - ІІ категорія, візуальні спостереження щодня, скорочена 1 щодекадно, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, розташований в районі м. Кам'янка-Дніпровська Запоріжської області.

5,6,7 пункт - ІІІ категорія, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, у районі організованого скиду дренажних вод із зрошувальних територій.

8,9 пункт - ІІ категорія, візуальні спостереження щодня, скорочена 1 щодекадно, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, м. Калухівка Дніпропетровської області.

10 пункт - ІІІ категорія, скорочена 3 щомісяця, обов'язкова в основні фази водного режиму, у районі організованого скиду зворотних вод, внаслідок якого спостерігається низька забрудненість поверхневих вод.

Розміщення пунктів спостережень на Каховському водосховищі зображено на рис.1

2.2 Вибір засобів та методів вимірювань

Контроль вимог до нормуючих показників якості води у водних об'єктах здійснюється за рахунок періодичного відбору і аналізу проб води із поверхневих вод. ГОСТ регламентує аналіз проб із поверхневих джерел водопостачання не рідше одного разу в місяць. Кількість проб і місце їх відбору визначають у залежності з гідрологічними і санітарними характеристиками водойм і узгоджують з місцевими органами санітарно-епідеміологічної служби. Засоби і методи, що застосовуються, мають бути атестованими і введеними в дію відповідними нормативними документами. Виконання аналітичних вимірювань за не атестованими методиками може поставити під сумнів достовірність отриманих результатів.

Методи визначення якісного стану водойми ґрунтується на безперервному вимірюванні основних параметрів якості води або на періодичному відборі проб води у контрольних створах та проведенні її фізико-хімічного і біологічного аналізу. Для безперервних спостережень використовують автоматичні станції вимірювання якості води, обладнані апаратурою для відбору проб, автоматичного визначення параметрів якості води, обробки та передачі результатів спостережень.

Велике значення мають багатокомпонентні методи, які дозволяють визначити одразу значну кількість компонентів. За інших умов перевага надається методам прямого аналізу, не зв'язана з хімічною підготовкою проб, методам, які потребують мінімальної кількості стадій фільтрування, перенесення з одного посуду в інший.

Складність природних середовищ є причиною того, що завади, які виникають при вимірювані концентрації однієї речовини у присутності інших, може призвести до істотних помилок. Більшість стандартних методик містять перелік таких проблем і способів їх усунення.

Ефективність моніторингу залежить від переліку параметрів, що визначаються у пробах та оптимального визначення періодичності відбору проб.

Частота відбору проб повинна виходити з мети досліджень та методики інтерпретації результатів, що використовується.

Таблиця 2.2.1 - Розклад відбору проб

Пункти спостереження

Місяці

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

ПУНКТ 1

Х

X

Х

X

Х

X

Х

X

Х

X

Х

X

ПУНКТ 2

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 3

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 4

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 5

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 6

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 7

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 8

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 9

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

ПУНКТ 10

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Дослідження що здійснюються в лабораторії виконуються у відповідності з нормативними дослідницькими та власними процедурами.

Оскільки не існує єдиного показника, який характеризував би весь комплекс характеристик води, оцінка якості води ведеться на основі системи показників.

Розчинний кисень. Лабораторне отримання кисню засновано на розкладанні багатих їм, але порівняно нетривких речовин. Звичайно застосовується хлорат калію («бертолетова сіль»), розпадається при нагріванні на хлорид калію і кисень.

БСК визначається як кількість кисню, яка витрачається на біохімічне окислення в одиниці об'єму органічних речовин за певний період часу. В практиці визначають на протязі 5 діб - БСК5. Чим більше у воді органіки, тим вище окисленість і більше БСК.

Феноли. Вміст фенолів у воді може визначатися метаболізмом гідробіонтів і біохімічною трансформацією органічних речовин.

Нафтопродукти. Екстракційно-спектрофотометричне визначення та флуориметричний метод.

Амонійний іон.На сьогоднішній день основною методикою виконання вимірювань (МВВ) масової концентрації аміаку та іонів амонію є метод капілярного електрофорезу.

Нітрити. Нітрити у воді визначаються за допомогою реактиву Грісса, що представляє суміш альфанафтіламіна і сульфаниловой кислоти воцтовокислого розчині.

Марганець і Залізо.Проводиться калориметричним способом за допомогою фотоелектрокалориметра КФК-3

Цинк. Дітізований метод.

9) Нітрати. Спектрофотометричний метод визначення нітратів з реактивом Грісса та потенціометричний.

10) Свинець. Плюмбоновий метод.

2.3 Відбір та підготовка проб

Місце відбору проб залежить від поставленого завдання. Проби води відбирають у маловодні і багатоводні періоди.

Відбір проб може бути регулярним та нерегулярним. Проба має бути характерною для місця відбору, а обсяг залежить від кількості досліджуваних компонентів та обраної методики аналізу.

Проби води відбирають у склянку з поліетилену чи боросилікатного скла «пірекс». Посуд попередньо миють синтетичними миючими засобами, розчином хлоридної кислоти, скляний - хромовою сумішшю, після чого споліскують спочатку водопровідною, а потім дистильованою водою.

На місці пробо відбору визначають температуру води, наявність та характер водної рослинності, стан і забруднення берегів, замученість дна, прозорість води, запах, наявність осаду.

Перед відбором проб посудину 2-3 рази промивають водою, яку беруть для досліджень. Проби відбирають з однакової глибини. Відібрану пробу аналізують впродовж 2-3 годин після відбору. В іншому випадку її зберігають у холодильнику чи консервують.

Рекомендовано, щоб окремі проби використовувались для хімічних, мікробіологічних, і біологічних аналізів, тому що методики для збирання й обробляння різні.

При пробах на місці кожна проба буде виражати якість води тільки в той момент і на тому місці, з якого вона взята. Дана проба рекомендована якщо потік води, з якого будуть відбирати проби не однорідний, якщо значення параметрів не однорідні.

Періодичні проби залежать від часу, об'єму, потоку. Перші проби відбирають з використанням механізму відліку часу, де проба качається в контейнери протягом визначеного періоду часу. Другий тип проб - коли зміни у критеріях якості води і об'ємній швидкості потоку не знаходяться у взаємозв'язку. Третій - у постійні інтервали часу відбирають проби різних об'ємів залежно від потоку.

Також виділяють безперервні взяті за встановлених та змінних об'ємних швидкостей потоку, серійні за профілем глибини й площі, складені та проби великого об'єму.

Обладнання для пробо відбирання повинне забезпечувати тривкість до критичних температур, до поломки, легкість запечатування і повторного відкриття, розмір, форму, масу, доступність, вартість.

Треба дотримуватись застережних заходів для того, щоб запобігти замороженню проб, особливо для визначень натрію, хлориду, pH. Для світлочутливих матеріалів треба використовувати світло поглинальне скло. Скляний посуд придатний для органічних хімічних сполук і біологічних видів.

Поліетиленовий посуд придатний для звичайного відбирання проб для визначення хімічних та фізичних параметрів.

Для органічних домішок, що забруднюють у мікрокількостях посуд для проб повинен бути скляним.

Вмістилища для проб мікробіологічної експертизи повинні бути зі скла або пластмаси гарної якості і без токсичних речовин, протистояти високим температурам.

Найпростішим обладнанням для взяття проб фізичних чи хімічних характеристик - це ківш, яку занурюють у товщу води і виймають після наповнення. Були розроблені й високоавтоматизовані пробовідбірники - зонди обладнані контрольно-вимірювальними пристроями.

Більшість проб для біологічного аналізу направляють в лабораторію. Для проб необхідним є широкогорлий посуд, виготовлений із пластмаси чи скла.

Проби на характеристику радіоактивності потрібно відбирати в пластиковий посуд, попередньо очищений мийним засобом, промитий водою і розведений азотною кислотою.

Проби придатні для визначення розчинених газів треба отримувати за допомогою обладнання, що відбирає пробу витісненням води, швидше ніж повітря з пробовідбірника.

Після відбору на бутилі з пробами наліплюють ярлики, на яких позначають звідки взята вода і разом із супроводжувальними бланками направляють в лабораторію, де реєструють у журналі. У день доставки проби визначають окисність, азот амонійний і нітритний, залізо, марганець, розчинений кисень.



РОЗДІЛ 3. ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ МОНІТОРИНГУ

3.1 Статистичний аналіз результатів

Для аналізу статистичних даних існує широкий спектр різноманітних засобів. Для проведення нескладного аналізу використовується статистичні функції як середнє арифметичне, медіана, мода тощо. Для більш глибокого аналізу застосовується гістограми, ранжування даних, проведення регресійного аналізу тощо.

Для аналізу даних найчастіше використовують такі статистичні функції, як середнє арифметичне, середнє геометричне, максимальне та мінімальне значення та інші.

Статистичними характеристиками змінності множини вимірювань є дисперсія і стандартне відхилення.

Дисперсією є середнє арифметичне з квадратів відхилень значень випадкової величини, що спостерігається від їх середнього арифметичного значення

, (3.1.1)

де середнє арифметичне значення дорівнює

(3.1.2)

Стандартне відхилення це квадратний корінь з дисперсії. Велике стандартне відхилення вказує на те, що значення надто розкидані відносно середнього, а мале - на те, що значення зосереджені навколо середнього.



(3.1.3)

На основі моніторингових спостережень за якістю води річки Унава був проведений статистичний аналіз результатів за трьома показниками і оформлений у вигляді таблиць.

Таблиця 3.1.1 - Статистичний аналіз результатів моніторингових спостережень за якістю води в р. Унава ( за показником БСК)

Код створу	26п-4	26п-5	27п-1
Відстань від гирла,км	32,1	21,3	5,4
Значення БПК,мг/л:
разові х	2,55	10,2	8
	5,66	5,99	6,6
	-	7,9	8,34
	-	4,4	2,82
	-	6,16	4,9
	-	7,2	6,1
	-	-	5,54
середні арифметичні х	4,1	6,97	6,04
мінімальні Хmin	2,55	4,4	2,82
максимальні Хmax	5,66	10,2	8,34
Дисперсія уІ	2.41	3,25	2,8
Стандартне відхилення у	1,55	1,8	1,67
Кількість спостережень n	2	6	7

Таблиця 3.1.2 - Статистичний аналіз результатів моніторингових спостережень за якістю води в р. Унава ( за показником розчинений кисень)

Код створу	26п-4	26п-5	27п-1
Відстань від гирла,км	32,1	21,3	5,4
Значення О2,мг/л:
разові х	10,3	13,5	13,1
	12,1	10,8	12,9
	9	6,8	7,9
	8,5	14,2	14
	9,32	9,65	6,55
	-	-	-
	-	-	-
середні арифметичні х	9,8	10,99	10,89
мінімальні Хmin	8,5	6,8	6,55
максимальні Хmax	12,1	14,2	14
Дисперсія уІ	1,62	7,006	7,62
Стандартне відхилення у	1,27	2,64	2,76
Кількість спостережень n	5	5	5

Таблиця 3.1.3 - Статистичний аналіз результатів моніторингових спостережень за якістю води в р. Унава ( за показником нітрати)

Код створу	26п-4	26п-5	27п-1
Відстань від гирла,км	32,1	21,3	5,4
Значення нітрати,мг/л:
разові х	50,7	55,5	41,3
	42	39,7	50,4
	39,5	34,8	31,4
	40,6	43,4	44,7
	45,2	30,4	40,3
	-	-	-
	-	-	-
середні арифметичні х	52,72	40,76	41,62
мінімальні Хmin	39,5	30,4	31,4
максимальні Хmax	50,7	43,4	50,4
Дисперсія уІ	99,54	73,62	38,55
Стандартне відхилення у	9,97	8,5	6,2
Кількістьспостережень n	5	5	5

3.2 Оцінка екологічного стану досліджуваної території

Під екологічною оцінкою якості вод розуміють віднесення води до певного класу, категорії згідно з екологічною класифікацією на підставі аналізу значень показників її складу і властивостей. Екологічна оцінка якості вод дає інформацію про воду як складову водної екосистеми, життєве середовище гідро біонтів і важливу частину природного середовища людини.

Методи і способи оцінки якості поверхневих вод та ступеня їх забрудненості за гідрохімічними показниками численні і різноманітні. Це обумовлено завданнями оцінки, кількістю та якістю вихідної інформації, способами узагальнення аналітичного матеріалу та цілим рядом інших факторів.

Оцінка стану Каховського водосховища проводиться за 2-ма методиками.

Метод інтегральної оцінки якості води.

З метою встановлення рівня якості води водних об'єктів проводиться триступенева класифікація за ознаками повторюваності випадків забруднення, кратності перевищень нормативів, а також з врахуванням характеру забруднення.

Перший ступінь класифікації оснований на встановлення міри стійкості забруднення. Як міра стійкості забруднення використовується загально поширена в гідрохімічній практиці величина повторюваності випадків перевищення ГДК

(3.2.1)

де Ні - повторюваність випадків перевищення ГДК по і-му інгредієнту;

NГДК - число результатів аналізу, в яких вміст і-го інгредієнта перевищує його гранично допустиму концентрацію;

Nі- загальне число результатів аналізу по і-му інгредієнту.

Якісним вираженням виділених характеристик забруднення води присуджуються кількісні вираження в балах (табл.3.2.1).

Таблиця 3.2.1 - Класифікація води водних об'єктів за ознаками повторюваності випадків забрудненості

Повторюваність, %	Характеристика забруднення води водних об'єктів за ознакою повторюваності	Часткові оціночні бали
		виражені умовно	абсолютні значення
(0; 10)	одинична	a	1
(10; 30)	нестійка	b	2
(30; 50)	стійка	c	3
(50; 100)	характерна	d	4

Другий ступінь класифікації ґрунтується на встановленні рівня забруднення, мірою якого є також поширений в гідрохімічній практиці показник кратності перевищення ГДК:

(3.2.2)

де Кі - кратність перевищення ГДК по і-му інгредієнту; Сі - концентрація і-го інгредієнта у воді водного об'єкта, мг/дм3; СГДК - гранично допустима концентрація і-го інгредієнта, мг/дм3.

За аналізом забруднення води водних об'єктів по кратності перевищень нормативів окремою забруднюючою речовиною також відокремлюються чотири якісно відмінні ступеня рівня забруднення:

1) низький;

2) середній;

3) високий;

4) дуже високий.

Якісним вираженням виділених характеристик також присвоюються кількісні вирази градацій в балах (табл. 3.2.2).

Таблиця 3.2.2 - Класифікація води водотоків за рівнем забрудненості

Повторюваність, %	Характеристика рівня забрудненості	Часткові оціночні бали
(0; 2)	низький	a1	1
(2; 10)	середній	b1	2
(10; 50)	високий	c1	3
(50; 100)	дуже високий	d1	4

При сполученні першого і другого ступенів класифікації води по кожному з урахованих інгредієнтів отримують узагальнені оцінки якості води за визначений проміжок часу (табл. 3.2.3).

Таблиця 3.2.3 - Можливі варіації якісного стану води водотоків за окремими інгредієнтами та показниками забрудненості

Комплексна характеристика стану забрудненості води водотоку	Загальні оціночні бали Si	Характеристика якості води водотоку
	виражені умовно	абсолютні значення
Одинична забрудненість низького рівня	axa1	1	слабо забруднена
Одинична забрудненість середнього рівня	axb1	2	забруднена
Одинична забрудненість високого рівня	axc1	3	брудна
Одинична забрудненість дуже високого рівня	axd1	4	брудна
Нестійка забрудненість низького рівня	bxa1	2	забруднена
Нестійка забрудненість середнього рівня	bxb1	4	брудна
Нестійка забрудненість високого рівня	bxc1	6	дуже брудна
Нестійка забрудненість дуже високого рівня	bxd1	8	дуже брудна
Стійка забрудненість низького рівня	cxa1	3	брудна
Стійка забрудненість середнього рівня	cxb1	6	дуже брудна
Стійка забрудненість високого рівня	cxc1	9	дуже брудна
Стійка забрудненість дуже високого рівня	cxd1	12	недопустимо брудна
Характерна забрудненість низького рівня	dxa1	4	брудна
Характерна забрудненість середнього рівня	dxb1	8	дуже брудна
Характерна забрудненість високого рівня	dxc1	12	недопустимо брудна
Характерна забрудненість дуже високого рівня	dxd1	16	недопустимо брудна

Узагальненим характеристикам присвоєно узагальнені оціночні бали Si, отримані як підсумок за окремими характеристиками.

Таблиця 3.2.4 - Узагальнюючі бали та характеристика забруднення р. Унава

Показник	Ні	Бал	Кі	Бал	Sі	Характеристика	ЛПЗ
Розчинений кисень	20	2	1,63	1	2	Забруднена	0
БСК	0	1	0,83	1	1	Слабо забруднена	0
Амонійний іон	20	2	1,24	1	2	Забруднена	0
Нітрити	0	1	0,77	1	1	Слабо забруднена	0
Нафтопродукти	0	1	1	1	1	Слабо забруднена	0
Феноли	0	1	0	1	1	Слабо забруднена	0
Марганець	20	2	11	3	6	Дуже брудна	0
Цинк	20	2	50	4	8	Дуже брудна	0
Залізо	20	2	1,6	1	2	Забруднена	0
Нітрати	0	1	0,42	1	1	Слабо забруднена	0
Кальцій	0	1	1	1	1	Слабо забруднена	0
Магній	0	1	0,94	1	1	Слабо забруднена	0
Хлориди	20	2	1,39	1	2	Забруднена	0
Сульфати	20	2	1,78	1	2	Забруднена	0
У	КІЗ		ЕЛПЗ
	25		0

Проте якість води водних об'єктів є функцією не тільки окремих її елементів і тривалості їх впливу, але і числа цих елементів та комбінаторних відношень їх концентрацій. Врахування спільного впливу цих факторів здійснюється у заключному, третьому ступені класифікації. Відомо, що при одночасній дії токсичних речовин ефект їх може залишатися таким, як і дія кожного з них окремо, може виявитися ослабленим чи підсиленим. На основі цього положення якість води водного об'єкта визначається через комплексний показник, одержаний складанням узагальнених оціночних балів усіх визначених у створі забруднюючих речовин. Оскільки при цьому враховуються різні комбінації концентрацій забруднюючих речовин в умовах їх одночасної присутності, можна назвати цей комплексний показник комбінаторним індексом забрудненості (КІЗ):

(3.2.3)

Заключний етап класифікації здійснюється на основі величини комбінаторного індексу забрудненості. Оскільки величина КІЗ значною мірою залежить від числа врахованих інгредієнтів, то встановлення градації якості води відносно її придатності для використання з тією чи іншою метою здійснюється залежно від їх числа (табл.3.2.4).

Таблиця 3.2.4 - Класифікація якості води водотоків за величиною комбінаторного індексу забрудненості

Клас якості води водотоків	Розряд класу якості води	Характеристика стану забрудненості води	Величина комбінаторного індексу забрудненості (КІЗ) з урахуванням числа лімітуючи показників забрудненості (ЛПЗ)
			Без врахування числа ЛПЗ	1 ЛПЗ (k=0,9)	2 ЛПЗ (k=0,8)	3 ЛПЗ (k=0,7)	4 ЛПЗ (k=0,6)	5 ЛПЗ (k=0,5)
І	-	слабо забруднена	1n	0,9n	0,8n	0,7n	0,6n	0,5n
ІІ	-	забруднена	1n; 2n	0,9n; 1,8n	0,8n; 1,6n	0,7n; 1,4n	0,6n; 1,2n	0,5n; 1,0n
ІІІ	-	брудна	2n; 4n	1,8n; 3,6n	1,6n; 3,2n	1,4n; 2,8n	1,2n; 2,4n	1,0n; 2,0n
ІІІ	а	брудна	2n; 3n	1,8n; 2,7n	1,6n; 2,4n	1,4n; 2,1n	1,2n; 1,8n	1,0n; 1,5n
ІІІ	б	брудна	3n; 4n	2,7n; 3,6n	2,4n; 3,2n	2,1n; 2,8n	1,8n; 2,4n	1,5n; 2,0n
ІV	а	дуже брудна	4n; 6n	3,6n; 5,4n	3,2n; 4,8n	2,8n; 4,2n	2,4n; 3,6n	2,0n; 3,0n
ІV	б	дуже брудна	6n; 8n	5,4n; 7,2n	4,8n; 6,4n	4,2n; 5,6n	3,6n; 4,8n	3,0n; 4,0n
ІV	в	дуже брудна	8n; 10n	7,2n; 9,0n	6,4n; 8,0n	5,6n; 7,0n	4,8n; 6,0n	4,0n; 5,0n
ІV	г	дуже брудна	10n; 11n	9,0n; 9,9n	8,0n; 8,8n	7,0n; 7,7n	6,0n; 6,6n	5,0n; 5,5n

Отже, без врахування числа ЛПЗ, величина КІЗ води у Каховському водосховищі становить 1,71, вода - забруднена і належить до ІІ класу якості води.

Метод сумарного ефекту оцінки якості води.

Точно оцінити комплексну дію шкідливих речовин у воді водойми неможливо. Тому застосовують метод оцінки сумарного ефекту впливу на санітарний стан водойми кількох шкідливих речовин за умовою:

водосховище екологічний ситуація моніторинг

(3.2.4)

де С1, С2…Сn - концентрація шкідливих речовин у воді водойми, мг/дм3; ГДК1, ГДК2…ГДКn - гранично допустимі концентрації, мг/дм3.

Оцінка якості води та порівняння сучасного стану водного об'єкту зі встановленими в минулі роки характеристиками виконується на підставі індексу забрудненості води (ІЗВ) за гідрохімічними показниками. Цей індекс є формальною характеристикою і розраховується усередненням як мінімум п'яти індивідуальних показників якості води водного об'єкту. Індекс забрудненості води визначають за формулою:

, (3.2.5)

де Сі - середня концентрація кожного із шести показників якості води;

ГДКі - гранично допустима концентрація кожного з шести показників якості води.

Для розрахунків використовуються значення ГДК (мг/дм3): азот амонійний, нітрити, нафтопродукти, феноли, БСК, розчинений кисень.

Таблиця 3.2.5 - Оцінка якості води за індексом забруднення ІЗВ

Показник	Концентрація	ГДК	Кі
Розчинений кисень	9,8	6	1,63
БСК	2,5	3	0,83
Амонійний іон	0,62	0,5	1,24
Нітрити	0,062	0,08	0,77
Нафтопродукти	0,050	0,05	1
Феноли	0	0,001	0
У	5,47

Виділяють такі класи якості води за ІЗВ:

I - дуже чиста (ІЗВ < 0,3);

II - чиста (0,3 < ІЗВ < 1);

III - помірно забруднена (1 < ІЗВ < 2,5);

IV - забруднена (2,5 < ІЗВ < 4);

V - брудна (4 < ІЗВ < 6);

VI - дуже брудна (6 < IЗB < 10);

VII - надзвичайно брудна (IЗB > 10).

Вода у Каховському водосховищі відноситься до І класу якості води. Величини гідрохімічних та гідробіологічних показників близькі до природних значень даного регіону.



ВИСНОВКИ

Водосховище утворилося в нижній течії Дніпра після спорудження в 1955 р. греблі ГЕС. Його площа - 2155 км2, об'єм - 18,2 км3, довжина - близько 230 км, найбільша ширина - 28 км, в окремих місцях - до 4-5 км, середня глибина - 8,4 м, поблизу греблі - 36 м, проточність незначна - водообмін здійснюється 2-3 рази на рік. зона мілководдя (глибини до 2 м) займають 8% площі; переважають глибини понад 5 м - 77%.

Каховське водосховище являє собою замкнуту ...