Оценка качества реки Болда

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

Вода - химически активное вещество, она взаимодействует со многими другими веществами.

Ее роль в процессах превращения веществ, как в живой, так и неживой природе огромна. Без большого преувеличения можно сказать, что практически все химические превращения на Земле происходят или с непосредственным участием воды, или в водных растворах, или, во всяком случае, в ее присутствии.

Основные источник воды - моря и океаны, реки и озера. Для всех хозяйственных нужд используется пресная природная вода после ее очистки.

Вода - единственное вещество в природе, которое в земных условиях существует в трех агрегатных состояниях - твердом, жидком и газообразном.

В отличие от подавляющего большинства других веществ плотность воды в твердом состоянии меньше, чем в жидком. Вода обладает наибольшей среди всех других веществ теплоемкостью (Чуйков Д.С., 2001).

Вода является не только важным, но и незаменимым видом природных ресурсов. Растущие масштабы хозяйственной деятельности человека ведут к резкому увеличению использования ресурсов поверхностных пресных вод. Важнейшее значение в современных условиях придается изучению экологического состояния водных ресурсов, связанного с антропогенным загрязнением в бассейнах рек. Качество воды большинства водных объектов не соответствует норме. Поэтому исследование реки Болда является актуальной на сегодняшний день.

Цель курсовой работы: оценка качества реки Болда.

Задачи курсовой работы:

1. Определить органолептические показатели;

2. Определить гидрохимические показатели;

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1 Нормирование качества воды

Контроль за состоянием природной среды базируется на нормировании ее качества. Нормирование качества окружающей природной среды предусмотрено Разделом IV Закона РСФСР «Об охране окружающей среды»: «Нормирование качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия на окружающую природную среду, гарантирующую экологическую безопасность населения и сохранение генетического фонда (Максимов В.Н., 1991).

Нормирование качества воды.

В соответствии с ГОСТом 17.1.1.01.-77 (СТ СЭВ 3544-82) «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения» под качеством воды в целом понимается характеристики ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования. При этом показатели качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

В соответствии с правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96 ПИТЬЕВАЯ ВОДА должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

По санитарному признаку устанавливаются микробиологические и паразитологические показатели воды - число микроорганизмов и число бактерий группы кишечных палочек в единице объема (Охрана окружающей среды, 1991).

Токсикологические показатели воды определяют безвредность ее химического состава. Содержание химических веществ в воде не должно превышать установленных нормативов (ПДК).

При определении качества воды учитываются также и органолептические свойства - это свойства воды, воспринимаемые органами чувств: температура, прозрачность, цвет, запах, вкус, жесткость.

Устанавливаются следующие ПДК для водоемов. Предельно допустимая концентрация в воде хозяйственно- питьевого и культурно бытового водопользования (ПДКв) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого в рыбохозяйственных целях (ПДКвр) - это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяцию рыб в первую очередь промысловых (Муравьев А.Г., 1988).

Последний показатель учитывает не только интересы непосредственно человека (влияние на человеческий организм), но и налагает ограничения на вредное воздействие на другие живые организмы.

Используется также интегральный метод оценки качества воды - по совокупности загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.

Вредные и ядовитые вещества, в зависимости от их состава и характера действия нормируются по лимитирующему показателю вредности (ЛПВ), под которым понимается наибольшее отрицательное влияние, оказываемое этими веществами. При оценке качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический. В рыбохозяйственных водоемах к ним добавляются еще два: токсикологический и рыбохозяйственный (Охрана окружающей среды, 1991).

Вода считается чистой, если ее состав и свойства не выходят за пределы установленных нормативов ни по одному из показателей, а содержание вредных веществ не превышает ПДК.

При интегральной оценке качества воды используется общий оценочный балл - Bi. Он рассчитывается следующим образом:

загрязнение водоем нормирование гидросфера

Bi= Ki x Hi

где Ki - балл кратности превышения ПДКвр; Hi - повторяемость случаев превышения ПДК.

Ki рассчитывается следующим образом:

где Ci - концентрация в воде i-гo ингредиента; ПДШ -предельно допустимая концентрация i-гo ингредиента для водоемов рыбохозяйственного назначения. Hi рассчитывается по формуле:

Hi = NПДКi/Ni

где NПДКi - число случаев превышения ПДК по i-му ингредиенту; Ni - общее число измерений i-гo ингредиента.

Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна 11, выделяются как лимитирующие (Израэль Ю.А., 1984).

Основные требования к качеству воды:

1) количество растворенного кислорода в воде после смешения с ней сточных вод не должно быть меньше 4 мг/л в любой период года в пробе, взятой до 12 часов дня;

2) биохимическая потребность в кислороде - БПК (количество кислорода, потребляемое на биохимическое окисление органических веществ) при 200С не должна превышать 3 и 6 мг/л для водоемов и водотоков соответственно первой и второй категорий;

3) содержание взвешенных веществ в воде после спуска стоков не может увеличиваться более чем на 0,25 и 0,75 мг/л для водоемов и водотоков соответственно первой и второй категорий;

4) вода не должна иметь запахов и привкусов интенсивностью свыше 2 баллов. Кроме того, она не должна придавать посторонний запах и привкус мясу рыб;

5) после смешения вод водоема или водостока с промышленными и коммунальными стоками кислотность должна находится в пределах 6,5 < pH < 8,5;

6) окраска не должна обнаруживаться в столбике воды высотой 20 и 10 см для водоемов и водотоков соответственно первой и второй категорий;

7) не допускается содержание ядовитых веществ в концентрациях, могущих оказать вредное воздействие на людей и животных;

8) на поверхности водоема не должно быть плавающих примесей (пленок, пятен минеральных масел и других);

9) не допускается наличие возбудителей заболеваний (сточные воды, содержащие болезнетворные бактерии, подвергаются обеззараживанию после предварительной очистки);

10) повышение температуры в водоеме или водотоке при выпуске в него различных стоков допускается не более чем на 30С (по сравнению с максимальной температурой воды в летний период времени);

11) минеральный осадок не должен быть более 1000 мг/л, в том числе хлоридов - 350 и сульфатов 500 мг/л (Израэль Ю.А., 1984).

1.2 Гидросфера как природная система

Гидросфера - водная оболочка Земли. Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% - подземные воды, около 2% ледники, 0,02% - воды суши (реки, озера, болота).

Гидросфера - единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Преобладающая часть гидросферных вод сосредоточена в Мировом океане. Мировой океан - основное замыкающее звено круговорота воды в природе. Он отдает большую часть испаряющейся влаги в атмосферу. Водные организмы, населяющие поверхностный (нейстоновый) слой Мирового океана, обеспечивают возврат в атмосферу значительной части свободного кислорода планеты (Дроб И.А., Лобкова Г.В., 2004).

Океаны и моря составляют три четверти земной поверхности, на которой также имеется бесчисленное количество рек и озер. Снег и лед на вершинах гор - это замерзшая вода. Значительная часть земной воды находится в атмосфере. Каждое облако содержит тысячи, а иногда миллионы тонн воды в форме испарений. Время от времени эти испарения превращаются в воду и выпадают на землю в виде дождя. Даже воздух, которым мы дышим, содержит некоторое количество влаги.

Она также является необходимым условием существования всех живых организмов на Земле. Для многих видов животных и растений вода продолжает оставаться средой обитания. Организмы не только приспосабливаются к среде, но и своей совместной деятельностью в экосистемах изменяют ее геохимическую структуру.

Наличие гидросферы, атмосферы и биосферы - особенность нашей планеты, которая отличает ее от всех других планет Солнечной системы. Гидросфера является важнейшим свидетельством термической эволюции Земли, поскольку вода может находится в трех различных состояниях - жидком, твердом и газообразном (Дроб И.А., Лобкова Г.В., 2004).

Одним из главных свойств воды как компонента эколого-географической среды является ее незаменимость. Физические, химические свойства воды, степень ее вязкости - точно такие, какими они должны быть, чтобы позволить жизни существовать. Вода столь совершенно соответствует жизни, что сами законы природы установлены так, чтобы не нарушать это соответствие. Великолепным примером служит неожиданное и необъяснимое расширение объема воды при падении температуры ниже 4оС. Если бы этого не происходило, лед бы не плавал, моря замерзли и жизнь была бы невозможна.

Вода не только идеально приспособлена для жизни, но ее на планете ровно столько, сколько необходимо. Совершенно очевидно, что это не может быть случайностью, но есть результат целенаправленного замысла

Вода, жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность 1,000 г/см3 (3,98 °С), tпл 0 °С, tкип 100 °С. Одно из самых распространенных веществ в природе (гидросфера занимает 71% поверхности Земли).

Вода играет ключевую роль в поддержании умеренного сбалансированного климата Земли (Лозановская И.Н., 1998).

Благодаря особым свойствам воды - большому латентному теплу и тепловой емкости - тела, состоящие из воды, нагреваются и охлаждаются медленнее земли. На земле разница в температурах в самых жарких и холодных местах составляет 140oС. На море она находится всего лишь в пределах 15 - 20oС. То же самое различие наблюдается между дневными и ночными температурами: на безводной земле разница температур составляет 20 - 30oС, на море она не превышает нескольких градусов. Водные испарения в атмосфере выполняют также стабилизирующую роль. В результате в пустынях с очень малым количеством водных испарений разница дневных и ночных температур максимальна. В регионах с морским климатом разница намного меньше.

Вследствие уникальных тепловых свойств воды разница между дневными и ночными, летними и зимними температурами остается постоянной и в тех пределах, которые позволяют человеку и другим живым организмам выжить. Если бы в мире было меньше воды, большие территории планеты превратились бы в пустыню, температурный разброс был бы выше, и жизнь была бы либо совершенно невозможна, либо намного более сложна (Лозановская И.Н., 1998).

Свойства воды имеют тройное назначение. Во-первых, выравнивается и снижается температура планеты, во-вторых, регулируется температура тел живых организмов, и, в-третьих, осуществляется метеорологический цикл. Вода выполняет все эти функции с максимальной эффективностью, и ни одна другая жидкость на планете не может сравниться с ней в этом".

Не только физические, но и химические свойства воды соответствуют требованиям жизни. Прежде всего, вода обладает очень высокой растворяющей способностью: практически все химические вещества могут растворяться в воде. В результате этого полезные минералы и другие находящиеся в земле вещества, растворяясь в воде, переносятся реками в моря. Подсчитано, что каждый год в моря поступает пять миллиардов тонн веществ, необходимых для жизни моря.

Вода также ускоряет (в качестве катализатора) почти все известные химические реакции, при этом ее химическая активность абсолютно идеальна. Она не слишком велика и не столь разрушительна, как у серной кислоты, и не слишком мала, как у аргона, который не участвует ни в одной химической реакции (Дроб И.А., Лобкова Г.В., 2004).

Воде принадлежит важнейшая роль в геологической истории планеты. Без воды невозможно существование живых организмов (65% человеческого тела составляет вода). Это -- обязательный компонент практически всех технологических процессов как промышленного, так и сельскохозяйственного производства. Вода особой чистоты необходима в производстве продуктов питания и медицине, новейших отраслях промышленности (производство полупроводников, люминофоров, ядерная техника), в химическом анализе.

Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды суши (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды). Хотя их доля в общей массе гидросферы невелика (менее 0,4%).

Однако запасы пресной воды, пригодной для питья и бытовых нужд, весьма ограничены. Поэтому в настоящее время охрана водных ресурсов и очистка сточных вод стали наиболее актуальными экологическими проблемами, стоящими перед человечеством (Лозановская И.Н., 1998).

1.3 Мониторинг состояния поверхностных вод

При организации мониторинга поверхностных вод используется специально созданная сеть пунктов наблюдения. Порядок организации и проведения наблюдений на этих пунктах определен ГОСТом 17.1.3.07-82. Данная система контроля предусматривает согласованную программу работ по гидрохимии, гидрологии, гидробиологии. Полученные данные характеризуют качество воды по физическим, химическим и гидробиологическим показателям.

Пункты наблюдения в зависимости от значения водоемов, их размеров и экологического состояния подразделяются на четыре категории (Израэль Ю.А., 1984).

1. Районы городов с населением свыше 1 млн. человек; места нереста и зимовки особо ценных видов промысловых организмов.

Эти районы характеризуются, как правило, повторяющимися аварийными сбросами и заморными явлениями, присутствием организованных сбросов сточных вод и высокой загрязненностью вод (превышение 100 ПДК по одному или нескольким показателям).

2. Районы городов с населением 0,5-1 млн. человек; районы важного рыбохозяйственного значения - места нереста и зимовки ценных видов промысловых организмов, предплотинные участки, а также места пересечения реками государственной границы.

Эти районы характеризуются местами организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается систематическая загрязненность воды (превышение ПДК от 10 до 100 по одному или нескольким показателям).

3. Районы городов с населением менее 0,5 млн. человек замыкающие створы больших и средних рек и водоемов.

Эти районы характеризуются местами организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается систематическая загрязненность воды до 10 ПДК по одному или нескольким показателям (Драчев С.М., 1967).

4. Районы территории государственных заповедников и национальных парков; водоемы и водотоки, являющиеся уникальными природными образованиями.

Это, как правило, незагрязненные участки водотоков. В зависимости от наличия или отсутствия на водоемах и водотоках организованных сбросов сточных вод, их объема и состава, устанавливается различное количество створов, на которых ведутся наблюдения.

Один створ устанавливается на водотоках, не имеющих организованного сброса вод, в устьях загрязненных притоков, на незагрязненных участках, на замыкающих и предплотинных участках рек и в местах пересечения государственной границы.

Два и более створа устанавливаются на водотоках с организованным сбросом сточных вод. При этом один из них располагают в 1 км выше источника загрязнения, другие - ниже источника.

При контроле качества воды всего водоема устанавливается не мене трех створов, равномерно распределенных по акватории (Драчев С.М., 1967).

На каждом створе, в зависимости от глубины водотока, устанавливаются несколько вертикалей для отбора проб. При глубине водоема до 5 м устанавливается один горизонт отбора проб - на расстоянии 0,3 м от поверхности воды. При глубине водоема в 5-10 м - два горизонта: поверхностный и придонный (0,5 м от дна). При глубине от 10 до 100 м устанавливаются три горизонта: поверхностный, на половине глубины и придонный.

Периодичность и программа наблюдений зависит от категории водоема. В пунктах 1 и 2 категорий водоемов визуальные наблюдения проводятся ежедневно, гидрохимические и гидрологические наблюдения проводятся ежедекадно, ежемесячно (по сокращенной программе) и в основные фазы водного режима (по обязательной программе). Для остальных категорий наблюдения по обязательной программе производятся 7 раз в год: во время половодья - на подъеме, пике и спаде; во время летней межени - при наименьшем расходе воды и при прохождении дождевого паводка; осенью перед ледоставом; во время зимней межени.

Отбор проб воды для определения химического состава и физических свойств проводится в соответствии с ГОСТ 17.1.5-85. Для анализа используют те же методы, что и при анализе качества атмосферного воздуха (Гусев А.Г., 1967).

1.4 Загрязнение воды как одна из глобальных проблем современности

Качество воды большинства водных объектов не отвечает нормативным требованиям. Многолетние наблюдения за динамикой качества поверхностных вод обнаруживают тенденцию увеличения числа створов с высоким уровнем загрязнённости воды (более 10 ПДК) и числа случаев экстремально высокого содержания (свыше 100 ПДК) загрязняющих веществ в водных объектах.

Состояние водных источников (поверхностных и подземных) и систем централизованного водоснабжения не может гарантировать требуемого качества питьевой воды (Драчев С.М., 1967).

Наиболее распространенными загрязняющими веществами в природных водах являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, а в отдельных регионах страны - аммонийный и нитритный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метилмеркаптан, формальдегид и другие. Огромное количество загрязняющих веществ вносится со сточными водами предприятий черной и цветной металлургии, химической, нефтехимической, нефтяной, газовой, угольной, лесной, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятий сельского и коммунального хозяйства, поверхностным стоком с прилегающих территорий. Существенное влияние на содержание биогенных и органических веществ оказывают сельскохозяйственные угодья, а также пастбища и животноводческие фермы (Богдашкина В.И., Петросян В.С., 1988).

Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ.

Загрязнение вод проявляется:

1. В изменении физических и органолептических свойств (нарушении прозрачности, окраски, запахов, вкуса);

2. В увеличении содержания сульфатов, хлоридов, нитратов, токсичных тяжелых металлов;

3. В сокращении растворенного в воде кислорода воздуха;

4. В появлении радиоактивных элементов, болезнетворных бактерий и других загрязнителей.

Установлено, что более 400 видов веществ может вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной (Богдашкина В.И., Петросян В.С., 1988).

1.4.1 Виды загрязнения водоемов

Виды загрязнения водоемов:

- Химическое загрязнение

- Механическое загрязнение

- Радиоактивное загрязнение

- Тепловое загрязнение

1.4.2 Химическое загрязнение

Это наиболее распространенное, стойкое и далеко распространяющееся загрязнение (Дроб И.А., Лобкова Г.В., 2004).

Оно может быть:

- органическим (фенолами, нафтеновыми кислотами, пестицидами и др.);

- неорганическим (солями, кислотами, щелочами);

- токсичным (мышьяком; соединениями ртути, свинца, кадмия и др.);

- нетоксичным.

К первой группе относятся органические компоненты бытовых стоков и большая часть промышленных, например отходы целлюлозно-бумажных предприятий. Вторую группу составляют многие неорганические соли, например сульфат натрия, который используется как краситель в текстильной промышленности, и неактивные органические вещества типа пестицидов.

1.5 Источники загрязнения природных вод

Населенные пункты.

Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды. Водопотребление городов обычно оценивают на основе среднего суточного расхода воды на одного человека, в США равного примерно 750 л и включающего воду питьевую, для приготовления пищи и личной гигиены, для работы бытовых сантехнических устройств, а также для полива лужаек и газонов, тушения пожаров, мытья улиц и других городских нужд. Почти вся использованная вода поступает в канализацию. Поскольку ежедневно в сточные воды попадает огромный объем фекалий, главной задачей городских служб при переработке бытовых стоков в коллекторах очистных установок является удаление патогенных микроорганизмов. При повторном использовании недостаточно очищенных фекальных стоков содержащиеся в них бактерии и вирусы могут вызвать кишечные заболевания (тиф, холеру и дизентерию), а также гепатит и полиомиелит (Израэль Ю.А., 1984).

В растворенном виде в сточных водах присутствуют мыло, синтетические стиральные порошки, дезинфицирующие средства, отбеливатели и другие вещества бытовой химии. Из жилых домов поступает бумажный мусор, включая туалетную бумагу и детские подгузники, отходы растительной и животной пищи. С улиц в канализацию стекает дождевая и талая вода, часто, с песком или солью, используемыми для ускорения таяния снега и льда на проезжей части улиц и тротуарах (Драчев С.М., 1967).

Промышленность.

В индустриально развитых странах главным потребителем воды и самым крупным источником стоков является промышленность. Промышленные стоки в реки по объему в 3 раза превышают коммунально-бытовые.

Вода выполняет разные функции, например, служит сырьем, обогревателем и охладителем в технологических процессах, кроме того, транспортирует, сортирует и промывает разные материалы. Вода также выводит отходы на всех стадиях производства - от добычи сырья, подготовки полуфабрикатов до выпуска конечной продукции и ее расфасовки. Поскольку гораздо дешевле выбрасывать отходы разных производственных циклов, чем перерабатывать и утилизовать, с промышленными стоками сбрасывается громадное количество разнообразных органических и неорганических веществ. Более половины стоков, поступающих в водоемы, дают четыре основные отрасли промышленности: целлюлозно-бумажная, нефтеперерабатывающая, промышленность органического синтеза и черная металлургия (доменное и сталелитейное производства). Из-за растущего объема промышленных отходов нарушается экологическое равновесие многих озер и рек, хотя большая часть стоков нетоксична и несмертельна для человека (Драчев С.М., 1967).

Тепловое загрязнение.

Наиболее масштабное однократное употребление воды - производство электроэнергии, где она используется главным образом для охлаждения и конденсации пара, вырабатываемого турбинами тепловых электростанций. При этом вода нагревается в среднем на 70 С, после чего сбрасывается непосредственно в реки и озера, являясь основным источником дополнительного тепла, который называют «тепловым загрязнением». Против употребления этого термина имеются возражения, поскольку повышение температуры воды иногда приводит к благоприятным экологическим последствиям (Драчев С.М., 1967).

Сельское хозяйство.

Вторым основным потребителем воды является сельское хозяйство, использующее ее для орошения полей. Стекающая с них вода насыщена растворами солей и почвенными частицами, а также остатками химических веществ, способствующих повышению урожайности. К ним относятся инсектициды; фунгициды, которые распыляют над фруктовыми садами и посевами; гербициды, знаменитое средство борьбы с сорняками; и прочие пестициды, а также органические и неорганические удобрения, содержащие азот, фосфор, калий и иные химические элементы.

Кроме химических соединений, в реки попадает большой объем фекалий и других органических остатков с ферм, где выращиваются мясомолочный крупный рогатый скот, свиньи или домашняя птица. Много органических отходов также поступает в процессе переработки продукции сельского хозяйства (при разделке мясных туш, обработке кож, производстве пищевых продуктов и консервов и т.д.) (Драчев С.М., 1967).

1.6 Влияние загрязнения на гидробионтов

Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха и вкуса, населена множеством рыб, растений и животных. Загрязненные воды мутные, с неприятным запахом, не пригодны для питья, часто содержат огромное количество бактерий и водорослей. Система самоочистки воды (аэрация проточной водой и осаждение на дно взвешенных частиц) не срабатывает из-за переизбытка в ней антропогенных загрязнителей (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В., 1993).

Уменьшение содержания кислорода. Органические вещества, содержащиеся в сточных водах, разлагаются ферментами аэробных бактерий, которые поглощают растворенный в воде кислород и выделяют углекислый газ по мере усвоения органических остатков. Общеизвестными конечными продуктами распада являются углекислый газ и вода, но могут образовываться и многие другие соединения. Например, бактерии перерабатывают азот, содержащийся в отходах, в аммиак (NH3), который, соединяясь с натрием, калием или другими химическими элементами, образует соли азотной кислоты - нитраты. Сера преобразуется в сероводородные соединения (вещества, содержащие радикал -SH или сероводород H2S), которые постепенно переходят в серу (S) или в сульфат-ион (SO4-), также образующий соли (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В., 1993).

В водах, содержащих фекальные массы, растительные или животные остатки, поступающие с предприятий пищевой промышленности, бумажные волокна и остатки целлюлозы от предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, процессы разложения протекают практически одинаково. Поскольку аэробные бактерии используют кислород, первым результатом распада органических остатков является уменьшение содержания кислорода, растворенного в принимающих стоки водах. Оно изменяется в зависимости от температуры, а также в некоторой степени - от солености и давления. Пресная вода при 200 C и интенсивной аэрации в одном литре содержит 9,2 мг растворенного кислорода. С повышением температуры воды этот показатель уменьшается, а при ее охлаждении - увеличивается. По нормативам, действующим при проектировании муниципальных очистных сооружений, для распада органических веществ, содержащихся в одном литре коммунальных сточных вод обычного состава при температуре 200 С, требуется примерно 200 мг кислорода в течение 5 дней. Это значение, называемое биохимической потребностью в кислороде (БПК), принято в качестве стандарта при расчетах количества кислорода, необходимого для очистки данного объема стоков. Величина БПК сточных вод предприятий кожевенной, мясообрабатывающей и сахарорафинадной промышленности гораздо выше, чем коммунальных стоков.

В мелких водотоках с быстрым течением, где вода интенсивно перемешивается, поступающий из атмосферы кислород компенсирует истощение его запасов, растворенных в воде. Одновременно углекислый газ, образующийся при разложении содержащихся в сточных водах веществ, улетучивается в атмосферу. Таким образом, сокращается срок неблагоприятного воздействия процессов разложения органики. И наоборот, в водоемах со слабым течением, где воды перемешиваются медленно и изолированы от атмосферы, неизбежное уменьшение содержания кислорода и рост концентрации углекислого газа влекут за собой серьезные изменения. Когда содержание кислорода уменьшается до определенного уровня, происходит замор рыбы и начинают погибать другие живые организмы, что, в свою очередь, приводит к увеличению объема разлагающейся органики (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В., 1993).

Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).

В водах, испытывающих тепловое загрязнение, часто создаются условия, приводящие к гибели рыб. Там снижается содержание кислорода, так как он слабо растворяется в теплой воде, однако потребность в кислороде резко возрастает, поскольку увеличиваются темпы его потребления аэробными бактериями и рыбами. Добавление кислот, например серной, с дренажными водами из угольных шахт также существенно снижает способность некоторых видов рыб извлекать из воды кислород (Лозановская И.Н., 1998).

Способность к биологическому разложению. Искусственные материалы, которые разлагаются биологическим путем, увеличивают нагрузку на бактерии, что, в свою очередь, влечет рост потребления растворенного кислорода. Эти материалы специально создаются таким образом, чтобы они могли легко перерабатываться бактериями, т.е. разлагаться. Естественные органические вещества обычно биоразлагаемы. Чтобы этим свойством обладали и искусственные материалы, химический состав многих из них (например, моющих и чистящих средств, бумажных изделий и пр.) был соответствующим образом изменен. Первые синтетические моющие средства были устойчивы к биологическому разложению. Когда огромные клубы мыльной пены стали скапливаться у муниципальных очистных сооружений и нарушать работу некоторых водоочистных станций из-за насыщенности патогенными микроорганизмами или плыли вниз по течению рек, к этому обстоятельству было привлечено внимание общественности. Производители моющих средств разрешили проблему, сделав свою продукцию биоразлагаемой. Но такое решение спровоцировало и негативные последствия, поскольку привело к повышению БПК водотоков, принимающих сточные воды, а, следовательно, ускорению темпов расхода кислорода (Лозановская И.Н., 1998).

Образование газов. Аммиак является основным продуктом микробиологического разложения белков и выделений животных. Аммиак и его газообразные производные амины образуются как при наличии, так и при отсутствии растворенного в воде кислорода. В первом случае аммиак окисляется бактериями с образованием нитратов и нитритов. В отсутствие кислорода аммиак не окисляется, и его содержание в воде остается стабильным. При снижении содержания кислорода, образовавшиеся нитриты и нитраты превращаются в газообразный азот. Происходит это довольно часто, когда воды, стекающие с удобренных полей и уже содержащие нитраты, попадают в стоячие водоемы, где накапливаются также и органические остатки. В донных илах таких водоемов обитают анаэробные бактерии, развивающиеся в бескислородной среде. Они используют кислород, присутствующий в сульфатах, и образуют сероводород. Когда в соединениях недостаточно доступного кислорода, развиваются иные формы анаэробных бактерий, которые обеспечивают гниение органических веществ. В зависимости от вида бактерий образуются углекислый газ (СО2), водород (Н2) и метан (СН4) - горючий газ без цвета и запаха, который называют также болотным газом (Коробкин В.И., Передельский Л.В., 2000).

Накопление токсичных органических веществ. Устойчивость и ядовитость пестицидов обеспечили успех в борьбе с насекомыми (в том числе с малярийными комарами), различными сорняками и прочими вредителями, которые уничтожают посевы. Однако было доказано, что пестициды также являются экологически вредными веществами, так как накапливаются в разных организмах и циркулируют внутри пищевых, или трофических, цепей. Уникальные химические структуры пестицидов не поддаются обычным процессам химического и биологического разложения. Следовательно, когда растения и прочие живые организмы, обработанные пестицидами, потребляются животными, ядовитые вещества аккумулируются и достигают высоких концентраций в их организме. По мере того как более крупные животные поедают более мелких, эти вещества оказываются на более высоком уровне трофической цепи. Это происходит как на суше, так и в водоемах.

Химикаты, растворенные в дождевой воде и поглощенные частицами почвы, в результате их вымывания попадают в грунтовые воды, а затем - в реки, дренирующие сельскохозяйственные угодья, где начинают накапливаться в рыбах и более мелких водных организмах. Хотя некоторые живые организмы и приспособились к этим вредным веществам, бывали случаи массовой гибели отдельных видов, вероятно, из-за отравления сельскохозяйственными ядохимикатами. Например, инсектициды ротенон и ДДТ и пестициды 2,4-D и др. нанесли сильный удар по ихтиофауне. Даже если концентрация ядовитых химикатов несмертельна, эти вещества могут привести к гибели животных или другим пагубным последствиям на следующей ступени трофической цепи. Например, чайки погибали после употребления в пищу больших количеств рыбы, содержащей высокие концентрации ДДТ, а некоторые другие виды птиц, питающиеся рыбой, в том числе белоголовый орлан и пеликан, оказались под угрозой вымирания вследствие снижения воспроизводства. Из-за попавших в их организм пестицидов яичная скорлупа становится настолько тонкой и хрупкой, что яйца бьются, а зародыши птенцов погибают (Коробкин В.И., Передельский Л.В., 2000).

Радиоактивное загрязнение. Известно, что радиация разрушает ткани растений и животных, приводит к генетическим мутациям, бесплодию, а при достаточно высоких дозах - к гибели. Механизм воздействия радиации на живые организмы до сих пор окончательно не выяснен, отсутствуют и эффективные способы смягчения или предотвращения негативных последствий. Но известно, что радиация накапливается, т.е. повторяющееся облучение малыми дозами может в конечном счете действовать так же, как и однократное сильное облучение.

Влияние токсичных металлов. Такие токсичные металлы, как ртуть, мышьяк, кадмий и свинец, тоже обладают кумулятивным эффектом. Результат их накопления небольшими дозами может быть таким же, как и при получении однократной большой дозы. Ртуть, содержащаяся в промышленных стоках, осаждается в донных илистых отложениях в реках и озерах. Обитающие в илах анаэробные бактерии перерабатывают ее в ядовитые формы (например, метилртуть), которые могут приводить к серьезным поражениям нервной системы и мозга животных и человека, а также вызывать генетические мутации. Метилртуть - летучее вещество, выделяющееся из донных осадков, а затем вместе с водой попадающее в организм рыбы и накапливающееся в ее тканях. Несмотря на то что рыбы не погибают, человек, съевший такую зараженную рыбу, может отравиться и даже умереть (Лозановская И.Н., 1998).

Другим хорошо известным ядом, поступающим в растворенном виде в водотоки, является мышьяк. Он был обнаружен в малых, но вполне измеримых количествах в моющих средствах, содержащих водорастворимые ферменты и фосфаты, и красителях, предназначенных для окрашивания косметических салфеток и туалетной бумаги. С промышленными стоками в акватории попадают также свинец (используемый в производстве металлических изделий, аккумуляторных батарей, красок, стекла, бензина и инсектицидов) и кадмий (используемый главным образом в производстве аккумуляторных батарей).

Другие неорганические загрязнители. В водоприемных бассейнах некоторые металлы, например железо и марганец, окисляются либо в результате химических либо биологических (под влиянием бактерий) процессов. Так, например, образуется ржавчина на поверхности железа и его соединений. Растворимые формы этих металлов существуют в разных типах сточных вод: они были обнаружены в водах, просочившихся из шахт и со свалок металлолома, а также из естественных болот. Соли этих металлов, окисляющиеся в воде, становятся менее растворимыми и образуют твердые окрашенные осадки, выпадающие из растворов. Поэтому вода приобретает цвет и становится мутной.

Так, стоки железорудных шахт и свалок металлолома окрашены в рыжий или оранжево-коричневый цвет из-за присутствия оксидов железа (ржавчины).

Такие неорганические загрязнители, как хлорид и сульфат натрия, хлорид кальция и др. (т.е. соли, образующиеся при нейтрализации кислотных или щелочных промышленных стоков), не могут быть переработаны биологическим или химическим путем. Хотя сами эти вещества не трансформируются, они оказывают влияние на качество вод, в которые сбрасываются стоки. Во многих случаях нежелательно использовать «жесткую» воду с высоким содержанием солей, так как они образуют осадок на стенках труб и котлов (Дроб И.А., Лобкова Г.В., 2004).

Такие неорганические вещества, как цинк и медь, поглощаются илистыми донными осадками водотоков, принимающих сточные воды, а затем вместе с этими тонкими частицами транспортируются течением. Их токсическое действие сильнее в кислой среде, чем в нейтральной или щелочной. В кислых сточных водах угольных шахт цинк, медь и алюминий достигают концентраций, смертельных для водных организмов. Некоторые загрязнители, будучи в отдельности не особенно токсичными, при взаимодействии превращаются в ядовитые соединения (например, медь в присутствии кадмия).

1.7 Эвтрофикация водоемов

Эвтрофикация, или эвтрофирование, - процесс обогащения водоемов питательными веществами, особенно азотом и фосфором, главным образом биогенного происхождения. В результате происходит постепенное зарастание озера и превращение его в болото, заполненное илом и разлагающимися растительными остатками, которое, в конце концов, полностью высыхает. В естественных условиях этот процесс занимает десятки тысяч лет, однако в результате антропогенного загрязнения протекает очень быстро. Так, например, в маленьких прудах и озерах под влиянием человека он завершается всего за нескольких десятилетий (Лозановская И.Н., 1998).

Эвтрофикация усиливается, когда рост растений в водоеме стимулируется азотом и фосфором, содержащимися в насыщенных удобрениями стоках с сельскохозяйственных угодий, в чистящих и моющих средствах и других отходах. Воды озера, принимающего эти стоки, представляют собой плодородную среду, в которой происходит бурный рост водных растений, захватывающих пространство, в котором обычно обитают рыбы. Водоросли и другие растения, отмирая, падают на дно и разлагаются аэробными бактериями, потребляющими для этого кислород, что приводит к замору рыбы. Озеро заполняется плавающими и прикрепленными водорослями и другими водными растениями, а также питающимися ими мелкими животными. Сине-зеленые водоросли, или цианобактерии, делают воду похожей на гороховый суп с дурным запахом и рыбным вкусом, а также покрывают камни слизистой пленкой (Максимов В.Н., 1991).

1.8 Описание реки Болды и ее историческое значение

Слова «Балда», «болдинская», у многих россиян ассоциируются, прежде всего с именем Пушкина («болдинская осень», «Сказка о попе и работнике его Балде»), но для Астраханцев это, помимо указанного, и название определенного места в городе -- река Балда, Болдинский мост...

Гидронимы (название водных объектов) -- обычно самые старые из географических обозначений. Слова «Волга» (Ра, Итиль), «Бузан», «Ахтуба», «Кутум», «Балда» (Болда) и др. пришли к нам из глубины веков. Нижнее течение Волги под названием Ра (по мнению ученых, данным каким-то ираноязычным племенем) упоминается еще во II веке в трудах древнегреческого ученого Птолемея. А название реки Бузан встречается в середине X в. в письме хазарского кагана Иосифа (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В. 1993).

Большая советская энциклопедия (т.3) сообщает, что «Болда -- рукав дельты р.Волга. Начинается близ Астрахани двумя соединяющимися протоками. Далее разбивается на несколько протоков, некоторые из них доходят до Каспийского моря. Длина 74 км».

Еще в 1743 году посвятил этому волжскому рукаву отдельную статью в своем «Лексиконе...» русский историк и астраханский губернатор В.Н.Татищев. Причем, в своих трудах он одновременно употреблял в названии этого волжского протока буквы «а» и «о», предпочитая, однако, «а». Так, Татищев писал: «Балда (Болда), река, татарское, топор или обух. Отделяется от Волги выше Астрахани 3 версты подле острова Болдинского и течет в море Каспийское особо, между тем к Волге и Бузану имеет разные протоки. По ней из Астрахани ходят суда в Яик и Трухмени, отделенным от оной Чюркинским протоком».

Что же до значения названия этого волжского протока, то, как мы уже отмечали, Татищев писал, что «Балда» (Болда), река, татарское, топор или обух». В «ТОЛКОВОМ словаре живого великорусского языка» В.Даля дастся довольно много толкований значения этого слова. По Далю, «Балда (Болда) -- большой, тяжелый набалдашник, шишка, нарост, лесная кривулина, палица, дубина, большой молот, кувалда, трамбовка, ручная баба, дылда, болван, балбес, долговязый неуклюжий дурень... Балдовина тинистое, карасевое озеро». Похожие толкования даются также в «Словаре народных географических терминов» Мурзаева, «Этимологическом словаре русского языка» Фасмера, Новом энциклопедическом словаре, «Словаре русского языка» Ожегова.

В настоящее время болдинские протоки называются Прямая и Кривая Болда, и слово это определенно пишется через «о». Но долгое время их называли Большая и Малая Балда и в основном писали с буквой «а». Так, в начале XX века Новый энциклопедический словарь (т.4.) давал такое определение: «Балда, два рукава Волги: I) Большая Балда отделяется влево, в 3 1/2 версты выше г.Астрахани и впадает в Каспийское море. Длина 60 верст, судоходна на всем протяжении. 2) Малая Балда отделяется от Большой Балды длиною 12 верст, впадает в него же, судоходна».

В середине XVII в. в начале Болды образовался остров. Так, И Савиновым в книге «Метрические записки об Астраханской иерархии за 300 лет (с 1602 по 1902гг.)» приводится сообщение от 1706 года, в котором говорится, что «от Волги со въезду в Болду, меж Большой и Малой Болд, стало накладывать тому лет с пятьдесят остров, а к нижней изголовий того острова прорвало проездную протоку лет с восьми, и тот остров прежде всего в даче ни за кем не был и ныне лежит впусте» (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В. 1993).

В начале XVIII в. здесь находилась так называемая «государева пристань» Побывавший в Астрахани и 1703 году голландский художник де Бруин писал, ЧТО «корабли его величества находятся подле слободы Болда насупротив города».

В XVIII в. на стрелке Болды и Волги долгое время существовал Воскресенский монастырь с фруктовыми садами и виноградниками, пока береговая полоса однажды не обвалилась.

Издавна на Болде были лесные пристани «с грандиозными штабелями леса».

В более позднее время район реки стал центром строительства ряда крупных промышленных предприятий. Так, на месте небольших" мастерских в 1929 году началось строительство судоверфи имени Кирова, а в 1930 году на берегу Болды был заложен крупный рыбоконсервно-холодильный комбинат. Следует также отметить, что в 1955 году в этом районе был открыт стадион.

Позже севернее Болды по типовым проектам выстроили целый микрорайон, а уже в последнее время на южном берегу реки стали возникать коттеджи, как писал когда-то классик, «прекрасной городской ар: архитектуры».

Что касается Болдинского острова, то он, подобно Городскому, популярен как место отдыха.

Название этого волжского протока не только необычное, но, надо сказать, довольно звучное. Ведь как звучит: Большая Болда или Прямая Болда! Неизвестно только, почему Большая Балда стала Прямой Болдой. В общем, как бы то ни было, Большой Болде -- большое плавание (Вуглинский В.С., Дмитриев В.В., 1993).

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Характеристика объекта исследования

В качестве объекта исследования выступала река Болда, которая является природным водоемом. Река Болда ответвляется от Волги. По месту прохождения реки имеются следующие акватории, такие как, Северо-очистные сооружения, ОАО Мясокомбинат и Каспийское икорно-балычное производственное объединение - КИБПО.

Пробы для анализа брались в четырех точках: 1 - при выходе реки Болды из Волги, 2 - на акватории Северо-очистных сооружений, 3 - ОАО Мясокомбината и 4 - Каспийского икорно-балычного производственного объединения - КИБПО.

Выбор точек объясняется тем, что акватории могут быть отнесены к источникам загрязнения данного водоема (Приложение, рис.1).

2.2 Назначение и области применения комплект-лаборатории "НКВ"

Комплект-лаборатория "НКВ предназначена для определения показателей качества воды полевыми методами при оценке экологического состояния водных объектов в полевых и лабораторных условиях.

Комплект позволяет выполнять контроль качества природных вод хозяйственно-питьевого назначения, общая минерализация которых не превышает 3 г/л, в полевых (экспедиционных) и лабораторных условиях, на основе полевых методов анализа в состоянии с ГОСТ 1030 и ГОСТ 24902.

Полученные с применением комплекта результаты могут быть использованы при работе по экологической паспортации.

Комплект позволяет одновременно анализировать воду (почвенные вытяжки) по разным показателям.

Комплект позволяет выполнить анализ питьевой воды, загрязненных природных вод, а также сточных вод промышленных предприятий, анализ водных сред (эмульсий, суспензий, растворов), образцов почв и сыпучих материалов (порошков, солей неизвестного происхождения и тому подобное).

При анализах количественно определяются: массовая концентрация катионов аммония, кальция, магния, натрия; массовая концентрация анионов гидрокарбоната, карбоната, нитрита, нитрата, сульфата, хлорида, фторида, сухой остаток; общая и карбонатовая жесткость, соответствующие показатели определяются в почвенных вытяжках (водной, солевой).

Комплект также позволяет определить температуру и органолептические показатели, а также водородный показатель (рН) анализируемых образцов воды (вытяжек).

Комплект может быть использован при гидрологических и экологических исследованиях службами геологоразведки и охраны окружающей среды, технологическими службами предприятий и тому подобное.

Комплект может быть использован в процессе учебных занятий по экологии, аналитической и экологической химии, агрохимии, почвоведенческого контроля (визуально-колоритметрических, титрометрических, турбидилятрических и другие), для изучения свойств вод, состава и свойств почвы и другие.

Комплект рассчитан на выполнение анализов без применения электропотребляющего оборудования и обеспечивает удобство проведения аналитических операций непосредственно на обследуемом объекте при использовании предусмотренных в его комплекте посуды, реактивов, растворов, приспособлений и вспомогательных средств (Комплект-лаборатория "НКВ").

Органолептические показатели

Определение запаха

Метод определения - органолептический.

Оборудование: колба коническая либо круглодонная вместимостью 250 мл с пробкой.

Проведение анализа

Чистую (без запаха) коническую колбу ополаскивают 2-3 раза анализируемой водой, после чего заполняют водой примерно на одну треть объема. Колбу закрывают пробкой, содержимое колбы несколько раз взбалтывают вращательным движением руки, после чего колбу открывают и тут же органолептические определяют характер и интенсивность запаха. При определении запаха воздух вдыхают осторожно (особенно в первый момент), не допуская глубокий вдохов.

По характеру запахи делят на две группы:

1) естественного происхождения (землистый, гнилостный и тому подобное);

2) искусственного происхождения (нефтепродуктов, хлорный и тому подобное).

При недостаточно отчетливом характере запаха воду в колбе можно нагреть на водяной бане или другим способом до температуры (60±2) °С, после чего определение повторить. Интенсивность запаха оценивают по пятибалльной системе согласно таблице 1 (ГОСТ3351).

Таблица 1. Определение характера и интенсивности запаха

Интенсивность запаха	Характер проявления запаха	Оценка интенсивности запаха
Нет	Запах не ощущается	0
Очень слабая	Запах не ощущается потребителем, но обнаруживается при лабораторном исследовании	1
Слабая	Запах замечается потребителем, если обратить на это его внимание	2
Заметная	Запах легко замечается и вызывает неодобрительный отзыв о воде	3
Отчетливая	Запах обращает на себя внимание и заставляет воздержаться от питья	4
Очень сильная	Запах настолько сильный, что делает воду непригодной к употреблению	5

Определение цветности

Метод определения - визуальный.

Оборудование: пробирка мутномерная, шкала миллиметровая (линейка).

Проведение анализа

Пробирку мутномерную наполняют анализируемой водой до высоты 10-12 см, пользуясь миллиметровой шкалой. Цветность воды определяют, рассматривая пробирку сверху на белом фоне при достаточном (дневном, искусственном) боковом освещении.

Цветность воды характеризуют качественно по степеням: бесцветная, слабо-желтоватая, светло-желтоватая, желтая, интенсивно-желтая.

Определение мутности

Метод определения - визуальный.

Оборудование: пробирка мутномерная, шкала миллиметровая (линейка).

Проведение анализа

Пробирку наполняют анализируемой водой до высоты 10-12 см, пользуясь миллиметровой шкалой. Мутность воды определяют, рассматривая пробирку сверху на черном фоне при достаточном (дневном, искусственном) боковом освещении.

Мутность воды характеризуют качественно по степеням: прозрачная, слабо опалесцирующая, опалесцирующая, слабо мутная, мутная, очень мутная.

Гидрохимические показатели

Определение температуры

Метод определения - термометрический.

Оборудование: термометр.

Проведение анализа

Термометр погружают в анализируемую воду непосредственно на водном объекте не менее, чем на одну треть шкалы, выдерживают в погруженном состоянии не менее 5 минут, после чего, по возможности не вынимая рабочую часть термометра из воды, производят отсчет показаний (с точностью до половины цены деления).

Определение водородного показателя

Метод определения водородного показателя (рН) основан на образовании характерной окраски анализируемой воды в присутствии универсального индикатора.

Значение водородного показателя определяют визуально-колориметрическим методом, сравнивая окраску раствора с контрольной шкалой образцов окраски:

- для рН: 4,5; 5,0; 5,5; 5,8; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5; 8,0 - в случае пленочной шкалы;

- для рН: 4,5; 5,0; 5,4; 5;6; 5,8; 6,0; .6,2; 6,4; 6,6; 6,8; 7,0; 7,2; 7,4; 7,8; 8.0-в случае шкалы в виде модельных эталонных растворов.

Реактивы и оборудование: раствор индикатора универсального, пипетка-капельница (0,10 мл), пробирки колориметрические с меткой «5 мл», контрольная шкала образцов окраски - пленочная шкала.

...