Водные ресурсы Казахстана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова

Дипломная работа

Кокшетау 2013

Содержание

гидрографический климатический вода

Введение

1. Характеристика гидрографической сети Республики Казахстан

1.1 Водные ресурсы Казахстана

1.2 Природно-климатические условия Акмолинской области

1.3 Природно-климатические условия Атбасарского района

1.4 Истощение и загрязнение водных ресурсов

2. Методы определения качества воды

2.1 Методика анализа проб воды

2.2 Правила отбора воды для анализа

2.3 Органолептический (физический) анализ проб воды

2.4 Химический анализ проб воды

2.5 Химический состав воды

2.6 Факторы, влияющие на химический состав воды

2.7 Биологический анализ воды. Общее микробное число

2.8 Титриметрический или объемный метод анализа воды

3. Экологическая оценка качества питьевой воды

3.1 Какую воду пьют жители нашего города

3.2 Экспериментальная часть

3.3 Методы мониторинга водных объектов. Пробоотбор и подготовка воды к анализу

3.4 Органолептические показатели воды

3.5. Определение качества воды методами химического анализа

3.6 Основные меры по охране водных ресурсов

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

На Земле имеются миллионы и миллиарды тонн свежей и чистой воды, на первый взгляд это покажется большим количеством, но ни тогда когда речь идет о возможности напоить человечество. Вода - это универсальный растворитель и она не может быть заменена ни одним другим веществом, которое обеспечит в полном объеме выполнение всех физиологических функций.

Человеческому телу необходима чистая вода, которая состоит на 100% из молекул Н2О. Но большая часть воды на Земле является загрязненной. По данным Министерства здравоохранения, около 85% всех инфекционных болезней в мире связано с низким качеством питьевой воды. Загрязнение океанов, морей, рек, озер промышленными и бытовыми стоками стало мировым бедствием. Над проблемой очистки воды и обеззараживанием работают ученые всех стран, Казахстан также не является исключением.

Использование водных ресурсов в Акмолинской области также представляет собой актуальную проблему для населения. Цель моей работы - с помощью различных методов определить качество питьевой воды на территории города Атбасара Акмолинской области.

Актуальность исследования. Питьевая вода - важнейший фактор здоровья человека, но все ее источники сегодня подвергаются антропогенному и техногенному воздействию разной интенсивности. Качество питьевой воды стало одной из главных проблем человеческого общества. На данном этапе питьевая вода - это проблема социальная, медицинская, политическая, географическая, а также инженерная и экономическая. Понятие «питьевая вода» появилось относительно недавно и его можно найти в законах и правовых актах, посвященных питьевому водоснабжению. Питьевая вода - это вода, отвечающая по своему качеству в естественном состоянии или после обработки (очистки, обеззараживания) установленным нормативным требованиям и предназначенная для питьевых и бытовых нужд человека или для изготовления продуктов питания. Речь идет о требованиях и совокупности свойств и состава воды, при которых она не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье человека как при употреблении внутрь, так и при использовании в гигиенических целях, а также при производстве пищевой продукции. Вода жизненно необходима. Она нужна везде - в быту, сельском хозяйстве и промышленности. Вода необходима организму в больше, чем все остальное, за исключением кислорода: живой клетке вода требуется для сохранения своей структуры и для нормального функционирования; в организме она помогает регулировать температуру тела, служит в качестве смазки, для облегчающей движения суставов, и играет очень важную роль в построении и восстановлении тканей тела.[5]

По данным Всемирной организации Здравоохранения (ВОЗ):

Вода содержит 13 тыс. потенциально токсичных элементов.

85% заболеваний передается водой.

26 млн. человек в год умирают от загрязнения воды.

Причиной каждой третьей смерти ребёнка на Земле является грязная вода.

на 30% загрязненная вода ускоряет процесс старения.

В настоящее время вопросы качества питьевой воды не утратили своей актуальности. Угроза существованию человечества таится в катастрофической экологической обстановке, а именно в настоящее время серьезным опасением является недостаток питьевой воды, ее качественные изменения, несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям.

На сегодняшний день состояние водоисточников и систем центрального водоснабжения не гарантирует требуемого качества питьевой воды. Большая часть населения Казахстана использует для питья воду, которая не соответствует гигиеническим требованиям по различным показателям. Следует отметить, что разработанные традиционные подходы для охраны природных экосистем малоэффективны, так как их использование сводится к установлению только отдельных источников загрязнения.

Питьевая вода - необходимый элемент жизнеобеспечения населения, от ее качества зависят состояние здоровья людей, уровень санитарно-эпидемиологического благополучия, социальная стабильность общества.

Проблема обеспечения населения Казахстана питьевой водой нормативного качества с каждым годом все более усугубляется, и сегодня она становится одной из главных социально-экономических проблем в осуществлении государственной стратегии устойчивого развития общества.

Из выше изложенного была поставлена следующая цель: с помощью различных методов определить качество питьевой воды на территории города Атбасар Акмолинской области.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Изучить специальную литературу по теме исследований;

2. Освоить методику определения качества питьевой воды;

3. Определить качество питьевой воды в лабораторных условиях;

4. Создать условия, позволяющие повысить интерес к исследовательской деятельности.

5. Дать рекомендации местному населению.

Для решения данных задач использовались следующие методы:

1. Работа с информационными источниками.

2. Исследовательский метод.

3. Аналитический метод.

Объектом исследования является ГКХП на ПХВ «Атбасар Су»

Предмет исследования - оценка качества питьевой воды

Методы исследования - данная работа может быть использована учителями средних школ, студентами, для изучения водных ресурсов Казахстана и качества воды.

1. Характеристика гидрографической сети Республики Казахстан

1.1 Водные ресурсы Казахстана

Казахстан по сравнению с другими республиками СНГ относительно беден водными ресурсами. Дефицит пресной воды является очень острой экологической проблемой, затрудняющей устойчивое развитие Казахстана. Не случайно в решениях всемирной Конференции по устойчивому развитию РИО+20 доступ к чистой питьевой воде определен как один из ключевых проблем перехода к «зеленой» экономике [1].

Причинами дефицита водных ресурсов являются природные условия. Большинство рек республики по своему характеру питания имеют весеннее половодье, только при большой доле ледникового питания половодье может происходить летом. Соответственно таким образом, 90% стока рек приходится на весенний период, при этом формирование больше половины стока происходит на территории ближних государств, где используется экстенсивное использование, чрезмерное безвозвратное водопотребление на орошение и потери воды.

Водные ресурсы Казахстана зависят в большой степени от речного и озерного стоков. Основным источником питания рек в южных горных районах являются ледники с общей площадью оледенения 2033,3 кв м. Почти половина всей площади оледенения находится в горах Джунгарского Алатау (более 1 тыс. кв м В горах Казахстана на сегодняшний день выявлено 2724 ледника.

Всего на территории Казахстана насчитывается 85 022 реки и временных водотока, в том числе 84 694 реки длиной до 100 км, 305 - до 500 км, 23 реки длиной свыше 500-1000 км.

Иртыш - самая многоводная река Казахстана. Длина ее в пределах республики составляет 1700 км (общая длина 4248 км).

Основной артерией бассейна озера Балхаш является река Иле длиной 1001 км (в пределах Казахстана 815 км).

К наиболее крупным и значительным рекам относятся реки Урал, Ишим, Тобол, Илек, Шу, Торгай, Сарысу, Талас, Нура, Эмба и др.

Характер питания рек Казахстана делится на 3 типа: снеговые, ледниковые и смешанные. В соответствии с характером питания большинство рек республики имеет весеннее половодье, лишь при большой доле ледникового питания половодье происходит летом.

Воды горных рек по гидрохимическому составу относятся к гидрокарбонатному классу, их минерализация изменяется от 200-300 мг/л в половодье до 500-600 мг/л в устойчивый период.

Воды равнинных рек относятся к сульфатному или хлоридному классам.

У транзитных рек пустынь и полупустынь минерализация вод в верховьях 100-200 мг/л, а в низовьях до 5 тыс. мг/л.

Суммарно водные ресурсы рек в среднем составляют 100,5 км³, возможные к использованию - 46 км³. Остальной объем воды тратится на экологические, рыбохозяйственные, санитарные (29%), транспортные и энергетические (9%) нужды, на фильтрационные и другие виды потерь (12%).Удельная водообеспеченность составляет 37 тыс. м³ на 1 км² и 6,0 тыс. м³ на одного человека в год [2].

В Казахстане находится 48 262 озера, из которых 45 248 относятся к малым (площадь менее 1 кв. км). Крупных озер (более 10 кв. км) 296, размером более 100 кв. км - 21. Крупные составляют 60 % водной поверхности всех озер республики.

Кроме того, расположены озера тектонического происхождения: Каспийское, Аральское моря, Балхаш, Тениз, Алаколь, Маркаколь [2].

Общий объем уровня воды в озерах Казахстана составляет более 190 кв. км.

Каспийским и Аральским морями Казахстан омывается с юго-запада и с запада. Каспийское море делится по рельефу на несколько частей: северную мелководную (4-8 м), среднюю (до 780 м) и южную глубоководную (свыше 1 тыс. м).

В Туранской низменности находится Аральское море. Дно моря полностью располагается в шельфовых глубинах, уровень воды с каждым годом интенсивно понижается.

По условиям залегания, распространения, питания, формирования ресурсов, химическому составу, характеру проницаемости водовмещающих пород выделяются трещинные, трещинно-пластовые и пластовые подземные воды. Трещинный тип в основном находится в горных и мелкосопочных районах и залегает на глубине 30-50 м в виде родников с низкой минерализацией (0,1 -0,5 г/л). Пластовый тип развит на всех равнинных территориях, речных долинах в толще терригенных и карбонатных пород. [3]

1.2 Природно-климатические условия Акмолинской области

Акмолинская область располагается в западной окраине Казахской складчатой страны между горами Улытау на юго-западе и Кокшетаускими высотами на севере. Уклон местности -- с востока на запад. В этом же направлении посредине Акмолинскую область пересекает долина реки Ишим, круто свернув на север невдалеке от западной границы области. Акмолинскую область по характеру рельефа можно разделить на 3 части: северо-западную -- равнинную, юго-западную -- равнинную с отдельными холмами и восточную -- возвышенную часть Казахской складчатой страны.

Северо-западная часть (прилегающая к долине Ишима, на участке её поворота к северу) представляет собой равнинное плато, пересеченное сухими оврагами и балками. К долине Ишима плато обрывается уступом. В юго-западной части Акмолинской области (южнее р. Ишима) простирается повышенная равнина. На ней разбросаны многочисленные холмы с плоскими вершинами, а в понижениях между холмами -- мелководные солёные и пресные озёра различной величины. На востоке Акмолинской области -- та часть Казахской складчатой, когда то горной страны, выровненной процессами разрушения, в которой сохранился сложный комплекс холмов, гряд и увалов с мягкими очертаниями склонов, называемых здесь сопками или, иначе говоря, называемый мелкосопочник. Средняя высота сопок от 5-10 м до 50-60 м и реже до 80-100 м. Форма и размеры холмов изменяются в основном от состава слагающих пород. Самые высокие с округлыми вершинами сопки сложены гранитами, сопки с ещё более пологими склонами и мягкоконтурными вершинами -- порфирами и, наоборот, островерхие сопки, -- кварцитами. Замкнутые котловины между сопками, размерами от нескольких десятков метров до нескольких десятков километров в диаметре, часто заняты озёрами. Крайняя северо-восточная часть Акмолинской области лежит в пределах Западно-Сибирской низменности.[29]

В Акмолинской области климат резко континентальный, засушливый, с жарким летом и холодной зимой. Суточные и годовые амплитуды температур очень большие. Слабо выражены весна и осень. Солнечных дней очень много, количество солнечного тепла, получаемого летом землёй, почти столь же велико, как в тропиках. Облачность не так значительна. Годовые осадки уменьшаются с севера на юг, максимум их приходится на июнь, минимум -- на февраль. Снеговой покров удерживается в среднем 150 дней. Ветры в Акмолинской области очень сильные.

Водами Акмолинская область скудна. Реки мелководны, несудоходны, питаются за счет талых вод и в меньшей степени -- грунтовых источников. Летом реки пересыхают, вода в них становится солоноватой. Главные реки Акмолинской области: Ишим (приток Иртыша) и его притоки: Терс-Аккан -- слева, Жабай, Колутон и др. -- справа. Многие реки оканчиваются в бессточных озёрах (реки Нура, Селенты, Уленты). Множество озёр занимают котловины мелкосопочника и возвышенной равнины Акмолинской области. Наибольшие из них -- солёные озёра Тенгиз (недалеко от границы с Карагандинской областью) около 40 км шириной, Калмык-Коль и др., меньшие по размерам -- пресноводные Ала-Коль, Шоинды-Коль и многие др. За счет низменных берегов многие озёра меняют свои очертания при сильных ветрах.

Флора Акмолинской области представлена степями и отчасти полупустынями. В зависимости от рельефа и подстилающих пород почвенные комплексы и растительные ассоциации достаточно пестры и разнообразны. К северу от Ишима расположены разнотравно-злаковые степи на южных чернозёмах с большим количеством солонцов по понижениям и скелетных почв по сопкам. Растительность засухоустойчива, в основном произрастает ковыль, типчак, а по возвышенностям часто встречаются сосновые боры. Третью часть запада Акмолинской области занимают злаковые степи на тёмно-каштановых почвах. Задернованность почв здесь составляет всего 30-40 %. К востоку от Астаны в почвенном покрове большую роль начинают играть солонцы, а в растительности -- полыни и типчаки. В южной части Акмолинской области в районе озера Тенгиз на солонцах и солончаках распространяется несомкнутый покров полыней и типчаков.

1.3 Природно-климатические условия Атбасарского района

Характерный для территории района рельеф - низкогорье и мелкосопочник, вместе с которым распространены холмисто - увалистые и плоско - равнинные пространства. Географически город Атбасар расположен на пересечении линии 51 градуса 49 минут северной широты и 68 градусов 23 минут восточной долготы, на высоте 283 м. над уровнем моря.

Атбасарский район находится в западной части Акмолинской области Республики Казахстан. Площадь района вытянута с юга на север на расстоянии 180 км.и составляет 10562,5 кв. км.

В северной части Атбасарский район граничит с Сандыктауским, в южной - с Коргалжынским и Егиндыкольским, в восточной- с Буландинским и Астраханским, с западной- с Жаксынским.

Геологическое строение территории района достаточно сложно и разнообразно. Впадина реки Ишим (Есиль) четвертичной системы, остальная территория - нижний, верхние отделы пермской и каменноугольной системы.

Климат региона - резкоконтинентальный, средняя годовая амплитуда температур воздуха -17 С. Внутригодовой ход температуры воздуха характеризуется устойчивыми достаточно сильными морозами в зимний период, интенсивным нарастанием тепла в короткий весенний сезон и жарой в течении лета. Средняя температура воздуха в январе составляет 18-19 С, отдельные годы достигает до -51 С, в летнее время температура колеблется от 19 до 21 С, максимально до + 43 С. Амплитуда колебаний воздуха составляет около 40 С, абсолютная амплитуда колебаний воздуха превышает 90 С. Продолжительность теплого периода составляет в среднем 190-200 дней. Преобладающее направление ветра юго-западное и западное, особенно в зимний период, летом возрастает повторяемость ветров с северной составляющей, средняя скорость ветра 4,5-5,5 м/с, годовая сумма осадков составляет 300-350 мм, основная масса осадков обычно выпадает в виде мало интенсивных по величине дождей или снегопадов. Снежный покров устанавливается обычно в ноябре месяце, средняя высота достигает 25-35 см., в многоснежные годы до 50-60 см. Резко недостаточная увлажненность проявляется не только в малом количестве, но и в низкой влажности воздуха. Наименьшая влажность наблюдается в летние месяцы (40-45 %), наибольшая в зимние месяцы (60-55 %). Зима холодная и продолжительная с устойчивыми снежными покровами. Лето короткое, но жаркое. Неблагоприятной особенностью климата является наличие поздне - весенних и ранне - осенних заморозков.[36]

Почвы в районе темно-каштановые и солончаковые. Растут ковыль, типчак, тонконог, овсец, полынь австрийская. На солонцах - редкие кустарники, полынь, черная грудница, кермек, лишайник. На лугах - пырей, лисохвост, полынь, костер, житняк, подорожник, на заболоченных местах - камыш, тростник.

Фауна представлена различными животными: волк, корсак, лисица, заяц и т.д.

Земельные ресурсы района составляют 10634,9 кв. км. или 1063456 га. из них:

пашни - 405514 га, многолетних насаждений - 253 га, залежи 34937 га, пастбищ - 537934 га, сенокосов - 40028 га, прочие (под водой, под болотами) - 44790 га.

Водные ресурсы территории района слагаются из грунтовых и поверхностных вод. Основным источником питания для них являются атмосферные осадки. На Атбасарской наклонной равнине находится система мелких правых притоков р. Ишим: Жабай, Колутон, Жыланды, Кайракты.

Длина р. Ишим 196 км. Площадь водосбора-8800 кв. км. Берет начало на южных склонах Зерендинских гор Кокшетауской области. Протекает по территории Сандыктаусского и Атбасарского районов. Имеет 14 притоков. Ихтиофауна: карась, линь, окунь, плотва, щука, язь и другие. На территории района имеется более 30 мелководных, нередко соленых озер (Жаркол, Сарыкол, Узынкол, Барлыкол), 12 пресноводных озер, р.р. Ишим, Террисакан, Шортанбай, Жыланды, Жабай, Ащилы, Кайракты, Колутон.

1.4 Истощение и загрязнение водных ресурсов

Загрязнения водных ресурсов это любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые делают воду водоемов опасной для использования, нанося ущерб хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Производственные сточные воды загрязнены отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. Сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд, в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов, в основном изменяют физические свойства воды. Тяжелые металлы токсичны для животных и человека.[5]

Сточные воды нефтеперерабатывающих заводов, предприятий органического синтеза содержат нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и др. вещества. Нефть и нефтепродукты, попадая в водоемы, создают различные формы загрязнения: плавающую на поверхности нефтяную пленку, растворенные или эмульгированные нефтепродукты, осевшие на дно тяжелые фракции. При этом изменяется запах, вкус, окраска, поверхностное натяжение, вязкость воды, уменьшается количество кислорода, проявляются вредные органические вещества, вода приобретает токсические свойства и представляет угрозу не только для человека. 12 г нефти делают непригодной для употребления тонну воды. Фенол при попадании в водоемы резко снижает биологические процессы самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, отходы кожевенной и целлюлозно-бумажной промышленности, сахарных и пивоваренных заводов, предприятий консервной, мясомолочной промышленности являются главной причиной органических загрязнений водоемов. Окисление органических веществ сопровождается большим поглощением значительного количества кислорода, что приводит к гибели водных организмов.

Атомные электростанции загрязняют водоемы радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируются планктонными микроорганизмами, затем по цепи питания передаются рыбам и другим животным.

Рост городов увеличил поступление коммунальных стоков во внутренние водоемы. Такие стоки стали источниками загрязнения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. Особенно загрязняют водоемы синтетические моющие средства (СМС), широко используемые в быту. Содержащиеся в них химические вещества оказывают большое влияние на биологический и физический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Концентрация СМС в воде 1-3 мг/л вызывает гибель планктона, 5 мг/л - замор рыбы.

Вызывает большое беспокойство загрязнение водоемов пестицидами и минеральными удобрениями, которые попадают с полей вместе с дождевой и талой водой. Попадая в водоемы, пестициды накапливаются в планктоне, донных организмах, рыбе, а по цепочке питания попадают в организм человека, действуя отрицательно на все органы, так и на организм в целом. Минеральные удобрения вызывают массовое развитие сине-зеленых водорослей - так называемого «цветения воды». В связи с интенсификацией животноводства все долее дают о себе знать стоки данной отрасли сельского хозяйства.[6]

Нагретые сточные воды тепловых электростанций и других производств вызывают «тепловое загрязнение», которое угрожает довольно серьезными последствиями: в нагретой воде может меньше раствориться кислорода, резко изменяющийся термический режим отрицательно влияет на флору и фауну водоемов, вызывает «цветение воды»

Шкала загрязнения рек и озер Казахстана становится критической.[12]

Водные артерии Казахстана тревожат своей «загрязненной» судьбой. Экологи Министерства охраны окружающей среды (МООС) в последнем выпуске ведомственного бюллетеня отметили: из 69 рек Казахстана только 9 признаны чистыми, остальные 60 - загрязнены. И это не считая «захламленное» состояние озер, каналов, водохранилищ... Невзирая на правительственные программы, «благоухающие» преобразования наших водных ресурсов не происходят. А надежды на перемены к лучшему быстро «тонут» на фоне индустриального нашествия человека и природно-климатических изменений.

Было передано сообщение о том, что льды Арктики тают гораздо быстрее, чем прогнозировалось ранее. Если в 2007 году ученые предсказывали, что таяние арктических льдов завершится к 2050 году, то по последним данным, переданным по телеканалу, это может произойти в течение ближайших 4-5 лет, что затронет жизни 800 миллионов человек. К сожалению, при нашем обывательском восприятии все эти процессы, кажутся, происходят где-то далеко, не у нас, в других странах и континентах. Между тем, научно доказанные факты свидетельствуют об реальных масштабных проблемах - влияние изменения климата на экосистемы региона, и, прежде всего, горные экосистемы, являющиеся водонапорными башнями Центральной Азии уже стали практически отражаться на водной безопасности нашей страны.[7]

Согласно выводам Межправительственной группы экспертов по изменению климата, уязвимость стран Центральной Азии, включая Казахстан, к изменению климата будет нарастать. Причем последствия ощущаются уже сейчас: это и деградация горных ледников, и повышение температуры воздуха, особенно в зимний период, и сильные засухи последних лет.

Глобальное потепление стало неоспоримым фактом. С 1906 по 2005 год температура на планете повысилась на 0,74 градуса, при этом скорость потепления возросла. По данным второго национального сообщения РК, на территории Казахстана в течение 70 лет (с 1936 по 2005 год) среднегодовая температура воздуха повышается очень высокими темпами - примерно на 0,3 градуса каждые 10 лет. Усилилась засушливость климата в зонах пустынь, полупустынь и прилежащих к ним территориях, наблюдается деградация горного оледенения. В результате изменения климата вероятно смещение климатических зон к северу, что приведет к расширению пустынных и полупустынных зон. Изменение горного оледенения может послужить исчезновению большинства горных ледниковых систем уже к концу XXI века. А это значит, что в летний период увеличится риск пересыхания малых рек. В горах юго-восточного Казахстана в течение последних 50 лет площадь ледников сократилась на 40% и запасы льда - на 50%. Результат очевиден: в первую очередь пострадают те отрасли, которые напрямую зависят от водных ресурсов, - это сельское хозяйство, гидроэнергетика, лесное и водное хозяйство [4].

В животноводстве вероятно снижение продуктивности из-за оскудения кормовых угодий, нехватки воды на отгонных пастбищах. Все это увеличит угрозы продовольственной безопасности. Ухудшение водообеспеченности (питьевой и поливной водой) и урожайности отрицательно скажется на доходах сельских жителей и может привести к оттоку их в города. Снижение общих водных ресурсов рек на 30% ожидается в Казахстане к 2020 году, сообщил ректор Казахского национального аграрного университета Тлектес Есполов[5].

По свидетельству специалистов РГП «Казгидромет» погода прошедшего лета была весьма контрастной: на смену аномальной жаре, охватившей многие регионы страны и принесшей немалый вред аграриям, приходили сильные дожди, шквалистый ветер, грозы, в отдельных районах количество осадков в течение одних суток превышало месячную норму. Аномалия среднемесячной температуры воздуха составила 3-5 °С. Высока вероятность селевой и паводковой активности. Масштабы чрезвычайных катастроф на горных водохранилищах в Алматинской, Кызылординской и Восточно-Казахстанской областях есть прямое следствие как раз климатических изменений и адекватных человеческих бездействий. Изменение климата неизменно отразится и на здоровье населения. Так, из-за более частой повторяемости волн тепла и резких изменений погоды увеличивается риск сердечнососудистых заболеваний; ухудшение водообеспеченности на селе приведет к росту желудочно-кишечных недомоганий [6].

Сопоставление водных ресурсов в годы разной водности с потребностью экономики Казахстана показывает наличие острого дефицита воды как в целом по республике, так и для отдельных регионов. Дефицит водных ресурсов, при среднемноголетней водности, достигает 6,6 км3 и ощущается во всех бассейнах. В засушливые годы уровень водообеспечения составляет 60%, а по отдельным регионам (Центральный Казахстан) всего 5-10%, при этом дефицит приходится в основном на орошаемое земледелие. Особенно критическое положение сложилось в бассейнах трансграничных рек Сырдарьи (1,2-3,5 км3), Урал (до 1,7 км3), Или, Шу, Талас. Наиболее обеспеченными регионами с учетом площадей в 1999 г были южные области: Алматинская, Жамбылская, Кызылординская, Талдыкорганская и Павлодарская область Северного Казахстана. Территории: Актюбинской, Жезказганской, Кокшетауской, Семипалатинской отнесены к областям низкообеспеченным.

С каждым годом в Казахстане более ухудшается обстановка с обеспечением населения доброкачественной питьевой водой. В целом обеспеченность населения водопроводной водой составила 75,1%, 16,5% населения используют для питьевых целей воду из открытых водоемов и 3,2% пользуются привозной водой негарантированного качества, а удельный вес водоемов в местах водопользования несоответствующих нормативам по химическим показателям в различных областях составляет от 15 до 43%. Остается проблема доступа населения страны к качественной питьевой воде.

Продолжается процесс загрязнения, засорения и истощения поверхностных вод, основной причиной которых является сброс в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод. Ежегодные сбросы в водные объекты составляют порядка 2,5 млн. тонн. [7]

В чем же основные причины растущего дефицита воды? Основными водопотребителями при этом являются сельское хозяйство и промышленность: 75 % и 20 % от всех используемых вод, соответственно. Прежде всего, ежегодно увеличиваются объемы потребления свежей воды, потери воды при транспортировке и сбросов в водоемы неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод. В связи с тем, что в течение длительного периода не проводился капитальный ремонт, 34 % водоотводящих сетей и большинства канализационных очистных сооружений в городах и городских поселках достигли 70 % физического износа. Ряд сооружений очистки сточных вод работают с перегрузкой, что приводит к несоответствию технологии очистки сточных вод по проектным данным. В жилищно-коммунальной сфере, по прежнему, продолжается рост водопотребления в быту. В СМИ приводились факты: в городе Алматы из туалетного бачка смывается столько же воды, сколько идет ежедневно для питья. Это чистая вода с ледников в горах. В большинстве случаев в системе ЖКХ эксплуатируется устаревшее оборудование, не установлены водосчетчики.

За экологическим состоянием рек и озер регулярно следит РГП «Казгидромет» департамента экологического мониторинга МООС. Специалисты этого центра дежурят на станциях и постах возле водных объектов, берут пробы воды и исследуют ее в лабораториях. Лаборанты оценивают уровень загрязнения поверхностных и морских вод по величине индекса загрязненности воды (ИЗВ).

В последнем апрельском отчете экологи доложили, что провели наблюдения на 184 гидрохимических створах, распределенных на 94 водных объектах. Это 69 рек, 12 озер, 10 водохранилищ, 2 канала и 1 море. В итоге к классу «чистая вода» отнесены всего 9 рек, 2 водохранилища и 2 озера. Выходит, около 80 водных объектов Казахстана загрязнены в разной степени всевозможными химическими реагентами и веществами. А два водных источника инспекторами отмечены как «очень грязные». Это - река Шерубайнура, что протекает в Карагандинской области, и озеро Биликоль в Жамбылской области.

Комитет экологического регулирования и мониторинга МООС обозначил основные причины высокого уровня загрязнения поверхностных вод. Председатель этого комитета Данияр Еренчинов подтвердил «ОКО», что большой объем грязных стоков сбрасывает в водные бассейны страны горнодобывающая промышленность. Так, по его словам, в 2011 году причиной загрязнения нитритами реки Нура был сброс сточных вод промышленными предприятиями АО «АрселорМиттал Темиртау» и АО «Темиртауский электрометаллургический комбинат».

Острой проблемой обернулась в прошлом году утечка в реку Секисовка Восточно-Казахстанской области ядовитого цианида. Токсичные отходы, которые способны смертельно отравить человека, попали в реку с золотопромышленного предприятия. Другую головную боль вызывает и Актюбинская область, где на грани «вымирания» река Илек. По данным экологов, концентрация ядовитого мышьяка в этой реке превышает норму в 400 (!) раз. Но и это не предел! Несмотря на вопиющие загрязнения, в Илек продолжают сливать шестивалентный хром актюбинские предприятия.

Свой мониторинг проводят не только госорганы, но и общественные наблюдатели. Так, руководитель ОО «Экологическое движение за зеленую планету» Мусагали Дуамбеков назвал «ОКО» шесть рек - Илек, Нура, Или, Иртыш, Ишим, Сырдарья которые нынче загрязняются чрезвычайно.

По словам М. Дуамбекова, все крупные промышленные предприятия Казахстана, которые находятся вблизи рек и озер, с легкостью сливают свои ядовитые отходы в водные «сосуды» страны. По его наблюдению, «шкала» загрязнения поверхностных вод в стране за последние годы стремительно растет. Причем - в разы!

Далека от радужной ситуация даже в столице Казахстана - Астане. По сведениям Есильского департамента экологии, индекс загрязненности вод на реке Есиль составил в 2011 году - 1.84. Для сравнения, в 2010 году ИЗВ равнялся - 1,56. Показатель загрязнения в Астанинском водохранилище, откуда пьет воду вся столица, в 2011 году был зафиксирован на уровне - 1,13, в 2010 ИЗВ составил 0,58. Начальник Есильского департамента экологии Эсенгельды Мейрамов подтвердил «ОКО», что качество поверхностных вод в столице ухудшается и оценивается ныне, как «умеренно-загрязненная». В Астане не налажена система ливневой канализации, не предусмотрена очистка стоков, которые смрадной жижей текут в результате в реку Есиль.

Только очистными сооружениями проблему загрязнения водных источников не решить - нужно в корне менять отношение человека к природе.

Бурное становление экономики, развитие промышленности оставляет глубокий шрам на первозданном «лике» синих озер и быстрых рек Казахстана. При изучении экологического бюллетеня Министерства окружающей среды неизбежно приходишь к неутешительному выводу: «захламленная» ситуация водной экосистемы страны принимает из месяца в месяц, из года в год системный характер. Продолжаются в том же темпе выбросы в водоемы разных отходов, множественными ручейками в озера и реки впадают сточные воды. А республиканские и региональные экологические программы не в состоянии спасти нынешнее «зачуханное» положение водных ресурсов, так как бюджетные «пожертвования» моментально теряются в торфе и грязи поверхностных вод.[8]

Остается подвести грустный итог: синие жемчужины природы превращаются в зловонные болота, пойменные отходники, отравляя воздух, уничтожая рыбу, водных зверьков и растительность. Эта «антропогенная» беда рано или поздно настигнет человека, опасность поджидает его во время купания, в походе, на рыбалке. Такова, видимо, цена расплаты за успешное хозяйственное обустройство, рост городских агломераций, гигантский взлет индустриализации. И все это оборачивается необдуманными и непростительными последствиями для природы.

2. Методы определения качества воды

2.1 Методика анализа проб воды

В водоподготовке анализ воды используется для следующих целей:

1. Позволяет судить о качестве исходной воды.

2. Нужен для правильного подбора необходимого фильтровального оборудования.

Позволяет судить о качестве очищенной воды, то есть свидетельствует о качестве работы установленного фильтровального оборудования.

Анализ воды проводили по следующим показателям:

1. Физическим (вкус, запах, цветность, мутность)

2. Химическим (рН, жёсткость, содержание и типы растворённых солей)

3. Бактериологическим (содержание и виды бактерий)

Для получения корректных результатов анализа важно:

1) правильно отобрать пробу воды

2) соблюдать правила её хранения

3) доставить пробу в кратчайшие сроки на исследование. [9]

2.2 Правила отбора воды для анализа

Перед отбором пробы воды ее предварительно сливают в течение 10-15 минут. Бутылку ополаскивают исследуемой водой 2-3 раза, после чего наливают в нее воду по наклоненной стенке тонкой струйкой для предотвращения насыщения воды кислородом воздуха. После наполнения бутылки водой слегка сдавите ее и закрутите крышку так, чтобы под крышкой не осталось воздуха.

Отобранные пробы желательно держать в темном прохладном месте. В идеале анализ проводят через 6-10 часов от момента взятия пробы. Реальный (но нежелательный) срок хранения воды до 3-4 суток.

Лучше всего использовать пластиковые бутылки из-под натуральной (минеральной) воды (бутылки от напитков типа "Фанта", "Пепси" и т.п. брать крайне нежелательно).

2.3 Органолептический (физический) анализ проб воды

Любое знакомство со свойствами воды, сознаем мы это или нет, начинается с определения органолептических показателей, т.е. таких, для определения которых мы пользуемся нашими органами чувств (зрением, обонянием, вкусом). Органолептическая оценка приносит много прямой и косвенной информации о составе воды и может быть проведена быстро и без каких-либо приборов. К органолептическим характеристикам относятся цветность, мутность (прозрачность), запах, вкус и привкус, пенистость.

Органолептическая оценка качества воды - обязательная начальная процедура санитарно-химического контроля воды. Ее правильному проведению специалисты придают большое значение. Международные стандарты ИСО 6658 и др. устанавливают специальные требования к дегустаторам (лицам, привлекаемым к органолептической оценке) и методам проведения дегустации. Например, установлено 3 квалификационных уровня дегустаторов: консультант, квалификационный консультант и эксперт; для проведения органолептического анализа выделяются специально оборудованные помещения (ИСО 8589) и др. Перед исследованием запаха или вкуса проводят предварительные испытания образца, свободного от посторонних запаха или привкуса, и такой образец шифрованным образом включается в серию анализируемых проб. При корректной оценке органолептических показателей (т.е. с использованием таблиц, шкал, различных критериев сопоставления) специалисты говорят об органолептических измерениях.[10]

Цветность - естественное свойство природной воды, обусловленное присутствием гуминовых веществ и комплексных соединений железа. Цветность воды может определяться свойствами и структурой дна водоема, характером водной растительности, прилегающих к водоему почв, наличием в водосборном бассейне болот и торфяников и др.

Удовлетворительная цветность воды устраняет необходимость определения тех загрязнителей, ПДК которых установлены по цветности (лимитирующий показатель - органолептический). К таким загрязнителям относятся многие красители и соединения, образующие интенсивно окрашенные растворы и имеющие высокий коэффициент светопоглощения.

Цветность воды определяют визуально или фотометрически, сравнивая окраску пробы с окраской условной 1000-градусной шкалы цветности воды, приготавливаемой из смеси бихромата калия K₂Cr₂O₇ и сульфата кобальта CоSO₄. Для воды поверхностных водоемов этот показатель допускается не более 20 градусов по шкале цветности.

Если окраска воды не соответствует природному тону, а также при интенсивной естественной окраске, определяют высоту столба жидкости, при котором обнаруживается окраска, а также качественно характеризуют цвет воды. Соответствующая высота столба воды не должна превышать: для воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения - 20 см; культурно-бытового назначения - 10 см. [11]

Можно определять цветность качественно, характеризуя цвет воды в пробирке высотой 10-12 см (например, бесцветная, слабо-желтая, желтая, буроватая и т.д.). Предлагаемый ниже метод определения цветности, являющийся наиболее простым, в то же время рекомендован ГОСТ 1030.

Запах воды обусловлен наличием в ней летучих пахнущих веществ, которые попадают в воду естественным путем либо со сточными водами. Практически все органические вещества (в особенности жидкие) имеют запах и передают его воде. Обычно запах определяют при нормальной (20°С) и при повышенной (60°С) температуре воды.

Запах по характеру подразделяют на две группы, описывая его субъективно по своим ощущениям:

Естественного происхождения (от живущих и отмерших организмов, от влияния почв, водной растительности и т.п.);

Искусственного происхождения. Такие запахи обычно значительно изменяются при обработке воды.

Интенсивность запаха оценивают по 5-балльной шкале (ГОСТ 3351).

Вкус и привкус. Оценку вкуса воды проводят у питьевой природной воды при отсутствии подозрений на ее загрязненность. Различают 4 вкуса: соленый, кислый, горький, сладкий. Остальные вкусовые ощущения считаются привкусами (солоноватый, горьковатый, металлический, хлорный и т.п.).

Интенсивность вкуса и привкуса оценивают по 5-балльной шкале (ГОСТ 3351).

При определении вкуса и привкуса анализируемую воду набирают в рот (например, из колбы после определения запаха) и задерживают на 3-5 сек, не проглатывая. После определения вкуса воду сплевывают.

Несмотря на кажущуюся простоту и безопасность определения вкуса и привкуса воды, при организации практических работ с детьми мы не рекомендуем определение этих показателей ими самими, т.к. для определения случайно могут быть использованы загрязненные воды, а поведение детей не всегда может контролироваться учителями.[12]

Мутность воды. Важным показателем качества воды, используемой практически для любой цели является наличие механических примесей - взвешенных веществ, твердых частиц ила, глины, водорослей и других микроорганизмов, и других мелких частиц. Допустимое количество взвешенных веществ колеблется в широких пределах, как и возможное их содержание. Взвешенные в воде твердые частицы нарушают прохождение света через образец воды и создают количественную характеристику воды, называемую мутностью. Мутность можно рассматривать как характеристику относительной прозрачности воды. Измерение мутности - это не прямое определение количества взвеси в жидкости, а измерение величины рассеяния света на взвешенных частицах.[13]

Говоря простым языком, мутность - результат взаимодействия между светом и взвешенными в воде частицами. Проходящий через абсолютно чистую жидкость луч света остается практически неизменным, хотя, даже в абсолютно чистой воде, молекулы вызывают рассеяние света на некоторый, хоть и очень малый, угол. В результате, ни один раствор не обладает нулевой мутностью. Если в образце присутствуют взвешенные твердые частицы, то результат взаимодействия образца с проходящим светом зависит от размера, формы и состава частиц, а также от длины волны (цвета) падающего света. Хотя к настоящему времени разработано множество методов для определения загрязнений в воде, определение мутности по-прежнему важно, поскольку мутность - это простой и неопровержимый показатель изменения качества воды. Внезапное изменение мутности может указывать на дополнительный источник загрязнения (биологический, органический или неорганический) или сигнализировать о проблемах в процессе обработки воды.[14]

Мутность воды повышается при дождях, паводках, таянии ледников. Как правило, зимой уровень мутности в водоёмах наиболее низкий, наиболее высокий весной и во время летних дождей. Следует отметить, что на прозрачность воды влияет не только мутность, но и её цвет. В результате повышенной мутности ухудшается не только внешний вид воды, но и бактериологическая загрязненность, т.к. мутность защищает бактерии и микроорганизмы приультрафиолетовом обеззараживании воды или при любой другой процедуре дезинфекции.

Мутность воды обусловлена содержанием взвешенных в воде мелкодисперсных примесей - нерастворимых или коллоидных частиц различного происхождения.

Мутность воды обусловливают и некоторые другие характеристики воды - такие, как:

- наличие осадка, который может отсутствовать, быть незначительным, заметным, большим, очень большим, измеряясь в миллиметрах;

- взвешенные вещества, или грубодисперсные примеси, - определяются гравиметрически после фильтрования пробы, по привесу высушенного фильтра. Этот показатель обычно малоинформативен и имеет значение, главным образом, для сточных вод;

- прозрачность, измеряется как высота столба воды, при взгляде сквозь который можно различать узнаваемый знак (отверстия на диске, стандартный шрифт, крестообразная метка и т.п.).

Мутность определяют фотометрически (турбидиметрически - по ослаблению проходящего света или нефелометрически - по светорассеянию в отраженном свете), а также визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке. В последнем случае пробу описывают качественно следующим образом: прозрачная; слабо опалесцирующая; опалесцирующая; слабо мутная; мутная; очень мутная (ГОСТ 1030). Указанный метод мы и приводим далее в качестве наиболее простого в полевых условиях.

Международный стандарт ИСО 7027 описывает также полевой метод определения мутности (а также прозрачности) воды с использованием специального диска, известного как диск Секки (рис. 1).

Рис. 1. Определение мутности (прозрачности) воды с помощью диска Секки

Этот метод благодаря своей простоте получил распространение в образовательных учреждениях нашей страны. Диск Секки представляет собой диск, отлитый из бронзы (или другого металла с большим удельным весом), покрытый белым пластиком или белой краской и прикрепленный к цепи (стержню, нерастягивающемуся шнуру и т.п.). Диск обычно имеет диаметр 200 мм с шестьюотверстиями, каждое диаметром 55 мм, расположенными по кругу диаметром 120 мм. При определении мутности с помощью диска его опускают в воду настолько, чтобы он был едва заметен. Измеряют максимальную длину погруженной цепи (шнура), при которой диск еще заметен. Измерения повторяют несколько раз, т.к. возможно мешающее влияние отражения света от водной поверхности. Для значений, меньших 1 м, результат приводят с точностью до 1 см; для значений больших, чем 1 м, - с точностью до 0,1 м. Данный метод удобен тем, что позволяет использовать для анализа мосты, наклоненные над водой деревья, обрывистые берега и др. В некоторых случаях анализ можно проводить и с берега, привязав шнур к длинной палке. Следует отметить, что некоторые детские коллективы при обследовании водоемов таким методом с успехом использовали вместо диска Секки белую эмалированную крышку от кастрюли соответствующего диаметра.

Прозрачность, или светопропускание, воды обусловлена ее цветом и мутностью, т.е. содержанием в ней различных окрашенных и минеральных веществ. Прозрачность воды часто определяют наряду с мутностью, особенно в тех случаях, когда вода имеет незначительные окраску и мутность, которые затруднительно обнаружить приведенными выше методами. Прозрачность определяют приведенным выше методом с использованием диска Секки (см. «Мутность»), а также по высоте столба воды, который позволяет различать на белой бумаге стандартный шрифт. Последний метод, регламентированный ИСО 7027, мы и приводим ниже, т.к. он позволяет судить о прозрачности воды практически в любых условиях и на любом водоеме, независимо от его глубины, наличия мостов, погодных условий и др. Следует отметить, что на прозрачность воды может влиять не только наличие взвешенных частиц, но и окраска (цветность) воды.[15]

Метод качественного определения мутности Оборудование Пробирка стеклянная высотой 10-12 см, лист темной бумаги (в качестве фона).

Метод количественного определения мутности и прозрачности Метод количественного определения прозрачности основан на определении высоты водяного столба, при которой еще можно визуально различить (прочесть) черный шрифт высотой 3,5 мм и шириной линии 0,35 мм на белом фоне или увидеть юстировочную метку (например, черный крест на белой бумаге).

Используемый метод является унифицированным и соответствует ИСО 7027.

Проведению анализа могут мешать вещества, окрашивающие воду, а также пузырьки воздуха.

Оборудование Ламинированный образец щрифта (высота 3,5 мм, ширина линии 0,35 мм) или юстировочная метка (2 шт.). Пипетка для отбора воды, трубка для определения прозрачности (длина 600 мм; диаметр 25 мм), экран для трубки, шприц с соединительной трубкой.

Мутность воды определяют также визуально - по степени мутности столба высотой 10-12 см в мутномерной пробирке. Результат измерений выражают в мг/дм³ при использовании основной стандартной суспензии каолина или в ЕМ/дм³ (единицы мутности на дм³) при использовании основной стандартной суспензии формазина. Последнюю единицу измерения называют также Единица Мутности по Формазину (ЕМФ) или в западной терминологии FTU (FormazineTurbidityUnit). 1FTU=1ЕМФ=1ЕМ/дм³.

В последнее время в качестве основной во всем мире утвердилась фотометрическая методика измерения мутности по формазину, что нашло свое отражение в стандарте ISO 7027. Согласно этому стандарту, единицей измерения мутности является FNU. Агентство по Охране Окружающей Среды США и Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) используют единицу измерения мутности NTU.

Соотношение между основными единицами измерения мутности следующее:

1 FTU(ЕМФ)=1 FNU=1 NTU

ВОЗ по показаниям влияния на здоровье мутность не нормирует, однако с точки зрения внешнего вида рекомендует, чтобы мутность была не выше 5 NTU (нефелометрическая единица мутности), а для целей обеззараживания - не более 1 NTU.

Примечание. Для устойчивости трубку для определения прозрачности лучше закреплять в штативе.

Отбор проб и подготовка к определению Пробы следует отбирать в стеклянные бутылки, закрывать пробками и проводить определение по возможности сразу же после отбора. Если же хранение неизбежно, пробы следует хранить в прохладном темном помещении, но не дольше 24 ч., препятствовать контакту пробы с воздухом и избегать резкого изменения температуры. Если пробы хранятся при охлаждении, их необходимо перед анализом выдержать при комнатной температуре.[16]

Для определения мутности и цветности в лабораториях используют Фотометр КФК-3 также он предназначен для исследования различных как жидких, так и твердых материалов, пропускающих свет в видимом спектральном диапазоне, и (или) ближних ИК и УФ диапазонах. А именно, КФК-3 измеряет коэффициент пропускания, оптическую плотность исследуемых жидкостей и твердых образцов, а также определяет концентрации растворённых веществ в растворах и скорость изменения оптической плотности вещества. Для измерения вышеуказанных величин в фотометре КФК-3 используется метод сравнения: берут 2 кюветы с одинаковой рабочей длиной, в одну из которых наливается контрольный раствор, а в другую - исследуемый, и через обе кюветы пропускается свет. По разнице света и определяются искомые величины. (см. рис. 2)



Рис. 2. Фотометр КФК-3

Рис. 3. Определение мутности воды с помощью фотометра КФК-3

2.4 Химический анализ проб воды

Водородный показатель (pH)

Водородный показатель (pH) представляет собой отрицательный логарифм концентрации водородных ионов в растворе: рН = -lg[Н⁺].

Для всего живого в воде (за исключением некоторых кислотоустойчивых бактерий) минимально возможная величина pH = 5; дождь, имеющий рН<5,5, считается кислотным дождем.

В питьевой воде допускается pH 6,0-9,0; в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 6,5-8,5. Величина pH природной воды определяется, как правило, соотношением концентраций гидрокарбонат-анионов и свободного СО₂. Пониженное значение рН характерно для болотных вод за счет повышенного содержания гуминовых и других природных кислот.

Измерение рН при контроле качества природной и питьевой воды проводится практически повсеместно.

Для определения pH используют рН-метрию и визуальную колориметрию. pH-метрия предполагает измерение водородного показателя с помощью стационарных (лабораторных) приборов - рН-метров, в то время как визуально-колориметрическое определение проводят с использованием портативных тест-комплектов, основанных на реакции универсального или комбинированного индикатора с водородными ионами, сопровождающейся изменением окраски раствора. Точность измерения водородного показателя с помощью pH-метра может быть высока (до 0,1 единиц рН и менее), с помощью визуально-колориметрических тест-комплектов - около 0,5 единиц pH.

...