Оборудование и системы контроля загрязнения водных объектов

 

Точность, достоверность и обширность оценки загрязнения воды обеспечивается использованием новых приборов наблюдения. Особое предпочтение отдается станциям автоматического контроля.

Единую систему мониторинга формируют 3 уровня: системы автоматического контроля; передвижные и стационарные гидрохимические лаборатории; центр обработки информации от вышеперечисленных систем.

Автоматизированная система контроля качества воды (АСККВ) – комплекс технических устройств, измеряющих в пространстве и времени физические, химические и биологические показатели качества воды, передают информацию на центральный пункт управления и сигнализируют о нарушении норм водопотребления. Данная система снабжена автоматическими анализаторами и может производить отбор и обработку проб воды без участия человека.

Современные анализаторы основываются на использовании физико-химических методов анализа и способны определять до 30 – 40 показателей. Самым распространенным является анализатор АМА-201, а самым продвинутым анализатор АМА-201А, который способен одновременно контролировать 16 параметров.

Такая система состоит из насосно-гидравлической системы (НГС), измерительной части (ИЧ), электронно-преобразующей часть (ЭПЧ), аппаратуры передачи данных (АПД) и центральной станции. Периодичность отбора проб такой системы не меньше 30 минут.

Основными достоинством таких систем является их простота использования и обслуживания, а также совместимость с ЭВМ. Главный недостаток – дороговизна.

Передвижные гидрохимические лаборатории (ПГХЛ) обеспечивают оперативный контроль качества воды, где невозможно использовать АСККВ. Они отбирают пробы непосредственно на водном объекте и доставляют их для детального анализа в стационарные лаборатории.

Стационарные гидрохимические лаборатории (СГХЛ). В них можно проводить химический анализ воды и определять много компонентов ее состава, получать в отличии от АСККВ и ПГХЛ более детальную информацию о качестве воды.

Центр обработки гидрохимической информации интерпретирует, систематизирует и обобщает информацию, полученную от АСККВ, ПГХЛ и СГХЛ. На основе этой информации специалисты центра обработки составляют оперативные и краткосрочные прогнозы состояния водных объектов.

При автоматизированном анализе поверхностных вод используются следующие методы: электрохимические, спектрометрия и хроматография.

 

Оценка качества воды

Для решения задач по охране воды, необходима обобщенная информация о ее состоянии. Оценка и классификация качества воды основывается на системе контрольных показателей, по которым оценивают исследуемую воду.

При оценке качества воды используют единичные, непрямые и комплексные показатели. Комплексная оценка дает наиболее точную и объективную информацию.

Комплексная оценка загрязненности поверхностных вод – информация про загрязнение или про качество воды, выраженная с помощью определенных систем показателей, которые сравниваются с критериями качества воды или нормами для определенного вида водопользования.

Все загрязняющие вещества по характеру их негативного влияния делятся на 4 класса опасности: чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные, умеренно опасные.

Экологически безопасными считаются воды, для которых одновременно выполняются такие условия:

- для веществ третьего и четвертого класса опасности:

С< =ПДК

- для веществ второго и первого класса опасности:

Качество воды в определенной точке оценивают сравнивая максимальную концентрацию вредного вещества с его ПДК.

По системе экологической оценки качества воды существует 8 категорий качества: 1 – отличная, 2 – хорошая, 3 – достаточно хорошая, 4 – удовлетворительная, 5 – посредственная, 6 – плохая, 7 – очень плохая, 8 – слишком плохая. По степени загрязнения качество воды делят на: 1 – очень чистая, 2 – чистая, 3 – довольно чистая, 4 – слабо загрязненная, 5 – умеренно загрязненная, 6 – сильно загрязненная, 7 – грязная, 8 – очень грязная.

Экологическая оценка качества может быть основная и ориентировочная и основная.

Результаты экологической оценки качества поверхностных вод подают в виде таблиц, графиков и карт, что отображают как обобщенную экологическую информацию так и качество воды по отдельным группам показателей.

Оценка проводится не только для определения уровня загрязненности воды, а и для прогнозирования изменений ее состояния.

Прогнозирование качества воды

Прогнозирование качества воды – научная деятельность, направленная на определение возможных альтернатив будущего развития общего состояния воды, а также ее количественных и качественных изменений.

Прогнозирование является завершающим этапом мониторинга. Заключается оно в выявлении вероятных процессов и явлений в будущем на основе динамики показателей. На основе исходных данных можно точно спрогнозировать динамику концентрации конкретного вещества в конкретном месте, а также определить длину загрязненного участка реки и время прихода водных масс в определенное место.

Прогнозы делятся на:

оперативные (до 3-х месяцев);

краткосрочные (до 1 года),

среднесрочные (от 1 до 5 лет);

долгосрочные (от 5 до 20 лет);

сверхдолгосрочные (больше 20 лет).

Всего существует около 270 видов прогнозов, но в их основе лежат всего 3 метода: метод экспертной оценки, метод экстраполяции и метод математического моделирования.

Метод экспертной оценки дает эксперт на основе своих умозрительных заключений, опыта и интуиции.

Метод экстраполяции основан на допущении о сохранении во времени тенденции развития процессов, которые происходят в водных объектах в период их изучения. При этом период наблюдения должен быть в 3 раза больше, чем период прогнозирования, а изменения показателей должны быть однонаправленными. При значительных (скачкообразных) изменениях этом метод малоэффективен.

Метод моделирования основывается на математическом описании и физико-химическом исследовании процессов в водоеме, учитывая закономерности его изменения при изменении влияющих на него факторов.

С помощью дифференциальных уравнений можно моделировать условия формирования качества и количества воды – имитационные модели. Моделирование оптимальных условий состояния водного объекта с учетом нагрузки сточными водами проводится с помощью оптимизационных моделей. Модели строятся для коротко- и долгосрочных прогнозов.

Для построения точной модели необходимы: достоверные исходные данные о количественных и качественных показателях, знания о законах рассеивания загрязняющих веществ в воде и адекватный математический аппарат. Построенная модель должна быть универсальной и простой в использовании.

На основе полученной информации разрабатываются управленческие решения для регулирования качества водных ресурсов, их охраны и рационального использования.

 

МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ

Развитие промышленности, особенно сельскохозяйственного производства, вызывает негативные изменениям в окружающей среде, а именно деградацию почв, их загрязнение минеральными удобрениями и пестицидами и нарушение гидрологического режима. Все эти изменения приводят к снижению плодородия почв и ухудшению качества урожая. В последнее время площадь сельхозугодий значительно снизилась из-за того, что техногенная трансформация почв превышает темпы естественного почвообразования. Именно поэтому возникает необходимость в организации службы мониторинга земель.

 

На процесс формирования почвы влияют следующие факторы: климат, рельеф, характеристика флоры и фауны, состав почвообразующих пород и время.

Основным показателем качества почв является их плодородие. Для сравнительной оценки плодородия почв по их естественным особенностям проводится бонитировка. В Украине этот показатель изменяется от 22 до 31 бала для дерново-подзолистых почв и до 65 – 100 балов для черноземов. Бонитет почвы является одним из самых важных показателей в земельном паспорте.

В состав почвы входят следующие компоненты: минеральная основа (неорганика) 50 – 60%, органические вещества (гумус, перегной) до 10%, воздух 15 – 25% и вода до 25 – 35%.

Гумус образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также их разложении. При этом почва обогащается углекислым газом, соединениями азота и другими веществами. По этому показателю земные угодья делят на продуктивные, малопродуктивные и непродуктивные земли.

Земельный фонд Украины составляет около 60, 4 млн. га, при этом распаханность территории составляет 57, 1%, что превышает экологически-обоснованные нормы.

Основными причинами ухудшения качества земель являются как природные бедствия (вулканы, землетрясения, затопления) так и антропогенные факторы (нарушение севооборота, вырубка лесов, нарушение мелиорации, чрезмерный выпас скота, загрязнение почв разными веществами).

Основными источниками химического загрязнения почв являются: выбросы предприятий и автотранспорта, а также химические способы защиты растений и минеральные удобрения.

В результате деятельности предприятий на земную поверхность попадает ежегодно около 150 тыс.т. меди, 122 тыс.т. цинка, 90 тыс.т. свинца, 12 тыс.т. никеля, 1500 т. молибдена, 800 т. кобальта, 31 т. ртути. Суперфосфатные заводы загрязняют почву пылью, что содержит железо, медь, мышьяк, свинец и фтор.

Химическое загрязнение грунтов вызывает серию негативных явлений:

- увеличение грунтовой эрозии;

- изменение состава грунта;

- снижение воздухо и водопроницаемости;

- торможение процессов трансформации азота;

- окисление почвы;

- угнетение активности почвенных микрокомпонентов.

Учитывая, что почвенный покров сильнее изменяется под действием антропогенных факторов основные мероприятия по охране земель направлены на снижение влияния антропогенной нагрузки.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: