Файл: Лекции по мониторингу.doc

В пунктах первой категории 2 раза в месяц (в 1-ю и 3-ю декады) осуществляют наблюдения по сокращенной про­грамме, 1 раз в месяц (во 2-ю декаду) — наблюдения по полной программе. В пунктах второй категории наблюде­ния проводят 5—6 раз в год по полной программе, в пунктах третьей категории — 2—4 раза в год по полной программе.

При появлении новых источников загрязнения, из­менении мощности, состава и форм сброса, вида водопользования и других сложившихся условий категория пункта и перечень наблюдаемых показателей могут быть изменены.

Таблица 5

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной (полной) программой наблюдений

Полная программа наблюдений за качеством морских вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

- фитопланктона — общей биомассы, численности ос­новных групп и видов, биомассы основных групп и видов;

- зоопланктона — общей биомассы, численности ос­новных групп и видов, биомассы основных групп и ви­дов;

- микробных показателей — общей биомассы, количественного распределения индикаторных групп морской микрофлоры (сапрофитные, нефтеокисляющие, ксилол-
окисляющие, фенол окисляющие, липолитические бактерии), интенсивности фотосинтеза фитопланктона.

Сокращенная программа наблюдений за качеством морских вод по гидробиологическим показателям предус­матривает исследование:

- фитопланктона — общей численности клеток, видового состава, числа и списка видов;

- зоопланктона — общей численности клеток, видо­вого состава, числа и списка видов;

- микробных показателей — общей численности мик­роорганизмов, числа сапрофитных бактерий, концентра­ции хлорофилла фитопланктона.

Наблюдения за качеством природных вод с помощью комплексных лабораторий

В настоящее время в отличие от газоаналитической аппаратуры технические средства для контроля загряз­нения вод и других жидкостей распространены несколько меньше. Однако для анализа состава поверхностных вод суши и морских вод широко используют комплексные ла­боратории, например КЛВ-1, СКЛАВ-1 и др.

Комплексная лаборатория анализа воды КЛВ-1 пред­ставляет собой конструкцию, состоящую из транспортной стойки, на которой устанавливают весь набор техниче­ских средств, уложенных в быстроснимаемые и легкопе­реносимые чемоданы, контейнеры для хранения проб, ус­тановки для экстрагирования. КЛВ-1 можно развернуть непосредственно у исследуемого водоема и полностью провести цикл гидрохимических анализов «первого дня».

Некоторые технические характеристики КЛВ-1:

- количество одновременно экстрагируемых проб - 0,5 - 6 л;

- количество одновременно фильтруемых проб: через бумажные фильтры — 12, через мембранные — 2;

- контейнер для хранения проб обеспечивает поддер­жание температуры воды не выше 10 °С при транспорти­ровке в течение 3—4 ч при температуре окружающего
воздуха 35 °С.

Судовая комплексная лаборатория анализа воды СКЛАВ-1 предназначена для количественного химиче­ского контроля качества конденсата, добавочной, пита­тельной и котловой воды на всех судах, где установлены главные и вспомогательные паровые котлы.

Комплект приборов и оборудования лаборатории раз­мещен в трех автономных футлярах: в основном — собст­венно лаборатория; запасном — запасная посуда и обору­дование; переносном — емкости для химических реакти­вов. Футляры лаборатории изготовлены из дерева и покрыты полиэфирным лаком. Разнообразные приспо­собления для проведения наблюдений размещены на дверцах и полках лаборатории: на верхней полке — ем­кости с титрованными растворами, подача которых в бю­ретки осуществляется с помощью пневматической груши; на нижней полке — реактивы для проведения анализов.

Технические характеристики СКЛАВ-1:

- пределы измерений: общей жесткости — 0,1—0,5 мг-экв/л, щелочности 0,1—0,5 мг-экв/л, содержания хлоридов в конденсате — 0,1—4,5 мг/л, содержания хлоридов в котловой воде — от 5 мг/л и выше, содержания нитратов — 10—50 мг/л, содержания фосфатов — 10—50 мг/л, степени загрязнения воды нефтепродуктами: в кон­денсате — 1—20 мг/л, в лояльных и балластных водах — 10-350 мг/л, содержания растворенного в воде кислорода — О— 0,1 мг/л;

- питание лаборатории — от сети переменного тока:

- напряжение — 127/220 В, частота — 50 Гц;

- потребляемая мощность — 40 В А;

- габаритные размеры основного футляра — 525 х 320 х 550 мм;

- масса — около 30 кг.

Нормальная работа лаборатории обеспечивается при температуре окружающего воздуха 10—35 °С, относительной влажности до 80%, атмосферном давлении 99,75 ± 4 кПа.

Общую жесткость воды, щелочность, содержание хло­рид-иона определяют с помощью титровального блока. Исследование фосфатов и нитратов проводят в компара­торе, содержание нефтепродуктов определяют путем экс­трагирования их из воды. Результаты определения считы­вают с эталонных графиков, нанесенных на нижней пане­ли лаборатории. Содержание кислорода, растворенного в воде, определяют на установке, состоящей из компа­ратора с набором эталонных пленок, шприца-дозатора и вспомогательного оборудования.

Химическая посуда, приборы и емкости размещены в амортизационных гнездах и выдерживают качку и вибра­цию. Почти вся посуда изготовлена из химически стойких пластмасс. Крепления для посуды и оборудования имеют антикоррозийные покрытия, так как предусматривается работа лаборатории в агрессивных средах (морской воз­дух, пары растворителей).

Используя реактивы, размещенные в основном футля­ре, можно осуществить около 100 анализов. Весь запас реактивов позволяет провести около 3000 анализов.

В настоящее время выпускается также передвижная гидрохимическая лаборатория ПГХЛ-1 на базе автобуса ПАЗ-3201. В комплект ПГХЛ-1 входят переносные и по­левые аналитические приборы, позволяющие проводить анализ воды непосредственно на месте по 30 показа­телям, в том числе по рН, электропроводности, содержа­нию растворенного кислорода, мутности, концентрациямнитритов, хлоридов, гидрокарбонатов, ионов аммония и т. д. Измерения проводят три специалиста с помощью фотоколориметра КФК-2, иономера И-120М, комбини­рованного анализатора вод АКВ-106, микроскопов «Биолат Д12», МБС-9.

Стабилизация и хранение проб воды

Хранение проб воды, в том числе содержащих следо­вые количества исследуемых веществ, осложнено по­терями ее из-за сорбции на стенках сосудов и разруше­ния в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода, света и других факторов внешней среды.

В воде протекают процессы окисления-восстановле­ния, биохимические процессы с участием бактерий и дру­гих живущих в ней объектов, а также физические и фи­зико-химические процессы сорбции, седиментации и др. В водных растворах, например, нитраты в присутствии органики могут восстанавливаться до нитритов или даже до ионов аммония (в отсутствие органики эти процессы могут идти в обратную сторону из-за наличия в воде рас­творенного кислорода), а сульфаты - до сульфитов. Рас­творенный кислород может расходоваться на окисление органических веществ. Могут изменяться и органолептические свойства воды — запах, цвет, мутность, вкус.

Некоторые элементы и их соединения способны до­вольно легко адсорбироваться на стенках сосудов (Fe, Al, Cu, Cd, Mn, Cr, Zn, PO4 и др.). Из стекла (особен­но темного) или пластмассы бутылей, напротив, ряд микроэлементов и следы веществ могут выщелачивать­ся (В, Si, Na, К). Указанные процессы иногда довольно значительно сказываются на достоверности и точности анализа, поэтому очень важно соблюдать предписан­ные технологические процедуры хранения и стабилиза­ции проб.

Особые меры предосторожности необходимо соблю­дать при хранении проб хлорированной водопроводной воды, содержащей, например, ПАУ в следовых концент­рациях (1—3 нг/л). Установлено, что даже при 5 °С в про­цессе хранения таких проб в течение 18 суток многие из углеводородов исчезают практически полностью. Поэто­му для устранения потерь ПАУ рекомендуется хранение проб стабилизировать добавлением сульфата натрия, а также хранить их в темноте.

При хранении сточных вод, например, нефтехимиче­ских предприятий следует учитывать присутствие в воде диспергированных нефтепродуктов, в капельках и плен­ках которых растворяется основная часть ПАУ. В част­ности, содержание 3,4-бенз-а-пирена в. стоках таких предприятий может на 3—4 порядка превышать его рас­творимость в чистой воде.

Для обычных, наиболее часто загрязняющих воду ве­ществ применяют довольно простые и проверенные спо­собы консервации и хранения проб. Однако при добавле­нии к водным пробам стабилизаторов всегда необходимо всесторонне учитывать те осложнения, которые могут возникнуть при анализе из-за их применения. Что касает­ся консервации сточных вод, то она вообще весьма за­труднительна.

Обобщение результатов наблюдений за загрязнением природных вод

Формы обобщения результатов наблюдений за загряз­нением природных вод устанавливаются специальными указаниями Росгидромета.

При обобщении материалов оценку качества воды во­доемов и водотоков по гидрохимическим и гидробиологи­ческим показателям осуществляют, сопоставляя результа­ты измерений контролируемых показателей в отдельных пунктах с установленными нормами качества воды.

Порядок и сроки передачи данных о качестве вод, в том числе экстренной информации о высоких уровнях за­грязнения, устанавливаются организациями, осуществ­ляющими контроль качества вод в пунктах УГКС, на тер­ритории деятельности которого проводят наблюдения, с учетом требований Росгидромета по срокам представле­ния информационных материалов.

Порядок действий при обнаружении экстремальных уровней загрязнения регламентируется специальными межведомственными указаниями.

Лекция 6. Мониторинг загрязнения почв.

Почва является наименее подвижной природной сре­дой, которая, в отличие от воздуха и воды, непосредст­венно не поступает в организм человека. Поэтому долгое время считалось, что антропогенное загрязнение этой среды не представляет прямой опасности для человека. Эта концепция относительной безопасности загрязнения почв предполагает их безграничную очистительную спо­собность, обеспечиваемую микроорганизмами.

Вместе с тем резко возрастающие антропогенные на­грузки на почву приводят к уменьшению ее способности к самоочищению и накоплению в ней персистентных ксенобиотиков, таких как полициклические ароматиче­ские углеводороды, полихлорированные бифенилы, некоторые виды пестицидов. Особое место в ряду почвенных загрязнителей занимают тяжелые металлы.

Загрязнение почвы происходит различными путями: в форме атмосферных выпадений, поверхностного стока, поступления загрязняющих веществ с почвенно-грунтовыми водами, вследствие химизации сельского и лесного хозяйства, за счет коммунальных отходов, отвалов, сва­лок, строительного мусора, разливов нефти и т.п.

Таким образом, почва выступает как долговременный, а порой и мощный источник вторичного загрязнения ок­ружающей среды веществами, оказывающимися в конеч­ном итоге либо в питьевой воде, либо в сельскохозяйст­венных продуктах.

Обобщенная программа мониторинга загрязнения почв

При оценке степени загрязнения почв ввиду чрезвы­чайно большой трудоемкости и стоимости работ не всегда нужна сплошная съемка загрязненных почв. Целесооб­разнее и экономичнее прослеживать пути их воздушного и водного загрязнения, анализируя объединенные образ­цы почв, отобранные на так называемых ключевых участ­ках, которые расположены в секторах-радиусах преобла­дающих воздушных потоков.

В основе контроля уровней загрязнения почвенного покрова лежат три основных параметра:

- размер (площадь) элементарного участка, с которого отбирают смешанный почвенный образец, отражающий уровень загрязнения почвы;

- количество проб, необходимое для составления репрезентативного смешанного почвенного образца;

- ключевой участок - наименьшая геоморфологиче­ская единица ландшафта, в достаточной мере отражаю­щая генезис и свойства почвы.

Ключевой участок, как правило, имеет размер 1—10 га и более. Основную долю ключевых участков при проведении мониторинга загрязнения почв следует располагать в направлении двух экстремальных лучей (румбов) розы ветров. При нечетко выраженной розе ветров участки должны характеризовать территорию равномерно в на­правлении всех румбов розы ветров.

В пределах ключевого участка выделяют элементарные участки, размеры которых зависят от расстояния от ис­точника загрязнения. Обычно руководствуются правилом: чем дальше от источника, тем больше должна быть пло­щадь элементарного участка. Кроме того, в пределах оп­ределенного элементарного участка выбирают рабочую (пробную) площадку, с которой отбирают пробы для со­ставления смешанного почвенного образца. Если размер элементарного участка довольно велик, а почвенный покров сложен, то в пределах участка выделяют несколь­ко пробных рабочих площадок (обычно 2—3). Размер и конфигурацию пробных площадок выбирают индивидуаль­но - в зависимости от контурности почвенного покрова, рельефа местности, характера растительности и т. п. За рациональный размер пробной площадки обычно прини­мают площадь около 1 га.

Вокруг предприятия площадки намечают следующим образом: в радиусе 1,5—2,5 км (зона наибольшей загряз­ненности) по 8 направлениям — румбам (хотя и не обяза­тельно строго по азимуту), в радиусе 2,5—5 км (зона зна­чительного влияния) — по 10—12 румбам, в радиусе 5— 10 км (зона обычно фиксируемого влияния объекта) по 16—24 румбам. В таком случае пробные площадки ока­зываются друг от друга на равномерном расстоянии — 1,5—2 км.

При сильном загрязнении вокруг мощных предприя­тий в направлении господствующих ветров территорию обследуют на расстоянии до 20—30 км, а в направлении наименьшей повторяемости и силы ветров — на вдвое меньшем расстоянии.