Вимірювання параметрів гідросфери

До водних об'єктів, які потребують контролю, належать океани, моря, річки, озера, штучні водойми, болота, підземні та стічні води.

Параметри гідросфери групуються наступним чином: гідрохімічні, гідрофізичні, гідробіологічні, гідрологічні, гідродинамічні.

1. Вимірювання гідрохімічних параметрів.

1.1. Загальна характеристика.

Гідрохімічні параметри – вміст органічних та неорганічних речовин, іонів, ХСК, БСК. Гідрохімічні параметри в основному мають одиницю вимірювання мг/л, яка порівнюється із значенням ГДК для відповідного виду водного об’єкту, виду його використання, ГДС для стічних вод.

Для природних вод вимірюють: мінеральний склад, розчинені гази (кисень, азот, вуглекислий газ, сірководень), мікроелементи (метали - алюміній, залізо, мідь, марганець, цинк, молібден, кобальт, нікель, стронцій тощо та неметали - йод, селен, бром, фтор, миш’як, бор), ХСК, БСК, рН, біогенні речовини (нітроген, фосфор, кремній), важкі метали (свинець, кадмій, ртуть тощо), органічні речовини, феноли, СПАР, ПАР, пестициди, нафтопродукти.

Мінеральний склад. Мінеральний склад визначається за сумарним вмістом семи головних іонів: K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-, SO₄^2-, HCO₃^-. Основними джерелами підвищення мінералізації є ґрунтові та стічні води. З точки зору впливу на людину та гідробіонти несприятливими є як високі, так і досить низькі показники мінералізації води.

Розчинений кисень. Його вміст визначають найчастіше. Основними джерелами потрапляння кисню у водні об’єкти є газообмін з атмосферою (атмосферна реаерація), фотосинтез, а також дощові та талі води, які, як правило, перенасичені киснем. Окиснювальні реакції є основними джерелами енергії для більшості гідробіонтів. Основними споживачами розчиненого кисню є процеси дихання гідробіонтів і окиснення органічних речовин. Низький вміст розчиненого кисню (анаеробні умови) впливає на весь комплекс біохімічних та екологічних процесів у водному об’єкті.

Хімічне споживання кисню (ХСК). ХСК визначається як кількість кисню, необхідна для хімічного окиснення органічних та мінеральних речовин, які містяться в одиниці об’єму води. При визначенні ХСК використовують такі окисники: дихромат калію, перманганат калію та деякі інші. Величина ХСК дозволяє говорити про забруднення води окислювальними речовинами, але не дає інформації про склад забруднення.

Біохімічне споживання кисню (БСК). БСК визначається як кількість кисню, яка затрачається на біохімічне окиснення органічних речовин, які містяться в одиниці об’єму води, за певний період часу. Значення БСК оцінюють за п’ять діб (БСК₅) та двадцять діб (БСК₂₀). БСК₂₀ інакше називають повне БСК (БСК_повн), ознакою якого є початок нітрифікації в пробі води.

Водневий показник (рН). В природних водах концентрація іонів Гідрогену залежить, головним чином, від співвідношення концентрацій карбонатної кислоти та її іонів. Джерелами вмісту іонів Гідрогену у воді є також гумінові кислоти, які присутні у кислих ґрунтах і, особливо, у болотних водах, гідроліз солей важких металів. Від рН залежить розвиток водних рослин, характер протікання продукційних процесів.

Нітроген. Нітроген може знаходитись у природних водах у вигляді вільних молекул N₂ і різноманітних сполук у розчиненому, колоїдному та завислому стані. В загальному Нітрогені природних вод прийнято виділяти органічну та мінеральну форми. Основними джерелами потрапляння Нітрогену є внутрішньоводоймищні процеси, газообмін з атмосферою, атмосферні опади та антропогенні джерела. Різні форми Нітрогену можуть переходити одна в іншу в процесі колообігу Нітрогену. Нітроген відноситься до числа важливих лімітуючи біогенних елементів. Високий вміст Нітрогену прискорює процеси евтрофікації водних об’єктів. Найчастіше вимірюють вміст NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-.

Фосфор. Фосфор у вільному стані в природних умовах не зустрічається. В природних водах фосфор знаходиться у вигляді органічних та неорганічних сполук. Основна маса фосфору знаходиться у завислому стані. Сполуки фосфору потрапляють у воду в результаті внутрішньоводоймищних процесів, вивітрювання і розчинення гірських порід, обміну з донними відкладеннями та з антропогенних джерел. На вміст різних форм фосфору впливають процеси його колообігу. На відміну від Нітрогену колообіг Фосфору незбалансований, що визначає його більш низький вміст у воді. В основному вимірюють вміст РО₄^3-.

Важкі метали. Важкі метали володіють мутагенною та токсичною дією, різко знижують інтенсивність біохімічних процесів у водних об’єктах.

Феноли. Вміст фенолів у воді, поряд із потраплянням з антропогенних джерел, може визначатись метаболізмом гідробіонтів та біохімічною трансформацією органічних речовин. Джерелом потрапляння фенолів є гумінові речовини, які утворюються в ґрунтах. Феноли токсично впливають на гідробіонти та погіршують органолептичні властивості води.

Нафтопродукти. До нафтопродуктів відносяться палива, масла, бітуми та деякі інші, які являють собою суміш вуглеводнів різних класів. Джерелами потрапляння нафтопродуктів є протікання при їх видобутку, переробці та транспортуванні, а також стічні води. Незначна кількість нафтопродуктів може виділятись в результаті внутрішньоводоймищних процесів. Вуглеводні, які входять до складу нафтопродуктів, токсично і в деякому ступені наркотично впливають на живі організми.

ПАР та СПАР. До поверхнево-активних речовин (ПАР) відносять органічні речовини, які володіють різко вираженою здатністю до адсорбції на поверхні поділу “повітря-рідина”. В більшості випадків поверхнево-активні речовини, які потрапляють у воду, є синтетичні (СПАР). СПАР токсично впливають на гідробіонти і людину, погіршують газообмін водного об’єкту з атмосферою, знижують інтенсивність внутрішньоводоймищних процесів, погіршують органолептичні властивості води. СПАР відносяться речовин, які повільно розкладаються.

Пестициди. Пестициди – група штучних хлорорганічних та фосфорорганічних речовин, яка використовується для боротьби із бур’янами, комахами та шкідниками. Основним джерелом їх потрапляння є поверхневий і дренажний стік з сільськогосподарських територій. Пестициди володіють токсичною, мутагенною та кумулятивною дією, руйнуються повільно.

Для стічних вод вимірюють вміст окремих показників. Аналіз включає: рН, ХСК, БСК, розчинений кисень, вміст нітратів, фосфатів, сульфатів, хлоридів, заліза, свинцю, нафтопродуктів, фенолів, СПАР, ПАР та інших параметрів, які можуть у надмірних концентраціях шкідливо впливати на водні екосистеми і здоров’я людей.