
книги из ГПНТБ / Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник
..pdfСток растворенных веществ
Приток (д. Теребуты)
Ингредиент |
всего |
зима |
весла |
лето |
осень |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
за год, |
|
|
|
0/ |
|
|
|
|
|
т |
т |
% |
т |
т |
% |
т |
% |
|
|
/0 |
||||||||
0 2 растворенный |
1995 |
344 |
17 |
462 |
23 |
497 |
25 |
692 |
35 |
Органическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вещество |
12864 |
1889 |
15 |
4688 |
36 |
3237 |
25 |
3050 |
24 |
Азот: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аммонийный |
3576 |
632 |
18 |
1526 |
43 |
806 |
23 |
612 |
16 |
нитратный |
565 |
104 |
19 |
148 |
26 |
183 |
32 |
130 |
23 |
Фосфор мппе- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ральнып раст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воренный |
227 |
49 |
21 |
68 |
30 |
54 |
2-1 |
56 |
25 |
Железо раство- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ренное |
634 |
79 |
12 |
170 |
27 |
63 |
10 |
322 |
51 |
|
|
|
|
|
|
|
Водный сток, |
||
|
5S8 |
92 |
16 |
196 |
33 |
1-12 |
24 |
158 |
27 |
Величина pH воды реки выше водохранилища со ставляла 6,9—7,8, ниже — 7,2—8,5. Наименьшие значе ния приходятся на подледный период, максимальные —
на период наиболее интенсивного фотосинтеза (см рис. 1).
. Биогенные элементы. Содержание аммонийного азо та на обоих участках реки очень высокое. В створе Теребут его концентрация колебалась в пределах 1,65— 10,37 MaN/л. Максимальные величины наблюдались в пе риод ледостава, когда в условиях почти полного отсутст вия кислорода тормозятся процессы нитрификации. При ток аммонийного азота в водохранилище зимой составлял 18% годового, сток в нижний бьеф — 27%.
В свободное от льда время, особенно в период высоких
температур, концентрация NH4 в воде нижнего участка ре ки значительно меньше (0,27 — 3,37 MaN/л), чем верхнего (1,65 9,52 MaN/л), за счет интенсивного развития процес сов нитрификации в водохранилище в этот период (рис. 2).
Годовой сток аммонийного азота в нижний бьеф водохранилища сократился на 41% от притока.
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
в р. Свислочи, |
1972 |
г. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сток (нижний бьеф) |
|
|
|
|
||
всего за год, |
зима |
|
весна |
лето |
|
осень |
|||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
т |
т |
|
% |
т |
% |
т |
% |
т |
% |
|
|
||||||||
4223 |
494 |
|
12 |
1335 |
32 |
963 |
23 |
1431 |
34 |
11641 |
2021 |
|
17 |
4199 |
36 |
2578 |
22 |
2858 |
25 |
2155 |
576 |
|
27 |
773 |
37 |
309 |
14 |
497 |
. 21 |
2108 |
278 |
|
13 |
1107 |
52 |
101 |
5 |
617 |
30 |
89 |
19 |
|
21 |
31 |
34 |
19 |
22 |
20 |
23 |
413 |
82 |
|
20 |
142 |
34 |
57 |
14 |
132 |
32 |
10йм 3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
604 |
95 |
I |
16 |
198 |
33 |
141 |
23 |
I ,70 |
28 |
Динамика нитратного азота в воде р. Свислочи пока |
|||||||||
зывает (см. |
рис. 2), что наибольшие изменения в содер |
жании его на обоих участках реки происходят в период открытого русла, причем наибольшие концентрации на блюдались в теплый период года.
В створе Теребуты количество ЫОг составляло 0,11 —
0,37 |
MaN/л, |
в нижнем бьефе водохранилища — 0,18 — |
|
0,38 |
MaN/л. В |
подледный период содержание |
нитритов в |
каждом из участков реки было незначительным |
либо сни |
жалось до аналитического нуля, так как в^ это время из-за отсутствия кислорода процессы дальнейшей минерализации (нитрификация) идти не могут и возможен обратный про цесс— денитрификация.
В период ледостава содержание NO3 на каждом из участков реки снижалось до аналитического нуля. Вес ной и осенью в нижнем бьефе водохранилища его содер
жание резко возрастает до 6— 10 ма N/л.
В створе Теребуты количество нитратов в этот пери од изменялось от 1,4 до 2,7 MaN/л. Приток нитратного азота в водохранилище весной составлял 26% годового,
20 |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
|
Изменения в стоке растворенных веществ |
в р. |
Свислочн, 1972 г. |
||||||||||
|
Всего за |
год |
|
Зима |
|
Весна |
|
|
Лето |
|
Осень |
|
Ингредиент |
|
|
( Х Н - П ) |
(III—V) |
(VI—VIII) |
(IX —XI) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 % |
|
« 1 % |
т |
% т |
% т |
% |
|||||
0 2 раство |
|
|
+ |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ренный |
+2228 |
112 |
44 |
+873 |
189 +466 |
94 |
+739 |
107 |
||||
Органическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вещество |
—1208 |
10 |
+ |
132 |
7 |
—489 |
10 —659 |
20 |
— 192 |
6 |
||
Азот: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аммоний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный |
— 1421 |
41 |
— 56 |
9 |
—753 |
49 —497 |
62 |
— 115 |
19 |
|||
’ нитратный |
+ 1538 272 |
+174 |
169 |
+959 |
648 - |
82 |
45 |
+487 |
375 |
|||
Фосфор ми |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
неральный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
растворен |
—137 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ный |
61 |
— 30 |
62 |
— 37 |
55 —35,5 |
64 |
- 3 5 ,7 |
63 |
||||
Железо раст |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воренное |
—221 |
35 |
+ |
з |
3 |
— 28 |
16 — 6,0 |
10 —190 |
59 |
|||
|
|
|
Водный сток, 106 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
16 |
з |
+ 3 | 4 | + 2 |
1 |
|
- 1 |
0 + 12 8 |
осенью — 23%, сток из водохранилища — соответствен но 52 и 30% (см. табл. 1). Сток из водохранилища в эти сезоны превышал приток весной в 6,5, осенью — в 3,8 раза.
Втеплое время года.концентрация нитратного азота
внижнем бьефе значительно снижается в результате потребления его фитопланктоном, который интенсивно развивается в водохранилище в этот период. Сток ни
тратов составлял 5% |
годового, приток — 32% |
(см. |
||
табл. |
1). Годовой сток нитратного азота из |
водохрани |
||
лища |
примерно в 3 раза превышал его |
приток |
(см. |
|
табл. |
2). |
|
|
|
Динамика минерального фосфора в створе Теребуты |
||||
показывает (рис. 3), |
что определенной закономерности |
в распределении концентраций по сезонам года не на блюдалось. Колебания в его содержании очень большие (0,12— 1,45 мгР/л), в основном это растворенный фос фор (0— 29 мгР/л).
В нижнем бьефе водохранилища концентрация фос фатов 0,3—0,9 мгР/л (общий) и 0—0,73 мгР/л (раство-
22
ог,нс/л
Рис. 1. Сезонная динамика pH и растворенного кислорода в воде р. Свислочи: 1 — д. Теребуты; 2 — нижний бйеф
Ofl
0,3
№'2,МПЦЛ
N0'3lNHb,»r Н/л
Рис. 2. Сезонная динамика минеральных форм азота в воде р. Свислочи: 1 — NH4 ; 3 — N 03 5 — NO, (д. Теребуты); 2 — NH4; 4 — N 03; 6 — NO 2 (нижний бьеф)
Рис. 3. Сезонная динамика минерального фосфора в воде р. Свислочи: 1 — Р 04 общин; 2 — Р 0 4 растворен-
ный (д. Теребуты); 3—Р 0 4’ общий; 4 — Р 0 4” растворенный (нижний бьеф)
репный), максимальные величины наблюдались в конце подледного периода (февраль—март). Во время весен него паводка содержание растворенных фосфатов сни жалось до аналитического нуля или не превышало сотых долей мг/л, что обусловлено притоком талых вод, со держащих небольшое количество фосфатов.
Годовой сток растворенных фосфатов в реку под влиянием водохранилища снизился на 61,%, что, веро ятно, связано с переходом их в донные отложения (см.
табл. 1, 2).
Рис. 4. Сезонная динамика растворенного железа в воде р. Свнслочн: 1 — д. Теребуты; 2 — нижний бьеф
Воды Свислочн в течение всего года несут в Осиповичское водохранилище большое количество растворен ного железа (0,82—2,44 мг/л), в редких случаях сни жаясь до 0,20—0,54 мг/л. Наибольшее количество его приходит в водохранилище весной и осенью. Определен ной закономерности в распределении концентраций рас
творенного железа по |
сезонам года не наблюдается |
(рис. 4). |
|
В воде нижнего бьефа водохранилища концентрация |
|
растворенного-железа |
составляла 0,20— 1,75 мг/л. Более |
высокие значения наблюдались в 1знмне-весенний период
(1— 1,75 мг/л), |
осенью количество растворенного желе |
за значительно |
снижается (0,20—0,60 мг/л), что связа |
но, вероятно, с переходом его в донные отложения водо хранилища в виде гидроокиси при значительном насы щении воды кислородом и высоким pH, а также за счет потребления фитопланктоном (см. рис. 4). Годовой сток
26
его из водохранилища сократился на 35%. Максималь-- ное сокращение (на 60%) отмечено в вегетационный пе риод.
Органическое вещество. Динамика бихроматной и перманганатной окисляемое™ на каждом из участков реки представлена на рис. 5. Определенная закономер ность в распределении органического вещества по сезо нам не наблюдалась.
Бихроматная окисляемость воды в створе Теребуты за весь период наблюдений выражалась величиной 21—
Рис. 5.- Сезонная динамика перманганатной и бихроматной окисляемости в воде р. Свнслочп: 1 — ПО; 2 — БО (д. Теребуты); 3 — ПО; 4 — БО (нижний бьеф)
45'мгО/л, иерманганатная — 6,8—23,4 мгО/л. Отноше ние ПО : БО составляло 21—74%. В нижнем бьефе водо хранилища содержание органических веществ было не сколько ниже. Бихроматная окисляемость изменялась от 19,5 до 40 мгО/л, перманганатная — 8—20 мгО/л, отно шение ПО : БО составляло 24—58%- В период открыто го русла, когда в водохранилище создаются наиболее благоприятные условия для процессов самоочищения, содержание органических веществ несколько снижается.
Таким образом, процессы самоочищения в.Осиповичском водохранилище наиболее интенсивно протекают в период открытого русла, когда в результате фотосинтеза и ветрового перемешивания вода значительно обогаща ется растворенным кислородом, стимулирующим эти
?7
процессы, в результате чего годовой сток органического вещества сократился по сравнению с притоком на 10%, азота аммонийного — на 41, растворенных фосфатов — на 61, железа растворенного — на 35%. Годовой сток нитратного азота увеличился примерно в 3 раза.
Литература
1. |
А л е к и н О. |
А. Основы.гидрохимии. Л., 1970. |
|
2. |
А л е к и н О. |
А., Б р а ж н и к о в а |
Л. В. Сток растворенных |
веществ с территории СССР. М., 1964. |
|
||
3. |
К а п л п н В. |
Т., Фе с ей ко Н. Г. |
Загрязнение и самоочище |
ние водоемов. Гидрохимические материалы, т. XV. Л., 1967. |
|||
4. |
С к о п и н ц е в Б. А. О соотношении между кислородом окнс- |
ляемостн, органическим углеродом и общим содержанием органиче
ского вещества в природных водах. Гидрохимические материалы т. XVIII. М., 1950.
А. Г. КУДРЯШОВА
(Белорусский политехнический институт)
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВПК ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД
/^/\ААЛЛЛЛАЛАЛАЛЛАЛАЛЛАЛАЛАЛАЛЛЛЛАЛАЛЛЛЛЛЛЛ/'^Л«Л<ЛАЛАЛАЛЛЛЛЛЛААЛЛЛЛАЛ
Процесс биохимического потребления кислорода (БПК) в воде по природе своей является случайным,-за висящим от большого числа различных и, как правило, ие поддающихся точной количественной и качественной оценке факторов. В силу этого практически невозможно, однозначное определение причинно-следственных связей, характеризующих развитие процесса. Изменчивость ве личины ВПК — одного из основных показателей состоя ния водоема и пригодности его в качестве источника водоснабжения — обусловлена как сложностью окисли тельно-восстановительных процессов при химических и биохимических превращениях органического вещества в водоеме, так и существенным влиянием внешних факто ров — метеорологических условий, гидрологического ре жима водоема, изменениями в количестве и составе за-
•грязнений, поступающих в водоемы с хозяйственно-бы товыми и промышленными сточными водами, и т. д.
Неизбежны некоторые отклонения и случайные ошибки при опытных определениях БПК даже при са мой тщательной постановке эксперимента.
При изучении 'подобных «плохо организованных си стем» используются методы сглаживания, аппроксима ции в некоторой ограниченной области эмпирических за висимостей с помощью математических функций, вклю чающих подходящие переменные. Исследование такой сглаженной функции, как правило, позволяет больше узнать о рассматриваемой «истинной» зависимости н оценить отдельные и совместные эффекты изменения переменных.
29
Примером такой аппроксимации является |
широко |
распространенное уравнение [1, 3, 6, 9, 10, 12] |
|
БПК, = БПКп(1 - Ю - *0 , |
(1) |
где БПКг н БПКП — количество кислорода, потреблен ное соответственно за время t и к концу реакции биохи мического окисления; k — константа, характеризующая скорость процесса.
Однако, как неоднократно отмечалось |
в |
различных |
|||
работах (например, |
[9]) п как |
показал |
анализ |
резуль |
|
татов собственных наблюдений |
[7], зависимость |
(1) з |
|||
ряде случаев дает |
результаты, |
заметно |
отличающиеся |
||
от полученных опытным путем. |
|
|
|
|
|
В связи с этим была, предпринята попытка, |
используя |
данные определений БПК при различных сроках экспо зиции, а также данные по некоторым другим характе ристикам качества воды, подобрать математические за висимости, более близко аппроксимирующие результаты опытов и охватывающие большее число воздействую щих факторов. Учитывая случайный характер процесса биохимического потребления кислорода, в работе ис пользовались методы регрессивного анализа н статисти ческой оценки результатов [5]. Основные расчеты вы полнялись на ЭЦВМ «Напри» и «Мннск-22». Работа включала три основных этапа:
1) опытное определение параметров, характеризую щих процесс биохимического потребления кислорода, с использованием методов планирования эксперимента;
2)регрессивный анализ статистической зависимости величины БПК от времени экспозиции проб воды;
3)анализ влияния различных факторов на скорость биохимического потребления кислорода.
Постановка эксперимента по оценке качества воды. При проведении экспериментов ставилась задача опре деления характеристик процесса биохимического по
требления кислорода, а также выделения и оценки доми нирующих. факторов. Исследование качества воды яв ляется типичным случаем, когда эксперимент ведет природа, а исследователю приходится оставаться в роли пассивного наблюдателя, т. е. ограничиваться пассивным экспериментом [8]. Это очевидное положение наложило свой отпечаток на методику планирования эксперимен тов. Программа эксперимента была составлена так, чтсц