Контроль качества воды. Учебное пособие для магистрантов направления подготовки 08.04.01 «Современные методы очистки природных и сточных вод»

Все водоемы, расположенные в черте города, относятся к категории коммунально – бытового водопользования.

Нормы качества воды, предельно-допустимые концентрации (ПДК)

загрязняющих веществ и класс их опасности приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. – Нормы качества воды, предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ и класс их опасности.

31

Когда в воду попадают электролиты, они диссоциируют на ионы, а

именно:

NiSO4 → Ni2+ + SO42-.

Следовательно, в воде будет два компонента, Ni 2+ и SO42-, а не один. Аналогично: NН4NО3 → NН 4+ + NО 3-;

СuSO4·5H2O→ Сu++ + SO 4-- + 5H2O

FeSO4 · 7H2O → Fe++ + SO 4--- + 7H2O

Hg(NО3)2·H2O→ Hg ++ + 2 NО -3+ H2O.

3.3. Формализованный суммарный показатель химического

загрязнения воды (ПХЗ-10)

Для совокупной оценки опасных уровней загрязнения водных объектов при выделении зон чрезвычайной экологической ситуации и экологического бедствия используется формализованный суммарный показатель химического загрязнения (ПХЗ-10). Этот показатель особенно важен для территорий, где загрязнение химическими веществами наблюдается сразу по нескольким веществам, каждая из которых многократно превышает допустимый уровень (ПДК).

Расчет проводится по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК, по следующей формуле:

ПХЗ-10 = (С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 + С3 / ПДК3 + ... + С10 / ПДК10), (4) где: ПДК – рыбохозяйственные предельно допустимые концентрации, мг /

л; С – концентрация химических веществ в воде, мг / л.

При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым уровень загрязнения воды определяется как их «отсутствие», отношение С

/ ПДК условно принимается равным 1. Для установления ПХЗ-10

рекомендуется проводить анализ воды по максимально возможным числам показателей.

32

Таблица 3.2. – Критерии оценки степени химического загрязнения

поверхностных вод.

33

Продолжение таблицы 3.2.

3.4.Индекс загрязнения воды (ИЗВ)

Сего помощью сравнивают водные объекты между собой,

характеризуют изменения качества воды. Это - сумма нормированных по ПДК значений концентраций шести главных поллютантов: как обязательных - БПК5 и растворенный кислород, а также четыре ингредиента с максимальным значением.

Также используются дополнительные характеристики водных объектов включены показатели, учитывающие способность загрязняющих веществ накапливаться в донных отложениях (КДА) и гидробионтах (Кн).

Определение КДА (коэффициент донной аккумуляции):

34

где Сдо – концентрация в донных отложениях; Свода - концентрация в воде.

Определение Кн (коэффициент накопления в гидробионтах):

где Сгидробионт – концентрация в гидробионтах; Сводаконцентрация в воде.

35

Тема 4. ОТБОР ПРОБ ВОДЫ

4.1.Типы проб.

4.2.Отбор проб воды: виды, способы и устройства.

4.3.Подготовка проб воды к хранению и транспортированию.

4.1. Типы проб

Проба воды – определённый объём воды, отобранный для исследования её состава и свойств.

Цель отбора проб – получение дискретной пробы, отражающей качество исследуемой воды. Отбор проб проводят для:

-исследования качества воды для принятия корректирующих мер при обнаружении изменений кратковременного характера;

-исследования качества воды для установления долгосрочного характера;

-определения состава и свойств воды по показателям,

регламентированным в нормативных документах;

- идентификации источников загрязнения водного объекта.

Точечная проба воды – проба воды, получаемая однократным отбором необходимого объёма воды в точке отбора проб. Область применения: поток воды неоднороден; значения определяемых показателей не постоянны; использование составной пробы делает неясными различия между отдельными пробами; при исследовании возможного наличия загрязнения или для определения времени его появления, а также при проведении обширной программы отбора проб.

Точечные пробы предпочтительнее, если цель программы отбора проб – оценить качество воды по отношению к нормативам содержания (ПДК)

показателей в воде, установленных в нормативных документах, а также рекомендуется для определения неустойчивых показателей (концентрация

36

растворённых газов, остаточного хлора, растворимых сульфидов и др.)

Периодические пробы:

-времязависящие: за фиксированное время (используя устройство отсчёта времени начала и окончания отбора) в каждую ёмкость для отбора проб отбирается один и тот же установленный объём (пробы отбирают в одну или более ёмкостей);

-потокозависящие: пробы различных объёмов берутся за постоянные интервалы времени, объём зависит от потока (метод отбора применяют, если изменения в составе воды и скорость потока не взаимосвязаны);

-объёмозависящие: для каждой единицы объёма потока воды проба берётся независимо от времени (метод отбора применяют, если изменения

всоставе воды и скорость потока не взаимосвязаны).

Непрерывный отбор:

-при постоянной скорости потока: пробы позволяют получить все сведения о показателях воды за период отбора проб, но во многих случаях не обеспечивают информацией о различиях в концентрациях определяемых показателей;

-при непостоянной скорости потока: пробы отбирают пропорционально потоку воды. Метод используют при определении состава большого объёма воды. Это наиболее точный метод отбора проб проточной воды, если скорость потока и концентрация определяемых показателей изменяются значительно.

Отбор проб сериями:

-пробы глубинного профиля: серия проб воды, отобранных на различных глубинах исследуемой воды в конкретном месте;

-пробы профиля площади: серия проб воды, отобранных на определённой глубине исследуемой воды в различных местах.

Составная проба – две или более проб воды или их частей,

смешиваемых в заданных пропорциях. Может быть получена вручную или

37

автоматически независимо от метода отбора проб (например, непрерывно взятые пробы могут быть соединены вместе для получения составных проб). Составные пробы применяют в случаях, когда требуются усреднённые данные о составе воды.

Пробы большого объёма – это пробы объёмом от 50 дм3 до нескольких кубических метров.

При исследовании качества воды необходимы данные о концентрации веществ в пробах, отобранных в определённом месте или в течение определённого промежутка времени. В зависимости от этого различают простую (точечную, единичную, разовую) и смешанную

(объединенную, составную, среднюю) пробы.

Простая проба характеризует состав воды в данное время в данном месте. Её получают однократным отбором требуемого количества воды.

Простые пробы используют в тех случаях, когда вода неоднородна,

значения параметров непостоянны и применение смешанной пробы стирает различия между отдельными пробами вследствие реакций веществ друг с другом. Простые пробы необходимы для определения содержания нестойких компонентов (растворённые газы, растворённые сульфиды и т.д.).

Смешанная проба характеризует средний состав воды за определённый промежуток времени в определённом объёме. Её получают смешиванием простых проб, взятых одновременно в различных местах водного объекта (усреднение по объёму) или в одном и том же месте через определённые промежутки времени (усреднение по времени).

Для мониторинга качества воды обычно используются серии простых проб, но можно использовать и смешанные пробы. Объём отбираемой пробы зависит от вида и числа определяемых компонентов, их концентрации в водном объекте, применяемого метода определения. Для поверхностных вод этот объём обычно составляет 1 -5 л.

38

В зависимости от вида водного объекта отбор проб воды может быть следующим:

-из открытого водоёма;

-из открытого водотока;

-из трубопровода;

-атмосферных осадков;

-подземных вод.

Каждый вид отбора проб имеет свои особенности. Наиболее часто используют первые два вида отбора проб.

4.2. Отбор проб воды: виды, способы и устройства

При периодическом отборе пробы отбирают в определённые промежутки времени (с использованием хронометра). Регулярный отбор проб проводят с целью получения информации о пространственно-

временных характеристиках состава и свойств воды. Нерегулярный отбор проб проводят при необходимости определения возможных или ожидаемых изменений характеристик состава и свойств воды (при аварийных ситуациях, залповых выбросах загрязняющих веществ и т.д.).

Выбор технических средств при отборе проб определяется местными условиями. Способы отбора проб: отбор проб с мостов; с судов; в районе брода; с берега; с использованием канатных переправ; с вертолета; из резервуара; при контроле стабильности технологических процессов водоподготовки; при контроле обеззараживания; из распределительной сети; из крана потребителя; воды, используемой для приготовления пищевых продуктов и напитков; для проведения химико-аналитического и радиологического контроля качества воды. Наиболее распространены пробоотборники (батометры).

39

4.3. Подготовка проб воды к хранению и транспортированию

Показатели загрязнения, изменяющиеся за небольшой промежуток времени (например, температура, pH, растворённый кислород),

необходимо определять на месте отбора, непосредственно после отбора пробы.

Одним из эффективных и широко применяемых способов хранения проб является их охлаждение и замораживание. Охлаждение рекомендуется проводить до температуры 2,5 °С, хранить пробы следует в темноте.

Для хранения проб воды наиболее приемлемо консервирование.

Универсального консервирующего вещества не существует. Чаще всего для этой цели используют кислоты, щёлочи или органические растворители, применяемые в дальнейшем в качестве экстрагентов.

Транспортирование проб должно осуществляться в специальной таре, исключающей возможность их разлива и боя сосудов. Для этой цели следует использовать деревянные ящики с ячейками для каждой пробы и мягкий материал для прокладок. Транспортирование проб следует проводить в возможно более короткие сроки.

40