Реферат: В. Г. Клименко > Н. В. Петрова Оцінка якості води р. Харків

Міністерство освіти та науки, молоді і спорту України

Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна


В.Г. Клименко

Н.В. Петрова


Оцінка якості води р. Харків


Методичний посібник


Харків 2011

УДК 556.5(075.8)

ББК 26.22я73

К 49


Затверджено на засіданні Вченої ради геолого-географічного факультету

Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна

(протокол № 8 від 25 травня 2011 р.)


Рецензенти:

декан екологічного факультету, доцент, к.геогр.н. - Тітенко А. В.

декан геолого-географічного факультету, професор, д.геогр.н.- Пересадько В.А.



К 49

Клименко В.Г., Петрова Н.В. Оцінка якості води р. Харків: Методичний посібник для студентів. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2011. - 58 с.


У методичному посібнику подані методики і принципи оцінки якості води р.Харків. Посібник рекомендується для студентів, які вивчають спецкурс «Екологічна оцінка природних ресурсів України».


УДК 556.5(075.8)

ББК 26.22я73


© Харківський національний університет

імені В.Н. Каразіна, 2011

© Клименко В.Г., 2011

© Петрова Н.В., 2011

ЗМІСТ


ВСТУП…………………………………………………………………………...

4

1. Якість поверхневих вод……………………………….…………….

5

Загальні властивості води…………….………………………….......

5

Забруднюючі речовини органічного походження……………….….

15

Біогенні компоненти і забруднюючі речовини неорганічного

походження………………………..……………………………………..…


23

^ МЕТОДИ ОЦІНКИ ЯКОСТІ ВОДИ…………………………………………

38

2.1.Екологічна оцінка якості поверхневих вод…………………………...

38

2.2.Оцінка якості води за ІЗВ………………………………………………

42

2.3. Оцінка якості води у р. Харків………………………..........................

45

^ СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ………………………………………………………...

55



ВСТУП


Будь-який водний потік, зв’язаний з навколишнім середовищем і на нього впливають умови формування поверхневого стоку води, різноманітні природні умови, промисловість, сільське господарство, комунальне господарство, транспорт, господарська діяльність людини. Все це спричиняє появу в річках речовин-забруднювачів, які погіршують якість води.

Якість води – характеристика складу і властивостей води як компонентна водної екосистеми і життєвого середовища гідробіонтів, а також у контексті придатності її для водокористування. В Україні окреслились два істотно різні розуміння якості води у природних водних об’єктах:

екологічне розуміння якості води ґрунтується на тому, що природна поверхнева вода є найважливішою складовою водних екосистем, а її якість є результатом функціонування; вода водотоків є єдиним можливим середовищем життя водяних рослин і тварин;

водогосподарське розуміння якості води – це характеристика водного ресурсу для господарства, згідною з якою він є придатним або непридатним за своїм складом і властивостями для різних видів водокористування і водоспоживання.

Якість поверхневих вод визначається за багатьма показниками і різними методиками. Найбільш вживаним є дослідження якості води за такими показниками: запах, мінералізація, прозорість, жорсткість, температура, завислі речовини, показник рН, розчинний кисень, наявність іонів магнію, натрію, кальцію, хлору, сульфатів, сірчаного водню – ця група показників називається загальними властивостями води. До другої групи, так званих забруднюючих речовин органічного походження, відносяться: колірність, перманганентне окислення, БСК5, БСК повне, трефлан, феноли, смоли, нафтопродукти, СПАР, ДДТ. До третьої групи показників забруднення відносяться біогенні компоненти і забруднюючі речовини неорганічного походження: азот амонійний, азот нітритний, азот нітратний, фосфати, кремній, марганець, іони заліза, міді, цинку і хрому.

Якість поверхневих вод




Загальні властивості води

Запах води визивають летучі речовини, які потрапляють у воду в результаті процесів життєдіяльності водних організмів, при біохімічному розкладі органічних речовин в аеробних і анаеробних умовах, при хімічній взаємодії компонентів, які містяться у водоймі, а також зі стічними водами підприємств хімічної, металургійної, нафтопереробної, харчової та інших галузей промисловості і при обробці води.

Для водойм господарсько-питного призначення запах не повинен перевищувати двох балів. Запахи поділяють на дві групи: природного (табл. 1.1) та штучного (бензиновий, камфорний, хлорний тощо) походження. Інтенсивність запаху оцінюють при 20º і 60ºС за 6-бальною шкалою (табл.1.2).

Таблиця 1.1

Класифікація природних запахів води

Характер запаху

Природна ознака запаху

Запашний

квітковий, огірковий

Болотний

мулистий

Гнильний

стічних вод, фекальний

Дерев’янистий

деревної кори, мокрих трісок

Землистий

свіжозораної ріллі, прілий

Пліснявий

застояний, затхлий

Рибний

риби, риб’ячого жиру

Сірководневий

зіпсутих яєць

Трав’янистий

скошеної трави, сіна

Невизначений

не підходить до жодної з цих ознак


Смак і присмак. Розрізняють чотири види смаку: солоний, гіркий, кислий і солодкий. Інші смакові відчуття називають присмаками: хлорний, металевий, рибний та ін. Інтенсивність смаків і присмаків визначають за шестибальною шкалою. Характер та інтенсивність смаку й присмаку визначають таким чином: упевнившись, що вода не містить інфекційних мікробів, у рот беруть 10-15 мл води, тримають кілька секунд, не ковтаючи. Солоний смак води зумовлений

Таблиця 1.2

Шкала інтенсивності запахів води, бали

Бал

Інтенсивність запаху

Якісна характеристика

0

Відсутній

відсутній відчутний запах

1

Дуже малопомітний

запах не піддається виявленню споживачем, але визначається досвідченим спеціалістом

2

Малопомітний

запах не привертає уваги споживача, але вловлюється, якщо на нього звернути увагу

3

Помітний

запах легко виявляється і дає привід обережно ставитися до такої води

4

Виразний

запах привертає увагу й робить воду непридатною для пиття

5

Різкий

запах настільки відчутний, що вода є непридатною для пиття


переважно присутністю у ній хлориду натрію, гіркий – сульфату, кислий – надлишком розчиненої вуглекислоти (мінеральні води).

Для водойм господарсько-питного призначення смак і присмак не повинні перевищувати двох балів.

^ Мінералізація води – сумарний кількісний показник вмісту розчинених у воді речовин, виражається в мг/дм3 (до 1000 мг/дм3) і в проміле (тисячна частка) – ‰ (понад 1000 мг/дм3), а також в г/л.

Розрізняють природну (в різних геологічних регіонах внаслідок різної розчинності мінералів) і штучну (стічні води та міські зливові стоки та ін.) мінералізацію води. За ступенем мінералізації усі природні води поділяються на чотири групи: прісні, з загальною мінералізацією до 1 г/дм3; солонуваті – 1-10 г/дм3; солоні – 10-50 г/дм3; ропа – понад 50 г/дм3.

Прозорість. Прозорість води обумовлена її кольором або мутністю, тобто вмістом в ній різних органічних і мінеральних речовин. Воду в залежності від ступеню прозорості умовно поділяють на:

прозору;

мутну;

дуже мутну.

Ослаблення в каламутній воді інтенсивності світла з глибиною, призводить до більшого поглинання сонячної енергії поблизу поверхні. Поява більш теплої води в поверхні зменшує перенос кисню з повітря у воду, знижує щільність води, стабілізує стратифікацію. Зменшення потоку світла також знижує ефективність фотосинтезу і біологічної продуктивності водойми.

Визначення прозорості води - обов'язковий компонент програм спостережень за станом водних об'єктів. Збільшення кількості грубодисперсних домішок і каламутності характерно для забруднених і евтрофних водойм.

Мірою прозорості виступає висота стовпа води, при якій можна спостерігати білу пластину певних розмірів, яку опускають у водойму, або розрізняти на білому папері шрифт також певного розміру і типу.

Результати указують в сантиметрах, відмічає при цьому спосіб вимірювання.

Жорсткість (твердість) води зумовлюється вмістом у ній розчинених солей кальцію та магнію, які вимиваються з гірських порід (вапняків, доломітів). Розрізняють кальцієву жорсткість, спричинену солями і кислотами кальцію і магнієву – солями і кислотами магнію. Жорсткість води поділяють на карбонатну жорсткість – концентрацію у воді гідрокарбонатних (і карбонатних при рН понад 8.3) солей кальцію і магнію та некарбонатну жорсткість – концентрацію у воді кальцієвих і магнієвих солей сильних кислот. При тривалому кип’ятінні з води виділяється діоксин вуглецю і випадає осад, який складається з карбонату кальцію; жорсткість при цьому зменшується. Жорсткість води у гідрохімії виражають у мілімолях кількості речовини-еквівалента кальцію і магнію в 1 дм3 води: 1 ммоль/дм3. Жорсткість води відповідає 20.04 мг Са2+/дм3 або 12.16 мг Mg2+/дм3. Залежно від загальної жорсткості розрізняють воду: м’яку – менше 4 ммоль/дм3, середньої жорсткості – 4-8 ммоль/дм3, жорстку – 8-12 ммоль/дм3, дуже жорстку – більше 12 ммоль/дм3.

Жорсткість природних вод коливається у широких межах, змінюючись за сезонами року. В поверхневих водах жорсткість, як і мінералізація, найбільших значень досягає взимку, найменших – у період весняної повені.

Температура води - параметр, що визначає тепловий стан води. Температура води є важливою характеристикою, яка в значній мірі визначає швидкість, а іноді и напрямок зміни її якості. Температура води - важливий фактор, який впливає на фізичні, хімічні, біохімічні і біологічні процеси, які відбуваються у водоймі, і від якого в значній мірі залежить кисневий режим, інтенсивність процесів самоочищення і т.д.

Значення температури використовують для вирахування ступені насичення води киснем, різних форм лужності, стану карбонатно-кальцієвої системи, при багатьох гідрохімічних, гідробіологічних, особливо лімнологічних дослідженнях, при вивченні теплових забруднень.

^ Завислі речовини – завислі у воді водойми частинки органічного (бактерії, планктон та його органічній рештки, частинки торфу, рослин) та неорганічного (піщані й мулисті частинки) походження. Можна назвати три головні джерела надходження завислих речовин у водні об’єкти:

природні джерела, які пов’язані з континентальною ерозією;

матеріал, що формується безпосередньо у водному об’єкті;

антропогенні джерела, що виникають у результаті людської діяльності.

Розрізняють такі завислі речовини: алохтонні – надходять з поверхневим стоком у водойми, переважають мінеральні частинки; автохтонні - утворюються у самій водоймі, складаються здебільшого з органічних частинок в озерах, з мінеральних – у водосховищах. Розмір завислих речовин – від частинок мікрона до кількох міліметрів. Кількість завислих речовин зростає навесні, внаслідок змиву з водозбору та влітку, внаслідок утворення органічних речовин; мінімум завислих речовин у водах взимку. З підвищенням концентрації завислих речовин (в г/м3 або мг/л) збільшується каламутність води. Завислі речовини, що надійшли у водойми поступово осідають і формують донні ґрунти і відклади.


Водневий показник рН . Вміст іонів водню (точніше, гідроксонію) у природних водах визначається в основному кількісним співвідношенням концентрацій вугільної кислоти та її іонів.

Н2СО3- ← H+ + HCO3-

Для зручності вираження вмісту водневих іонів був ведений розмір, що являє собою логарифм їхньої концентрації, узятий з оберненим знаком:

p = - lg[H+]. Для поверхневих вод, що містять невеликі кількості діоксиду вуглецю, характерна лужна реакція. Зміни pН тісно пов'язані з процесами фотосинтезу (через споживання CO2 водяною рослинністю). Джерелом іонів водню є також гумусові кислоти, що присутні в ґрунтах. Гідроліз солей важких металів відіграє роль у тих випадках, коли у воду потрапляють значні кількості сульфатів заліза, алюмінію, міді й інших металів:

Fe2+ + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+

Значення pН у річкових водах звичайно варіює в межах 6.5-8.5, в атмосферних осадах 4.6-6.1, у болотах 5.5-6.0, у морських водах 7.9-8.3. Концентрація іонів водню схильна до сезонних коливань. Зимою розмір pН для більшості річкових вод складає 6.8-7.4, улітку 7.4-8.2. pН природних вод визначається до деякої міри геологією водозбірного басейну [12 ]. Відповідно до вимог до складу і властивостей води водойм пунктів питного водокористування, води водяних об'єктів у зонах рекреації, а також води водойм рибогосподарського призначення розмір pН не повинний виходити за межі інтервалу значень 6.5-8.5[10].

pH води - один із найважливіших показників якості вод. Розмір концентрації іонів водню має велике значення для хімічних і біологічних процесів, що відбуваються в природних водах. Від розміру pН залежить розвиток і життєдіяльність водяних рослин, сталість різноманітних форм міграції елементів, агресивна дія води на метали і бетон. pН води також впливає на процеси перетворення різноманітних форм біогенних елементів, змінює токсичність забруднюючих речовин.

Природні води в залежності від рН раціонально поділяти на сім груп: сильно кислі води - рН < 3 (результат гідролізу солей важких металів (шахтні і рудні води)); кислі води - рН = 3.5 (надходження у воду вугільної кислоти, фульвокислот та інших органічних кислот у результаті розкладання органічних речовин; слабокислі води - рН = 5 - 6.5 (присутність гумусових кислот у ґрунті і болотних водах (води лісової зони); нейтральні води - рН = 6.5 - 7.5 - наявність у водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 ; слаболужні води - рН = 7.5 - 8.5 теж; лужні води рН = 8.5 - 9.5 присутність Na2CO.

Розчинний кисень. Кисень є одним з важливих розчинених газів, які постійно присутні у поверхневих водах, режим якого в значній мірі визначає хіміко-біологічний стан води.

Головним джерелом потрапляння кисню в поверхневі води є процеси абсорбції його їх атмосфери у результаті фотосинтетичної діяльності водних організмів. Абсорбція кисню з атмосфери проходе на поверхні водойми. Швидкість цього процесу збільшується зниженням температури, ступені насичення води киснем і збільшенням атмосферного тиску.

Споживання кисню у воді пов’язане з хімічними і біохімічними процесами окислення органічних і деяких неорганічних речовин, а також з диханням водних організмів. Швидкість споживання кисню збільшується з підвищенням температури, кількості бактерій і інших водних організмів і речовин, які підлягають хімічному і біохімічному окисленню.

Розчинний кисень в поверхневих водах знаходиться у вигляді молекул О2. Розчинність його зростає з підвищенням температури, мінералізації і тиску. Величину розчинності кисню при нормальному тиску називають нормальною концентрацією. Насичення води киснем, яке відповідає нормальній концентрації, дорівнює 100%. У випадку високої інтенсивності фотосинтезу вода може бути значно перенасичена киснем. При цьому частина його може переходити у газоподібну форму.

Вміст у поверхневих водах. У поверхневих водах вміст кисню може коливатися від 0 до 14 мг/дм3 і зазнавати значних сезонних і добових коливань. Добові коливання залежать від співвідношення інтенсивності процесів його і споживання і можуть сягати 2,5 мг/дм3 розчиненого кисню. В річкових водах найбільш високі концентрації спостерігаються звичайно восени, найбільш низькі - взимку, коли в результаті утворення льодового покриву припиняється постачання кисню з атмосфери.

Дефіцит кисню частіше спостерігається в евтрофних водоймах, а також у водоймах, які містять велику кількість забруднюючих і гумусових речовин.

Властивості, мета спостереження. Концентрація кисню визначає величину о.-в. потенціалу і в значній мірі напрямок і швидкість процесів хімічного і біохімічного окислення органічних і неорганічних сполук.

Кисневий режим глибоко впливає на життя водойми. Мінімальний вміст розчиненого кисню, який забезпечує нормальний розвиток риби, складає близько 5 мг О2/дм3. Зниження його до 2 мг/дм3 викликає масову загибель риби, несприятливо відчувається на їх стані і пересиченні води киснем.

Іони магнію. У поверхневі води надходить переважно внаслідок перебігу процесів хімічного вивітрювання, розчинення доломітів, мергелів, інших мінералів. Значні кількості магнію можуть надходити у водні об'єкти зі стічними водами металургійних, силікатних, текстильних підприємств.

У річкових водах вміст магнію зазвичай коливається від кількох до десятків міліграмів в 1 дм3.

Вміст магнію в поверхневих водах помітно коливається протягом року: максимальні концентрації спостерігаються в меженний період, мінімальні - в період повені. ГДКвр магнію становить 40 мг/дм3 [15].

Іони калію. Один з основних компонентів природних вод, джерелом його надходження в поверхневі води є геологічні породи (польовий шпат, слюда) і розчинні солі. Різноманітні розчинні сполуки калію утворю­ються також у результаті біологічних процесів, що відбуваються в корі вивітрювання та ґрунтах. Калій сорбується на часточках ґрунту, порід, донних відкладів, поглинається рослинами під час їх живлення і росту, тому він менш рухливий порівняно з натрієм. У зв'язку з цим вміст калію в природних водах, особливо поверхневих, нижчий, ніж натрію.

У природні води калій надходить також із побутовими і виробничими стічними водами, зі скидною водою з полів зрошування, поверхневим стоком із сільськогосподарських угідь.

Концентрація калію в річковій воді зазвичай не перевищує 18 мг/дм3. У підземних водах вона коливається від міліграмів до десятків грамів в 1 дм3 залежно від складу порід, глибини залягання підземних вод та інших гідрогеологічних умов [2, 20]. ГДКвр калію у воді становить 50 мг/дм3 [21].

Іон натрію. Один із головних компонентів природних вод, що визначає їх тип. Основним джерелом надходження натрію в поверхневі води є вивержені й осадові породи, самородні розчинні хлориди, сульфати і карбонати натрію. Велике значення мають також біологічні процеси, в результаті яких утворюються розчинні сполуки натрію. Крім цього, натрій надходить у природні води з побутовими й виробничими стічними водами, зі скидними водами з полів зрошування.

У поверхневих водах натрій мігрує переважно в розчиненому стані. Його концентрація в річкових водах коливається від 0,6 до 300 мг/дм3 залежно від фізико-географічних умов і геологічних особливостей басейнів водних об'єктів. У підземних водах вміст натрію змінюється від кількох міліграмів до десятків грамів в 1 дм3 залежно від складу водо-насичених порід, глибини залягання підземних вод, інших гідрогеоло­гічних умов [2, 20].

ГДКВ натрію у воді становить 200, ГДК — 120 мг/дм3 [21].

Іон кальцію. Головними джерелами надходження кальцію в поверхневі води є процеси хімічного вивітрювання та розчинення мінералів, переважно вапняків, доломітів, гіпсу, кальцієвмісних силікатів, інших осадових і метаморфічних порід:

СаСО3 + СО2 + Н2О ↔ Са(НСО3)2 ↔ Са2+ + 2НСО3-.

Розчиненню сприяють мікробіологічні процеси розкладання органічних речовин, що супроводжуються зниженням рН.

Значні кількості кальцію виносяться зі стічними водами силікатної, металургійної, хімічної промисловості та стоками із сільськогосподар­ських угідь, особливо в разі використання кальцієвмісних мінеральних добрив.

Характерною особливістю кальцію є його здатність утворювати в поверхневих водах доволі стійкі пересичені розчини СаСО3. Іонна форма (Са2+) характерна лише для слабо мінералізованих природних вод. Відомі досить стійкі комплексні сполуки кальцію з органічними речовинами, що містяться у воді. В деяких слабо мінералізованих забарвлених водах до 90-100 % іонів кальцію можуть бути зв'язані з гумусовими кислотами.

У річкових водах вміст кальцію рідко перевищує 1 г/дм3. Зазвичай його концентрації значно нижчі [20].

Концентрація кальцію в поверхневих водах помітно коливається протягом року; навесні вміст йонів кальцію підвищений, що пояснюється вилуженням розчинних солей кальцію з поверхневого шару ґрунтів і порід.

ГДКв кальцію у воді становить 180 мг/дм3.

Сульфати. Головним джерелом сульфатів у поверхневих водах є процеси хімічного вивітрювання і розчинення мінералів, які містять сірку, в основному гіпсу, а також окислення сульфідів і сірки.

Значні кількості сульфатів потрапляють у водойми у процесі відмирання організмів і окислення наземних і водних речовин рослинного і тваринного походження і з підземним стоком.

Сульфати виносяться зі стічними водами підприємств скляної, паперової, миловарної, текстильної промисловості, а також з побутовими стоками і водою сільськогосподарських угідь.

У природних умовах сульфати приймають активну участь у великому кругообігу сірки. При відсутності кисню (анаеробні умови) під дією бактерій останні відновлюються до сірководню.

У річкових водах і у воді прісних озер вміст сульфатів коливається від 5-10 до 60 мг SО42- /дм3, у дощових водах - від 1 до 10 мг SО42- /дм3.

Сульфати в основному переважають у водах з підвищеною мінералізацією (до 4-5 г/кг), які відносяться до сульфатного типу. Водойми з водою сульфатного типу розміщені головним чином у степовій зоні й займають 3-4% річкових басейнів території СНГ.

Підвищення вмісту сульфатів погіршує органолептичні властивості води і здійснює фізіологічний вплив на організм людини. Тому концентрація сульфатів у водах, які використовуються в цілях водопостачання, становить 100 мг SО42- /дм3. Дуже жорсткі вимоги по вмісту сульфатів пред’являються воді, оскільки в присутності кальцію сульфати утворюють міцний накип.

Хлорид-іон. Хлор, що міститься у воді у формі хлорнуватистої кислоти або гіпохлорит-іонів, вважають вільним, у формі моно- і дихлорамінів, трихлориду азоту - зв'язаним. Загальний хлор - це сумарний вміст вільного і зв'язаного хлору.

Вільний хлор часто застосовують для дезінфекції питної та стічних вод. У промисловості його використовують у процесах вибілювання паперу, виробництві вати, для знищення паразитів у холодильних ус­тановках тощо. Під час розчинення хлору у воді утворюються хлоридна та хлорнуватиста кислоти:

Сl2 + Н2О ↔ Н+ + Сl- + НСlO.

Залежно від рН, температури, кількості органічних домішок та амо­нійного азоту хлор може міститись у воді й в інших формах, зокрема гіпохлорит-іонів (ОСl-) і хлорамінів [14].

У річкових водах і водах прісних озер вміст хлоридів коливається від часток до десятків, сотень, а інколи й тисяч міліграмів на 1 дм3. У морських і підземних водах він значно вищий - аж до пересичених розчинів і розсолів.

Хлорид-аніони є переважними у високомінералізованих водах. Концентрація хлоридів у поверхневих водах протягом року помітно коливається відповідно до зміни загальної мінералізації води.

Первинними джерелами хлоридів є магматичні породи, до складу яких входять хлоровмісні мінерали (содаліт, хлорапатит тощо), соленосні відклади (переважно галіт). Значні кількості хлоридів надходять у воду внаслідок обміну з океаном через атмосферу, взаємодії атмосферних опадів із ґрунтами, особливо засоленими, у результаті вулканічних вивержень. Дедалі більший внесок роблять виробничі та побутові стічні води.

На відміну від сульфатних і карбонатних іонів хлориди не утворюють асоційованих іонних парів. Зі всіх аніонів хлориди характеризуються найбільшою міграційною здатністю, що пояснюється їх доброю розчинністю, слабкою здатністю до сорбції на суспензіях і споживан­ням водяними організмами. Підвищений вміст хлоридів погіршує смакові якості води, робить її малопридатною для питного водопостачання, обмежує використання для багатьох технічних і господарських цілей, зрошення сільськогосподарських угідь. Вміст у питній воді іонів натрію та хлоридів понад 250 мг/дм3 надає воді солоного смаку. Коливання концентрації хлоридів протягом доби може бути одним із критеріїв забрудненості водойми побутовими стічними водами [3, 20].

ГДКВ хлору становить 350, ГДКвр - 300 мг/дм3 [21].

^ Гідрокарбонати, карбонати, лужність. Більша частина (80%) поверхневих вод відноситься до гідрокарбонатного класу, тому що серед головних іонів в них переважають гідрокарбонати. Вмістом гідрокарбонатних іонів в значній мірі обумовлюється лужність води.

Лужність - це концентрація суми аніонів слабких кислот (головним чином вугільної кислоти), присутніх у водах, яка може бути визначена при проби сильної кислоти. Розрізняють три форми лужності:

вільну;

карбонатну;

загальну.

Загальна лужність обумовлена наявністю у воді аніонів слабких кислот органічного і неорганічного походження, а також гідроксильних іонів.

В незабруднених прісних водах карбонатна лужність нерідко настільки велика в порівнянні з лужністю, іншими аніонами, що її можна приймати рівною загальній лужності.


Забруднюючі речовини органічного походження

Колірність. Колірність поверхневих вод обумовлена головним чином наявністю гумусових речовин і сполук трьохвалентного заліза.

Розрізняють колір, обумовлений тільки розчиненими речовинами, і колір, який викликаний наявністю у воді розчинених колоїдних і завислих часток, співвідношення між якими в значній мірі визначаються величиною рН.

За одиницю колірності прийнята колірність розчину, який містить хлорплатінат калія (1мг + 1л) і хлорид кобальту. Результати визначення колірності виражають в градусах колірності.

^ Біохімічне споживання кисню (БСК). При зберіганні води в склянці із притертою пробкою в умовах повної темряви вміст розчиненого кисню в ній зменшується. Він втрачається в результаті життєдіяльності мікроорганізмів на окислювання наявної у воді органічної речовини й у першу чергу нестійкого (легкозасвоєного).

Останнє в природних водах представлено прижиттєвими виділеннями організмів і посмертних залишків, стійка органічна речовина представлена водорозчинним гумусом ґрунтового походження й утворюється при розпаді відмерлих організмів.

Якщо у воді присутні відновлені неорганічні сполуки, то вони також окислюються. Значним джерелом нестійкої органічної речовини можуть бути й стічні води, які потрапляють у водойми.

Зменшення, що спостерігається в аеробних умовах, розкритого кисню за певний проміжок часу називається біохімічним споживанням кисню (мгО2/дм3). Звичайно інкубація проводиться протягом 5 діб, у темряві при 20°С и позначається через БСК5. Це визначення дає відносне уявлення про вміст у воді легкоокислюючих органічних речовин.

У поверхневих водах величина БСК5 коливається звичайно в межах від 0,5 до 4 мгО2/дм3 і є під впливом сезонних і добових змін.

Сезонні коливання в основному залежать від зміни температури й від початкової концентрації розчиненого кисню. Вплив температури позначається через її вплив на швидкість процесу споживання, що збільшується в 2-3 рази при підвищенні температури на 10°С. Вплив початкової концентрації кисню на процес БПК5 пов'язаний з тим, що значна частина мікроорганізмів має свій певний кисневий оптимум для розвитку й для фізіологічної активності.

Добові коливання величин БСК також залежать від вихідної концентрації розчиненого кисню, яка може на протязі доби змінюється на 2,5 мг/дм3 залежно від співвідношення інтенсивності процесів його продукування й споживання.

Визначення БСК5 у поверхневих водах використовується з метою оцінки біохімічних рухливих органічних речовин, умов перебування гідробіонтів, і характеристики якості води.

Важливе використання величин БСК при контролюванні ефективної роботи очисних споруджень, що дозволяє визначити час витримування стічних вод перед випуском їх у природні водойми, швидкість аеріровання, об’єм і швидкість дозування для розвитку оптимальних біохімічних процесів і дає можливість визначити ступінь забруднення водних розчинів у будь-якій точці виробничої лінії в будь-який час.

Окиснюваність. Склад органічних речовин у поверхневих водах формується під впливом багатьох факторів. До числа найважливіших з них відносяться біохімічні процеси в середині водоймища, продуцирування й трансформації, надходження з інших водних об'єктів, з поверхневими й підземними стоками, з атмосферними опадами, а також із промисловими й господарсько-побутовими стоками.

Утворені у водоймі й потраплені до неї речовини досить різноманітні за своєю хімічною природою й властивостями, у тому числі по стійкості до впливу різних окислювачів. Співвідношення, які утримуються у воді легко- і важкоокиснюваних речовин значною мірою впливає на окиснюваність води в умовах того або іншого методу її визначення.

Значення окиснюваності поверхневих вод коливаються в межах від частин до десятків мг/дм3 залежно від загальної біологічної продуктивності водойм, ступеня його забруднення органічними речовинами й сполуками біогенних елементів, а також від впливу аллохтоних органічних речовин природного походження, які потрапили з боліт, торфовищ і т.д.

Так як ступінь окислювання присутніх у поверхневих водах органічних речовин біхроматів у міцному розчині сірчаної кислоти близький до 100%, величини біхроматної окиснюваності є для визначення їхнього сумарного змісту, які, вираховуються за формулою:

С= а·12:32

де, а - біхроматна окиснюваність.

Вміст органічної речовини знаходять, помноживши С на 2.

Величини перманганантної окиснюваності теж використають для оцінки вмісту органічних речовин. У середньому 1 мг кисню перманганантної окиснюваності приблизно відповідає 1 мг вуглецю. Однак для вод різних водойм це співвідношення може змінюватися досить сильно й даний показник варто використовувати лише при орієнтованих оцінках.

Величина відношення перманганантної окиснюваності до біхроматної дозволяє судити про природу органічної речовини води: у випадку переваги пофарбованих гумусо2.1.Екологічна оцінка якості поверхневих вод

Давайте розглянемо методику екологічної оцінки якості води. Ця методика є основою для встановлення і використання екологічних нормативів якості поверхневих вод суші та естуаріїв України з метою збереження та максимально можливого відновлення сприятливого природного або типового екологічного стану річок, водосховищ, озер, естуаріїв і каналів. Вона також визначає зміст і методи роботи щодо встановлення і використання екологічних нормативів різних показників якості води у водних об'єктах України, містить правила викладення і подання одержаних результатів.

При визначенні екологічних нормативів до уваги необхідно взяти регіональні особливості формування хімічного складу річкової води, оптимальні умови функціонування конкретних типів водних екосистем, гідрологічні характеристики річок досліджуваного району, аналіз ретроспективних даних якості води та динаміку змін водних екосистем.

Комплекс показників екологічної класифікації якості поверхневих вод включає загальні і специфічні показники. Загальні показники, до яких належать показники сольового складу і трофо-сапробності (еколого-санітарні), характеризують інгредієнти, величина яких може змінюватися під впливом господарської діяльності. Специфічні показники характеризують вміст у воді забруднюючих речовин токсичної і радіаційної дії.

Система оцінки якості води включає три блоки:

показники сольового складу;

трофо-сапробіологічні показники;

специфічні показники токсичної та радіаційної дії.

Оцінка сольового складу поверхневих вод передбачає:

1) Визначення галинності за величиною ступеня. Ця класифікація має три класи і сім підпорядкованих їй категорій якості води:

а) клас прісних вод (I) з двома категоріями - гіпогалинних (1) та олігогалинних (2) вод;

б) клас солонуватих вод (II) з трьома категоріями - -мезогалинних (3), -лизогалинних (4) і полігалинних (5) вод;

в) клас солоних вод (III) з двома категоріями - сугалинних (6) і ультрагалинних (7) вод.

2) Визначення класу, групи і типу вод за співвідношенням основних іонів. При цьому клас води визначається за переважаючими аніонами, група - за переважаючими катіонами, типи вод - за співвідношенням між іонами (в еквівалентах).

3) Оцінку якості прісних вод за вмістом компонентів сольового складу, що відбиває ступінь їх антропогенного забруднення хлоридами, сульфатами та іншими іонами. Класифікацію якості солонуватих -мезогалинних вод за критеріями забруднення компонентами сольового складу.

^ Класифікація якості поверхневих вод за трофо-сапробіологічними критеріями включає такі групи показників:

гідрофізичні - завислі речовини, прозорість;

гідрохімічні - концентрація іонів водню (рН), азот амонійний, азот нітритний, фосфор, фосфати, розчинений кисень, перманганатна та біхроматна окислюваність, біохімічне споживання кисню (БСК);

гідробіологічні - біомаса фітопланктону, індекс самоочищення- самозабруднення (А/R);

бактеорологічні - чисельність бактеріопланктону та сапрофітних бактерій;

біоіндикація сапробності - індекси сапробності за системами Пантле-Букка і Гуднайта-Уітлея.

^ Екологічна оцінка якості поверхневих вод суші України за специфічними показниками токсичної дії дається на підставі наявності й вмісту у воді таких інгредієнтів: ртуть, кадмій, мідь, цинк, свинець, хром, нікель, арсен, залізо, марганець, фториди, ціаніди, нафтопродукти, феноли (летючі), синтетичні поверхнево активні речовини, хлорорганічні та фосфорооргінічні пестициди. Оцінка по важких металах дається за їх загальним вмістом у воді.

Оцінка якості поверхневих вод за специфічними показниками радіаційної дії виконується за такими показниками: сумарна -активність, концентрація стронцію-90 та цезію-137.

Вихідні дані з якості води за окремими її показниками групуються окремо для певних ділянок водного об’єкта в різних пунктах спостережень за певний відрізок часу.

Для кожного з показників (трьох блоків) обчислюються середньоарифметичні значення, визначаються мінімальні та максимальні (найгірші) значення, котрі разом характеризують мінливість величин показників якості води. Серед вихідних показників трапляються поодинокі дані, які за своїми екстремальними значеннями виходять за межі максимальних значень. Ці екстремальні значення аналізують: з'ясувати природні чи антропогенні причини викликали їх появу, а після аналізу прийняти рішення про використання чи вилучення їх.

Аналіз екологічної оцінки якості поверхневих вод суші за трофо-сапробіологічними показниками виконується на підставі середніх та найгірших значень кожного з гідрофізичних, гідрохімічних показників. Загальна кількість показників цього блоку для забезпечення обґрунтованих висновків не повинна бути меншою ніж 10. В кінцевому підсумку вони відповідають певному ступеню трофності і зоні сапробності вод.

Аналіз оцінки якості поверхневих вод суші за специфічними показниками токсичної дії виконується за кожним показником окремо за середніми та найгіршими значеннями за певний проміжок часу. Показники якості води річок за блоком специфічних показників токсичної дії заносять у таблицю [13].

Етап узагальнення оцінок якості води за окремими показниками з визначеннями інтегральних значень класів і категорій якості води виконується лише на основі аналізу показників у межах відповідних блоків. Це узагальнення полягає у визначенні середніх значень для трьох блокових індексів якості води, а саме: для індексу сольового складу (І1), для трофо-сапробіологічного (еколого-санітарного) індексу (І2), для індексу специфічних показників токсичної дії (І3).

Таким чином, повинно бути визначено три значення блокових індексів, а саме: І1сер, І2сер. ІІ3сер. Маючи значення блокових індексів якості води, визначаємо їх належність до певного класу та