Мониторинг состояния поверхностных вод и донных отложений

1.

Геоэкологический
мониторинг
Лекция № 11
Мониторинг состояния
поверхностных вод и донных
отложений

2.

План лекции
Общая характеристика.
2. Организация мониторинга качества
поверхностных вод.
3. Отбор проб и пробоподготовка.
4. Методика
отбора
донных
отложений.
1.
2

3.

Водотоки (реки, ручьи, каналы,
поверхностные водотоки)
Ледники (материковые, горные)
1. Общая
характеристика
Водоемы (озера,
водохранилища,
искусственные пруды, болота)
3

4.

Режим ограничения
хозяйственной
деятельности
Водоохранная зона
это
территория,
примыкающая
к
береговой
линии
и
водотоков
водоемов.
Ширина
устанавливается от
истока
и
в
зависимости
от
протяженности
водотока.
Прибрежнозащитная полоса
это территория внутри
водоохраной зоны.
Ширина прибрежнозащитной
полосы
зависит от уклона
берега
водного
объекта.
4
Водный кодекс, 2007, ст. 65

5.

2. Организация мониторинга
качества поверхностных вод
7

6.

Мониторинг поверхностных водных
объектов
Состояние дна и
берегов водных
объектов
Мониторинг подземных
вод с учетом
госмониторинга
состояния недр
Государственный
мониторинг
водных объектов
Состояние
водоохранных
зон
Наблюдения за
водохозяйственными
системами
8

7.

Нормативно-методическое обеспечение для исследования водных объектов
Водный кодекс Российской Федерации от 16.11.95.
•ГН 2.1.5.689-98. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования (1343 наименования) / Минздрав России. М., 1998. 126 с.
•ГН 2.1.5.690-98. Ориентировочно допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования (402 наименования) / Минздрав России. М., 1998. 45 с.
•ГОСТ 17.1.3.07-82 «Правила контроля качества воды водоемов и водотоков»
•Методические указания по принципам организации системы наблюдений и контроля за качеством воды водоемов и водотоков на сети
Госкомгидромета в рамках ОГСНК. – Л.: Гидрометиоиздат, 1994
•ГОСТ 17.1.3.12-86. Охрана природы. Гидросфера. Общие правила охраны вод от загрязнения при бурении и добыче нефти и газа на суше. - Введ.
1986.03.26. М.: Изд-во стандартов, 1986. - 7 с.
•ГОСТ 17.1.4.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к методам определения нефтепродуктов в природных и сточных водах.- Введ.
1983.01.01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 3 с.
•ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на
загрязненность. - Введ. 1981.03.18. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 5 с.
•ГОСТ 17.1.5.04-81. Охрана природы. Гидросфера. Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и хранения проб природных вод. Общие
технические условия.
•ГОСТ 17.1.5.05-85. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбор проб поверхностных и морских вод, льда и атмосферных осадков. Введ. 1986.07.01. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 15 с.
•ГОСТ Р 51592-2000. Вода. Общие требования к отбору проб. - Введ. 2000.04.21. М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. - 35 с.
•Инженерно-экологические изыскания для строительства. СП 11-102-97. – М.: ПНИИИС Госстроя России, 1997. – 41 с.
•Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ)
вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. - М. : Изд-во ВНИРО, 1999. - 304 с.
•Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ)
вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение (1204 величины ПДК и 2 ОБУВ). М.: Изд-во ВНИРО, 1999. 304 с.
•Постановление Правительства Рос. Федерации «Положение о ведении государственного мониторинга водных объектов» : от 14 марта 1997 г., №
307.
•Правила охраны поверхностных вод: утв. Госкомприроды СССР 21.02.91. Введ. 1991.03.01. - М., 1991. - 35 с.
•РД 52.18.595-96. Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга
загрязнения окружающей природной среды. . Введ. 1999.08.01. - М. : НПО Тайфун, 1999. - 20 с.
•РД 52.24.309-92 МУ. Охрана природы. Гидросфера. Организация и проведение режимных наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши на
сети Росгидромета. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. - 67 с.
•РД 52.24.354-94 МУ. Организация и функционирование системы специальных наблюдений за состоянием поверхностных вод суши в районах
разработки месторождений нефти, газа и газоконденсата. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1995. - 47 с.
•СП 2.1.5.1059-01 Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения.
•Макет проекта водоохранной зоны водного объекта и его прибрежной защитной полосы. . М., 1998. . 44 с.
•Временные методические указания по гидробиологическому анализу малых рек. - М.: Наука, 1994. - 106 c.
•РД 52.24.309-92 Методические указания. Охрана природы. Гидросфера. Организации проведение режимных наблюдений за загрязнением
поверхностных вод суши на сети Росгидромета
•СанПиН 2.1.5.980-00 гигиенические требования к охране поверхностных вод
•ГН 2.1.5.1315-03,
•ГН 2.1.5.1316-03

8.

Работы по отбору проб воды и анализу их
загрязненности различными веществами обычно
называют
гидро(гео)химическими
исследованиями, а наблюдение за физическими
показателями – гидрологические исследования.
10

9.

Сеть пунктов
наблюдения
стационарная
Росгидромета
специализированная
временно
экспедиционная
11

10. Показатели качества

http://www.newstube.ru/media/s
yuzhet-svetlovoj-xabarovskijkraj-pavodki-plany-zatoplennojderevni-mestnye-zhiteliperedvigayutsya
Показатели качества
природной воды
Физические
Гидрохимические
-расход воды, скорость
течения, уровень воды –
гидрометрические измерения,
- температура – термометр,
- цветность, запахи визуальный
Санитарнобактериологические
Гидробиологические
12
Наблюдениями за загрязнением поверхностных вод суши по гидрохимическим
показателям охвачены 1166 водных объектов. Отбор проб ведется на 1699 пунктах
(2342 створа) по физическим и химическим показателям с одновременным
определением
гидрологических
показателей.
По
гидробиологическим
показателям - в пяти гидрографических районах, на 81 водном объекте (по 170
створам)

11.

Категории пунктов наблюдений и факторы, определяющие их
установление (согласно ГОСТ 17.1.3.07-82)
Категор
ия
пункта
Расположение пункта наблюдений с учетом комплекса факторов
Хозяйственное значение и размер водоема или
водотока
Состояние воды водоема или водотока
1
и
Районы городов с населением свыше
млн.
Лектор:1 Таловская
А.В.Повторяющиеся аварийные сбросы13
заморные явления водных организмов.
Места нереста и зимовья особо ценных видов
Высокая загрязненность воды в
промысловых организмов.
результате организованного сброса
сточных вод.
2
Районы городов с населением от 0,5 до 1 млн.
Районы важного рыбохозяйственного значения
(места нереста и зимовья ценных видов
промысловых организмов, предплотинные участки
рек). Районы пересечения водным объектом
государственной границы.
Систематическая средняя
загрязненность воды в результате
организованного сброса (значение ПДК
превышено от 10 до 100 раз по одному
или нескольким показателям)
3
Районы городов с населением менее 0,5 млн.
Замыкающие створы больших и средних рек и
водоемов. Устья загрязненных притоков больших
рек и водоемов.
4
Районы государственных заповедников и
национальных парков; водоемы и водотоки,
являющиеся уникальными природными
образованиями.
Незагрязненные участки водоемов и водотоков
Систематическая низкая загрязненность
воды в результате организованного
сброса сточных вод (значение ПДК
превышено до 10 раз по одному или
нескольким показателям).
Водоемы и водотоки, а также их участки,
не подверженные антропогенному
воздействию

12.

Периодичность проведения контроля и
виды программ контроля по гидрохимическим
показателям в системе ОГСНК
Периодичность
Категории пункта контроля
проведения
I
II
III
контроля
Ежедневно
Сокращенная Визуальные
программа 1
наблюдения
Ежедекадно
Сокращенная Сокращенная
программа 2
программа 1
Ежемесячно
Сокращенная программа 3
В основные
Обязательная программа
фазы водного
режима
IV
-
Показатели, которые нужно изучать в этих программах
наблюдений, указаны в ГОСТ 17.1.3.07-82
14

13.

Параметры, определение которых
предусмотрено при программах наблюдений
программа
Согласно ГОСТ 17.1.3.07-82
параметры
Обязательная
расход воды, скорость течения, визуальные наблюдения,
цветность, температура, прозрачность, запах, растворенный в
воде кислород и углекислый газ, мутность, рН, Eh, хлориды,
сульфаты, гидрокарбонаты, Ca2+, Mg2+, Na+, K+, общая
минерализация, ХПК, БПК5, NO2-, NO3-, NH4+, фосфаты, общее
железо, кремний, нефтепродукты, СПАВ, фенолы, металлы
(определяются в зависимости от профиля предприятия)
Сокращенная
программа 1
расход, визуальные наблюдения, температура, растворенный в
воде кислород, удельная электропроводность
Сокращенная
программа 2
расход воды, визуальные наблюдения, температура, рН,
удельная
электропроводность,
мутность,
ХПК,
БПК5,
концентрация 2-3-х загрязняющих веществ, основных в данном
пункте
Сокращенная
программа 3
расход воды, скорость течения, визуальные наблюдения,
температура, рН, мутность, растворенный в воде кислород, ХПК,
БПК5, концентрация всех загрязняющих воду в данном пункте
контроля веществ
15

14.

3. Отбор проб и
пробоподготовка
17

15. Требования по отбору, транспортировки, подготовки к хранению,

приборам и устройствам для отбора, хранению и приемки проб
воды в лаборатории и анализу проб поверхностных вод
регламентируются следующими нормативными документами:
•ГОСТ 17.1.3.07-82 «Правила контроля качества воды
водоемов и водотоков»
•ГОСТ Р 51592-2000 «Общие требования к отбору проб»
•ГОСТ 17.1.5.04-81 «Охрана природы. Гидросфера.
Приборы и устройства для отбора, первичной обработки и
хранения проб природных вод. Общие технические
условия»
•ГОСТ 17.1.5.05-85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие
требования к отбору проб поверхностных и морских вод,
льда и атмосферных осадков»
•ГОСТ 24902-81
18

16.

Приборы и
устройства
пробоотбора
автоматические
Полуавтоматические
Ручные
батометры
Батометр Нискина
ГОСТ 17.1.5.04-81
На крупных реках
Стеклянные или
пластиковые бутыли,
белые полиэтиленовые
или винипластовые ведра,
промытые кислотой
http://www.youtube.com/
watch?v=hkwKm8l3gl026
На малых
и средних реках

17. Непосредственно после отбора в сосуд

с
пробой
добавляют
консервант
(азотную кислоту).
Максимальная
продолжительность
хранения пробы с консервантом не
должна превышать 2-х недель, при
этом пробу хранят в темноте при
температуре 3-70С.
В
исключительных
случаях можно обойтись
без
консервантов,
однако, интервал между
отбором и анализом
пробы
не
должен
превышать 1-2 суток.
27

18. Методы консервации и хранения проб воды

Оптимальный
объем
пробы,
дм3
Определяемые компоненты
Консервант
Срок хранения
Материал бутылки
Хлориды, Сульфат-ион,
Кальций, магний,
Жесткость общая, сухой
остаток
Не консервируют
3 суток при 3-4°С
Стекло,
полиэтилен
1,5
Нитрит-ион, нитрат-ион,
аммоний-ион
4 см3/дм3 хлороформа
3 суток при 3-4 0С
Стекло,
полиэтилен
0,5
Железо общее
Соляная кислота конц. до рН не
более 22
7 суток
Стекло,
полиэтилен
0,2
Рh
Не консервируют
2 часа
Цветность, мутность
Не консервируют
2 часа
Стекло,
полиэтилен
0,5
Медь, цинк
3 см3 соляной кислоты (1:1) на 0,5
см3 пробы
7 суток
Стекло,
Полиэтилен
0,5
Марганец
3 см3 азотной кислоты (1:1) на 0,5
см3 пробы
3 суток при 20°С
Полиэтилен
Молибден
3 см3 азотной кислоты (1:1) на 0,5
см3 пробы
3 суток при 200С
Полиэтилен
Свинец
3 см3 азотной кислоты (1:1) на 0,5
см3 пробы
1 мес.
Стекло,
Полиэтилен
0,5
Нефтепродукты
4 см 3/дм 3 четыреххлористого
углерода
20 суток
Стекло
1,0
БПК
Лектoр:
Талo
Фиксируют на месте
отбора проб,
возможно замораживание
ХПК
2 см³ серной кислоты (1:2) на 100
см³ пробы
ская А.В.
в
без консервации - при 34°С не более суток
Полиэтилен
стекло, полиэтилен
стекло, полиэтилен
0,1
0,5
.
0,5
28
1-1,5
0,2

19.

В
нефильтрованной
воде – физические
свойства, Eh, pH,
гидрокарбонаты,
формы железа,
азотные
соединения, О2,
БПК, ХПК.
Остальные
вещества после
консервации
Отстоянная
вода
В фильтрованной
воде –солевой
состав
Схема обработки и анализа проб вод
29

20.

Перечень
методик
физикохимического
анализа вод
Более
подробный
перечень
методик
аналитического
контроля
загрязненности вод
представлен в РД
52.18.595-96
30

21.

Продолжение
Перечень
методик
физикохимического
анализа вод
Полученные
данные
сравнивают с ПДК, ОБУВ
(ГН
2.1.5.1315-03,
ГН
2.1.5.1316-03,
СанПин
2.1.4.1074-01,
требованиями
утв.
Роскомрыболовства
от
28.06.1995) и фоновыми
значениями,
рассчитывают показатели
ИЗВ, КИЗ и др.
31

22.

4. Методика отбора донных
отложений
32

23.

Гидролитогеохимические
исследования
характеризуются
изучением
донных
отложений.
Производится
наряду
с
гидрогеохимическими
исследованиями. Отбор сопряжен с местами отбора
поверхностных вод. Проводится согласно ГОСТ 17.1.5.01-80
Определяемые
показатели
пестициды
нефтепродукты
ПАУ
Тяжелые металлы
Eh, pH, температура
Периодичность отбора проб - в основные фазы гидрологического режима
водотоков.
33

24.

Устройства для отбора
донных отложений
С нарушением
его структуры
Без нарушения
его структуры
Дночерпатели,
драги
Донные щупы, трубки,
стратиметры
Поршневая
трубка с
гидрозатвором
34
дночерпатель
системы
Петерсена
http://www.ssc-ras.ru/ras/page651.html
Колонки донных осадков
фото А.Ю. Иванова

25.

Исходная проба
(масса 200 г)
Просушивание при
комнатной температуре
Выбор крупных посторонних
частичек
Ручное измельчение
Пробы толщиной
слоя 0,5-1м.
Вес пробы от 1
до 1,5 кг в сыром
виде.
Просеивание
(размер ячейки 2,5 мм)
Просеивание
(размер ячейки 1мм)
Схема
обработки и
анализа проб
донных
отложений
Взвешивание
Дубль
Измельчение до 0,074 мм
на МВИ-1
Анализ
Дубль
35

26.

Методика обработки данных
Коэффициент донной аккумуляции:
КДА = Сд.о/Св,
где: Сд.о. и Св
- концентрация загрязняющих веществ в донных
отложениях и воде соответственно
Фактор обогащения (EF):
Ef= (Ci/Csci)/(Cin/Csc)
где Ci – содержание элемента в пробе ДО
Csci - содержание Sc в пробе ДО
Cin – кларк элемента в литосфере
Csc – кларк Sc в литосфере
Согласно Fortescue JA. C. Landscape geochemistry – Retrospect and prospect – 1990 // Applied Geochemistry. – 1992. – V.
7. – P. 1 – 53.
Коэффициент концентрации (Сс):
Cс = Ci / Cf
Ci – содержание x/э в поверхностном слое ДО.
Cf – фоновое содержание
При низком загрязнении донных отложений Cc<1, при умеренном – 1≤Cc< 3,
при значительном – 3≤Cc<6, при высоком - Cc ≥6.
Степень загрязнения озера (Сz): Cz = Σ Cc
Согласно Håkanson L. An ecological risk index for aquatic pollution control – a
Лектoр: Талoвская
36
sedimentological approach // Water Researches.
– 1980. А.В.
– V.14. – P. 975 – 1001