Экологический мониторинг Лекция № 9 Мониторинг состояния поверхностных вод и донных

Экологический мониторинг
Лекция № 9
Мониторинг состояния
поверхностных вод и донных
отложений
Лектор:
Таловская
Анна Валерьевна
к.г.-м.н., доцент
каф. ГЭГХ ИПР ТПУ
План лекции
1.
2.
3.
4.
Общая характеристика.
Организация мониторинга качества
поверхностных вод.
Отбор проб и пробоподготовка.
Методика
отбора
донных
отложений.
Лектор: Таловская А.В.
2
Водотоки (реки, ручьи, каналы,
поверхностные водотоки)
Ледники (материковые, горные)
1. Общая
характеристика
Водоемы (озера,
водохранилища,
искусственные пруды, болота)
Лектор: Таловская А.В.
3
Режим ограничения
хозяйственной
деятельности
Водоохранная зона
Прибрежнозащитная полоса
это
территория,
примыкающая
к
береговой
линии
водотоков
и
водоемов.
Ширина
устанавливается от
истока
и
в
зависимости
от
протяженности
водотока.
это территория внутри
водоохраной зоны.
Ширина прибрежнозащитной
полосы
зависит от уклона
берега
водного
объекта.
Лектор: Таловская А.В.
Водный кодекс, 2007, ст. 65
4
Водоохранная зона рек, озер, моря
Водный объект
Водоохранная зона, м
От истока реки или ручья до 10 км
50
От истока реки или ручья 10-50 км
100
От истока реки или ручья более 50км
200
Море
500
Радиус для истока реки, ручья
50
Для реки, ручья протяженностью менее
десяти километров от истока до устья
Совпадает с ПЗП
Водохранилище, озеро площадью менее
0,5 км2
50
Водный кодекс, 2007, ст.65
Запрос о водоохранных, прибрежнозащитных и рыбоохранных полосах
водных
объектов
осуществляется
в
Территориальные
органы
Федерального агентства водных ресурсов (Бассейновое водное
управление)
Лектор: Таловская А.В.
5
Водоохранные
зоны рек
г.Томска
Водоохранная зона:
-р. Томи - 500м,
-р.р. Ушайка,Басандайка,
Мал. Киргизка – 200м.
Лектор: Таловская А.В.
(здесь и далее карты по данным Департамента
природных ресурсов Томской области)
6
2. Организация мониторинга
качества поверхностных вод
Лектор: Таловская А.В.
7
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
Запрос о рыбохозяйственной характеристике водных объектов
осуществляется в Территориальные органы Федерального агентства по
рыболовству и водным биологическим ресурсам
Запрос о фоновых концентрациях загрязняющих веществ в поверхностных
водах – в Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды (ЦМС)
Лектор: Таловская А.В.
8
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,
Лектор: Таловская А.В.
9
•ГН 2.1.5.1316-03
Работы по отбору проб воды и анализу их
загрязненности различными веществами обычно
называют
гидро(гео)химическими
исследованиями, а наблюдение за физическими
показателями – гидрологические исследования.
Лектор: Таловская А.В.
10
Сеть пунктов
наблюдения
стационарная
Росгидромета
специализированная
временно
экспедиционная
Р 52.24.309–2004 Организация и проведение режимных наблюдений
зазагрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета // Утв. первым
заместителем Руководителя Росгидромета Ю. С. Цатуровым 28.10.2004
Лектор: Таловская А.В.
11
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
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
Лектор: Таловская А.В.
12
створам)
Категории пунктов наблюдений и факторы, определяющие их
установление (согласно ГОСТ 17.1.3.07-82)
Расположение пункта наблюдений с учетом комплекса факторов
Категор
ия
пункта
1
2
3
4
Хозяйственное значение и размер водоема или
водотока
Районы городов с населением свыше 1 млн.
Места нереста и зимовья особо ценных видов
промысловых организмов.
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.
Районы городов с населением менее 0,5 млн.
Замыкающие створы больших и средних рек и
водоемов. Устья загрязненных притоков больших
рек и водоемов.
Состояние воды водоема или водотока
Повторяющиеся аварийные сбросы и
заморные явления водных организмов.
Высокая загрязненность воды в
результате организованного сброса
сточных вод.
Систематическая средняя
загрязненность воды в результате
организованного сброса (значение ПДК
превышено от 10 до 100 раз по одному
или нескольким показателям)
Систематическая низкая загрязненность
воды в результате организованного
сброса сточных вод (значение ПДК
превышено до 10 раз по одному или
нескольким показателям).
Районы государственных заповедников и
Водоемы и водотоки, а также их участки,
национальных парков; водоемы и водотоки,
не подверженные антропогенному
являющиеся уникальными природными
воздействию
образованиями.
Лектор: Таловская А.В.
13
Незагрязненные участки водоемов и водотоков
Периодичность проведения контроля и
виды программ контроля по гидрохимическим
показателям в системе ОГСНК
Периодичность
проведения
контроля
Ежедневно
Ежедекадно
Ежемесячно
В основные
фазы водного
режима
Категории пункта контроля
I
II
III
Сокращенная Визуальные
программа 1
наблюдения
Сокращенная Сокращенная
программа 2 программа 1
Сокращенная программа 3
IV
-
Обязательная программа
Показатели, которые нужно изучать в этих программах
наблюдений, указаны в ГОСТ 17.1.3.07-82
Лектор: Таловская А.В.
14
Параметры, определение которых
предусмотрено при программах наблюдений
Согласно ГОСТ 17.1.3.07-82
программа
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
Лектор: Таловская А.В.
15
Производственный экологический мониторинг
водных объектов
Материал
Перечень
параметров
Нормативный документ
измеряемых
Правила охраны поверхностных вод, 1991г., РД 52.24.309-92
«Методические
указания.
Охрана
природы.
Гидросфера.
Организация
и
проведение
режимных
наблюдений
за
загрязнением поверхностных вод суши на сети Росгидромета»,
СанПин 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране
поверхностных вод», ГОСТ 17.1.3.13-86, утвержденное ТЭО
Сводные
данные
по
инвентаризации водозаборов и
водовыпусков
«Методические указания по разработке нормативов допустимого
воздействия на водные объекты» (М., 2007), «Методические
указания по разработке нормативов предельно допустимых
сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты» (М.,
1999), другие документы, разрешенные к использованию МПР РФ
Том ПДС
Информация об источниках сбросов и составе сточных вод
План-график контроля
Сброс сточных вод в водные объекты
Карта-схема предприятия
Указание всех выпусков и водозаборов
Перечень контролируемых веществ согласуется с Росгидрометом, исходя
из установленного норматива ПДС.
Периодичность наблюдения сточных и поверхностных вод – 1 раз в месяц, за исключением
мелких, имеющих небольшой объем сброса и незначительное загрязнение – 1 раз в квартал
(согласуется с территориальными органами
по охране окружающей среды)
Лектор: Таловская А.В.
16
3. Отбор проб и
пробоподготовка
Лектор: Таловская А.В.
17
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
Лектор: Таловская А.В.
18
В пункте контроля
организуют
створ
вертикаль
Необходимо знать о размещении источников
загрязнения, ширину, глубину и скорость течения
водотока .
Лектор: Таловская А.В.
19
Створ наблюдения – условно поперечное сечение
водоема, водотока, на котором проводится исследование.
При отсутствии
организационного сброса
сточных вод
Створ
В устьях загрязненных
притоков
1 створ
На предплотинных
незагрязненных участках рек
На замыкающих участках рек
В местах пересечения
госграницы
ГОСТ 17.1.3.07-82
Лектор: Таловская А.В.
20
Створы - ниже источника или
группы источников
загрязнения:
в месте достаточно полного
(до 80% - место сброса)
смешения сточных вод с
водами водотока – 500 м
Группа
источников
загрязнения
ГОСТ 17.1.3.07-82
2 и более створа
ф
Верхний створ (фон) –
на 1 км выше сброса
сточных вод, вне зоны
Лектор:влияния
Таловская А.В.
источника
ф
21
Пункты мониторинга
Фон для
поверхностны
х вод и
донных
отложений
ГОСТ 17.1.3.07-82
При наличии на водотоке
нескольких рукавов створы
располагаются на тех из них,
где наблюдается наибольший
расход воды и нарушение
норм качества воды
Лектор: Таловская А.В.
22
При контроле по водоёму в целом устанавливают не
менее
3
створов
по
возможности
равномерно
распределенных по его акватории.
ГОСТ 17.1.3.07-82
Лектор: Таловская А.В.
23
Вертикаль в створе – отвесная линия, по которой
отбирают пробы воды в створе. Количество опробуемых
вертикалей определяется условиями смешения.
При неоднородном химическом составе –
не менее 3 вертикалей
У берега
У берега
При однородном химическом составе –
1 вертикаль
Лектор: Таловская А.В.
ГОСТ 17.1.3.07-82
24
Количество
горизонтов
на
вертикале
устанавливают с учетом глубины водного объекта.
Глубина
водотока, м
Кол-во
горизонтов
Глубина горизонтов
ГОСТ 17.1.3.07-82
до 5 м
1
Летом – 30 см от поверхности воды. Зимой – у нижней поверхности льда
5-10 м
2
Первый – у поверхности воды. Второй – 50 см от дна водоёма
более 10 м
3
Промежуточный горизонт – на половине глубины водного объекта
более 50 м
Более 5
Первый – уЛектор:
поверхности.
Следующие
четыре – 10, 20, 50, 100 м 25
Таловская
А.В.
Пятый – у дна
Приборы
и устройства
пробоотбора
автоматические
Полуавтоматические
Ручные
батометры
Батометр Нискина
ГОСТ 17.1.5.04-81
На крупных реках
Лектор: Таловская А.В.
Стеклянные или
пластиковые бутыли,
белые полиэтиленовые
или винипластовые ведра,
промытые кислотой
http://www.youtube.com/
watch?v=hkwKm8l3gl0
На малых
26
и средних реках
Непосредственно после отбора в сосуд
с
пробой
добавляют
консервант
(кислоту) в зависимости от перечня
изучаемых компонентов.
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.
Лектор: Таловская А.В.
27
Методы консервации и хранения проб воды
Определяемые компоненты
Консервант
Срок хранения
Не консервируют
3 суток при 3-4°С
Стекло,
полиэтилен
Нитрит-ион, нитрат-ион,
аммоний-ион
4 см3/дм3 хлороформа
3 суток при 3-4 0С
Стекло,
полиэтилен
Железо общее
Соляная кислота конц. до рН не
более 22
7 суток
Стекло,
полиэтилен
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.
Нефтепродукты
4 см 3/дм 3 четыреххлористого
углерода
20 суток
БПК
Фиксируют на месте отбора проб,
возможно замораживание
Хлориды, Сульфат-ион,
Кальций, магний,
Жесткость общая, сухой
остаток
ХПК
Лектор: Таловская А.В.
2 см³ серной кислоты (1:2) на 100
см³ пробы
без консервации - при 34°С не более суток
Материал бутылки
Оптимальный
объем
пробы,
дм3
1,5
0,5
0,2
Полиэтилен
0,1
0,5
.
0,5
Стекло,
Полиэтилен
0,5
Стекло
1,0
стекло, полиэтилен
1-1,5
28
стекло, полиэтилен
0,2
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
Лектор: Таловская А.В.
29
Перечень
методик
физикохимического
анализа вод
Более
подробный
перечень
методик
аналитического
контроля
загрязненности вод
представлен в РД
52.18.595-96
Лектор: Таловская А.В.
30
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.
Лектор: Таловская А.В.
31
4. Методика отбора донных
отложений
Лектор: Таловская А.В.
32
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 и РД 52.24.609-99 Методические указания.
Организация и проведение наблюдений за содержанием показателей
загрязняющих веществ в донных отложениях. – Ростов-на-Дону, 1999. – 20 с.
Определяемые
показатели
пестициды
нефтепродукты
ПАУ
Тяжелые металлы
Eh, pH, температура
Периодичность отбора проб - в основные фазы гидрологического режима
водотоков.
Лектор: Таловская А.В.
33
Устройства для отбора
донных отложений
С нарушением
его структуры
Без нарушения
его структуры
Дночерпатели,
драги
Донные щупы, трубки,
стратиметры
Поршневая
трубка с
гидрозатвором
дночерпатель
системы
Петерсена
http://www.ssc-ras.ru/ras/page651.html
Лектор: Таловская А.В.
Колонки донных осадков
34
фото А.Ю. Иванова
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
Лектор: Таловская А.В.
35
Методика обработки данных мониторинга донных отложений
Коэффициент донной аккумуляции:
КДА = Сд.о/Св,
где: Сд.о. и Св - концентрация загрязняющих веществ в донных отложениях и
воде соответственно
В связи с отсутствием нормативов для донных отложений при комплексной оценке
загрязненности вод и донных отложений используют показатели превышения
концентрации элементов относительно фона (Сфi) или коэффициенты
концентрации K с  Ci / Cфi
Суммарный показатель загрязнения, отражающий эффект воздействия группы
элементов Z  K  n  1
c

с
Ориентировочная шкала оценки загрязненности водных систем (Геохимия…, 1990)
Уровень загрязненности
Слабый
Средний
Сильный
Очень сильный
Zc токсичных элементов в Содержание токсичных элементов в воде
донных отложениях
10
Слабо повышенное относительно фона
10-30
Повышенное относительно фона, эпизодическое
превышение ПДК
30-100
Во много раз выше фона, стабильное превышение
отдельными элементами уровней ПДК
>100
Практически постоянное присутствие многих
элементов в концентрациях выше ПДК
Лектор: Таловская А.В.
36