согласно ГОСТ 17.1.3.07-82

Геоэкологический
мониторинг
Лекция № 11
Мониторинг состояния
поверхностных вод и донных
отложений
План лекции
1.
2.
3.
4.
Общая характеристика.
Организация мониторинга качества
поверхностных вод.
Отбор проб и пробоподготовка.
Методика
отбора
донных
отложений.
2
Водотоки (реки, ручьи, каналы,
поверхностные водотоки)
Ледники (материковые, горные)
1. Общая
характеристика
Водоемы (озера,
водохранилища,
искусственные пруды, болота)
3
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
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
Море
Радиус для истока реки, ручья
200
Для реки, ручья протяженностью
менее десяти километров от
истока до устья
Водохранилище, озеро площадью
менее 0,5 км2
Совпадает с ПЗП
Водный кодекс, 2007, ст.65
500
50
50
5
Водоохранные
зоны рек
г.Томска
Водоохранная зона:
-р. Томи - 500м,
-р.р. Ушайка,Басандайка,
Мал. Киргизка – 200м.
(здесь и далее карты по данным Департамента природных
ресурсов Томсчкой области.
6
2. Организация мониторинга
качества поверхностных вод
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
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,
•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.
10
Сеть пунктов
наблюдения
стационарная
Росгидромета
специализированная
временно
экспедиционная
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
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)
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
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
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
Производственный экологический мониторинг
водных объектов
Материал
Перечень
параметров
измеряемых
Нормативный документ
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 «Методические указания по разработке нормативов допустимого
инвентаризации водозаборов и воздействия на водные объекты» (М., 2007), «Методические
водовыпусков
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
16
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)
3. Отбор проб и
пробоподготовка
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
18
В пункте контроля
организуют
створ
вертикаль
Необходимо
знать o размещении источников
загрязнения, ширину, глубину и скорость течения
водотока .
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
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
2 и более створа
Лектoр: Талoвская А.В.
ГОСТ 17.1.3.07-82
ф
Верхний створ (фон) –
на 1 км выше сброса
сточных вод, вне зоны
влияния источника
ф
21
Пункты мoнитoринга
Фон для
поверхностны
х вод и
донных
отложений
При наличии на водотоке
нескольких рукавов створы
располагаются на тех из них,
где наблюдается наибольший
расход воды и нарушение
норм качества воды
Лектoр: Талoвская А.В.
ГОСТ 17.1.3.07-82
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
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
24
ГОСТ 17.1.3.07-82
Количество
горизонтов
на
вертикале
устанавливают с учетом глубины водного объекта.
Глубина
водотока, м
до 5 м
Кол-во
горизонтов
1
Глубина горизонтов
ГОСТ 17.1.3.07-82
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 – у поверхности. Следующие четыре – 10, 20, 50, 100 м
Пятый – у дна
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
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
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
Лектoр:
Талo
Фиксируют на месте
отбора проб,
возможно замораживание
ХПК
2 см³ серной кислоты (1:2) на 100
см³ пробы
Хлориды, Сульфат-ион,
Кальций, магний,
Жесткость общая, сухой
остаток
ская А.В.
в
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
стекло, полиэтилен
28
1-1,5
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
29
Перечень
методик
физикохимического
анализа вод
Более
подробный
перечень
методик
аналитического
контроля
загрязненности вод
представлен в РД
52.18.595-96
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.
31
4. Методика отбора донных
отложений
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
Определяемые
показатели
пестициды
нефтепродукты
ПАУ
Тяжелые металлы
Eh, pH, температура
Периодичность отбора проб - в основные фазы гидрологического режима
водотоков.
33
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
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
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