Презентация на тему: Качество воды

МЕТОД ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОД И СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ В СХЕМАХ КИОВР 900igr.net

Цель работы Разработка метода эколого-водохозяйственной оценки состояния водных ресурсов бассейна речной системы, позволяющего: на основе обще доступных исходных данных выполнять прогнозные расчеты изменения качества воды и состояния водной экосистемы учитывать управляющие водохозяйственные воздействия на водный объект проводить оценку состояния для крупномасштабных объектов

Решаемые задачи Обзор методов и показателей оценки качества воды и состояния водного объекта Определение связи между показателями Обоснование необходимости применения нового метода Применение для практических расчетов

1. Физико-химические методы основанные на использовании индивидуальных показателей комплексных показателей 2. Биологические методы 3. Методы использующие биологические и физико-химические показатели

Достоинства физико-химических методов Точная оценка загрязненности воды конкретным загрязнителем Учет совместного влияния загрязняющих веществ Возможность классификации качества воды Характеристика среды обитания водных организмов

Индивидуальные показатели Сi ПДКi – предельно допустимая концентрация Gi ПДСi – предельно допустимый сброс БПК5 – биологическое потребление кислорода, используется для оценки качества воды

Классификация качества воды по БПК5 (по Крылову А.В.)

Комплексные показатели ПХЗ-10 - показатель химического загрязнения Определяется по 10 веществам, среди которых: О2, БПК, взвешенные вещества, вещества азотной группы и наиболее характерные для конкретного водного объекта (если Сi/ПДКi >1, то принимается Сi/ПДКi =1)

В - комбинаторный индекс загрязнения Noi - количество случаев превышения ПДКi, i-ым загрязняющим веществом, из общего количества данных наблюдений Ni К - относительная загрязненность воды

Показатель Эрисмана Учитывает загрязняющие вещества по четырем критериям: санитарный (Wс): О2, БПК, ХПК и характерные загрязняющие вещества органолептический (Wорг): запах, взвешенные вещества, санитарно-токсикологический (Wст.); эпидемиологический (Wэ). Nj – количество веществ в j-ой группе

Классификация качества вод по показателю Эрисмана Уровень загрязнения Значения показателей Wорг Wс Wст Wэ Допустимый 1 1 1 1 Умеренный 1-1.5 1-3 1-3 1-10 Высокий 1.5-2 3-6 3-10 10-100 Чрезвычайно высокий 2 6 10

Экотоксикологический критерий Моисеенко Общий критерий (X) определяется как сумма показателей: Токсичности Физико-химического загрязнения (биогенные вещества) Эвтрофности по концентрации фосфора в воде Сф и его фонового значения Сфон.ф). к –коэффициент учитывающий состояние водного объекта: К=2 – водный объект в мезотрофной стадии, К=3 – в эвтрофной стадии.

ИЗВ - индекс загрязнения воды n – количество рассматриваемых веществ. Для оценки качества вод расчеты ведут для n = 6…7 загрязняющих веществ, включая : О2, БПК, СПАВ, рН. Модификации данного метода: УКИЗВ - удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (В.И.Губанов и др. 1997, 2000), рассчитывается по двадцати пяти ингредиентам, вносящим наибольший вклад в загрязнение вод.

Классы качества вод по ИЗВ Достоинства: простота определения, учет разнородных параметров, сопоставимость результатов, использование базы данных ГВК.

Достоинства биологических методов Характеристика состояния водной экосистемы Возможность оценки качества воды Позволяют получить интегральную оценку результатов природных и антропогенных процессов в водном объекте

S - индекс сапробности Индекс сапробности рассчитывается исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов водных сообществ фитопланктона, перифитона Широко используется в практике мониторинга Zi -значимость гидробионта, hi - относительная встречаемость индикаторных организмов N - количество выбранных индикаторных организмов.

ОИ - олигохетный индекс Рассчитывается как отношение численности олигохет (n) к общей численности организмов в пробе (N). ОИ=n/N Олигохеты – это малощетинковые черви, относящиеся к классу кольчатых червей, способствуют самоочищению загрязненных водоемов классификация качества вод по ОИ.

БИ - биотический индекс БИ (Вудивисса) В основе метода - упрощение структуры биоценоза по мере повышения уровня загрязнения вод, за счет выпадения индикаторных видов (зообентоса) при повышении загрязненности воды, на фоне общего разнообразия организмов

Н - индекс Шеннона Представляет собой параметр оценки видового разнообразия систем ni – число особей i-го вида в пробах N – общая численность особей всех видов в пробах В настоящее время широко используется для оценки видового разнообразия сообществ организмов, на основе которого делается заключение и о качестве среды их обитания

Оценка трофического статуса водного объекта по индексу Шеннона Придается больший вес редко встречающимся в пробах видам организмов, среди которых могут быть и виды индикаторы чистой или загрязненной воды Трофность водоемов Н Ультраолиготрофные 3.06 - 2.30 Олиготрофные 2.30 - 1.89 Мезотрофные 1.89 - 1.52 Эвтрофные 1.52 - 1.25 Гиперэвтрофные 1.25 - 1.11

Смешанные показатели Индекс эвтрофикации – TRIX TRIX = log ([Chl] * [DO2] * P * N * 1.5) / 1.2 Chl – хлорофилл "а" в мкг/л; DO2 – недостаток насыщения воды растворенным кислородом, % P – общий фосфор в мкг/л; N –растворенная форма минерального азота в мкг/л.

Показатели устойчивости экосистемы Оценка получается как результат учета параметров, среди которых: гидрологические климатические условия характер антропогенного воздействия. Параметры устойчивости объединены в экспертную балльную систему, которая учитывает региональные особенности водных объектов и дает возможность делать сравнительную оценку водных экосистем.

Классификация водных объектов по гидрологическому режиму (уровневый и температурный режим) Сумма индексов в примере Гидр. балл 1 = 1+3+2=6

Классификация водоемов по гидрологическому режиму (условиям водообмена) В примере Гидрол. Балл-2 =1+1+2+2+3=9

Недостатки методов Методы, основанные на использовании биологических показателей, сложно использовать в инженерной практике В явном виде не учитываются гидрологические характеристики водного объекта Сложность использования для прогнозных расчетов

Связь биологических и физико-химических показателей Возможность, на основе определения комплексных физико-химических показателей, делать оценку состояния экосистемы не зависимо от степени антропогенного воздействия Снижение трудоемкости оценки эколого-водохозяйственной обстановки

Соответствие БПК5, индекса (S) и уровня сапробности БПК – характеристика содержания в воде органического вещества Сапробность – степень насыщенности воды органическим веществом Индекс сапробности –показатель видового состава организмов –сапробионтов (питающихся МОВ) Уровень сапробности S БПК5,% Олигосапробный 1-1.5 0 - 15 Мезосапробный 1.5 – 3.5 15 - 80 Полисапробный 3.5 – 4.0 80 - 100

Соответствие БПК5 и трофического статуса водного объекта с помощью индекса Шеннона

Соответствие биологических и физико-химических показателей состояния водного объекта (часть -1) Показатель Класс качества воды Очень чистая Чистая Умеренно загряз. Загряз. Гряз. Очень грязная БПК5, мгО/л 0.5-1.0 1.1-1.9 2.0-2.9 3.0-3.9 4.0-10.0 >10 ИЗВ 0.2 0.2-1 1-2 2-4 4-6 >6 S 0.5 0.5-1.5 1.5-2.5 2.5-3.5 3.5-4 >4 Фосфаты, мгР/л 0,005-0,015 0,015-0,05 0,05-0,2 0,2-0,3 0,3-0,6 Нитраты, мгN/л 0,05-0,20 0,2-1,0 1,0-2,0 2,0-2,5 2,5-4,0

Соответствие биологических и физико-химических показателей состояния водного объекта (часть -2) Показатель Класс качества воды Очень чистая Чистая Умеренно загряз. Загряз. Гряз. Очень грязная Н 3.06-2.30 2.30-1.89 1.89-1.52 1.52-1.25 1.25-1.11 Трофический индекс, бал. 0-40 40-60 60-80 >80 Индекс трофности 20-40 40-60 60-80 >80 БИ 10 9-7 6-5 4 3-2 1-0 Трофность Олиго Мезотрофная Эвтрофная Гипер Сапробность Ксено Олиго -мезо -мезо Поли Зоны кризисности Обратимые изменения Пороговая стадия Необратимые изменения

Показатель кратности сверхнормативного загрязнения Wпз = Кпз* Wрека Непосредственно связан с объемом речного стока Позволяет выполнять расчеты для лет заданной обеспеченности стока реки Возможность получения кривых обеспеченности показателей качества воды и состояния водного объекта Обосновать необходимость и определить требуемую эффективность водоохранных мероприятий Связан с широко используемыми в практике показателем, что позволяет использовать существующую классификацию качества воды

Классы качества воды по коэффициенту предельной загрязненности Кпз Класс качества воды К пз очень чистая до -0.8 чистая -0.8 …0.0 умеренно загрязненная 0.0…1 загрязненная 1…3 грязная 3…5 очень грязная 5…9 чрезвычайно грязная Более 9

Схема расположения расчетных створов в бассейне реки Иртыш

Расчет значений коэффициентов разбавления створ 129-1 Вещества Концентрация, мг/л Кi=Сi/ПДКi-1 Сi ПДКi О2 8.8 12.0 -0.27 БПК5 2.29 3.00 -0.24 NH4 0.31 0.50 -0.38 NO2 0.005 0.080 -0.94 N)3 0.17 9.10 -0.98 Fe 0.43 0.30 0.43 Cu 0.0153 0.001 14.30 Zn 0.0201 0.0100 1.01 Ni 0.0018 0.0100 -0.82 Mn 0.1125 0.0100 10.25 Фенол 0.006 0.001 5.00 Нефть 0.09 0.05 0.80 СПАВ 0.0001 0.5 -1.00 Кпз=Ki/12 2.90

Кривые обеспеченности коэффициентов Кпз с учетом разной эффективности очистки воды. створ 129-1

  Чрезвычайно грязная >9 Линейная схема загрязненности воды в бассейне реки Иртыш   Чрезвычайно грязная >9 Обозначение Качество воды   Чистая   Умеренно загрязненная   Загрязненная   Грязная   Очень грязная