Лекция 7 Контроль качества поверхностных вод. Установление места расположения створов, вертикалей и горизонтов в пункте контроля качества вод

Под створом пункта контроля следует понимать условное поперечное сечение водоёма, в котором производится комплекс работ для получения данных о количестве воды.

Пункты контроля качества водоемов и водотоков подразделяют на I, II, III и IV категории. Категории пунктов и их расположение определяют в установленном порядке с учетом: народнохозяйственного значения водного объекта, качества воды, размера и объема водоема, размера и водности водотока и других факторов.

 Пункты контроля категории I располагают на средних, больших водоемах или водотоках, имеющих важное народнохозяйственное значение:

• в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;
• в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых организмов (по ГОСТ 17.1.2.04-77);
• в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ и заморных явлений среди водных организмов;
• в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается высокая загрязненность воды.

Допускается располагать пункты контроля категории I на малых водоемах и водотоках.

 Пункты контроля категории II располагают на водоемах и водотоках:

• в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей;
• в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых организмов (по ГОСТ 17.1.2.04-77);
• на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;
• в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;
• при пересечении реками Государственной границы СССР;
• в районах со средней загрязненностью воды.

 Пункты контроля категории III располагают на водоемах и водотоках:

• в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей;
• на замыкающих участках больших и средних рек (по ГОСТ 17.1.1.02-77);
• в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов (по ГОСТ 17.1.1.02-77);
• в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается низкая загрязненность воды.
• Пункты контроля категории IV располагают на незагрязненных участках водоемов и водотоков, а также на водоемах и водотоках, расположенных на территории государственных заповедников и природных национальных парков, являющихся уникальными природными образованиями.

Расположение пунктов контроля устанавливают с учетом состояния и перспективы использования водоема или водотока на основании предварительных исследований, включающих:

сбор и анализ сведений о водопользователях, источниках загрязнения вод, происшедших аварийных сбросах загрязняющих веществ, данных о режимных, физико-географических морфометрических признаках водоема или водотока;

обследование водоема или водотока в целях определения их состояния и прибрежных водоохранных зон, выявления дополнительных источников загрязнения, определения зон загрязненности и перечня специфических загрязняющих веществ, выделения характерных биотопов.

Пункты контроля включают один или несколько створов. Створы устанавливают с учетом гидрометеорологических и морфометрических особенностей водоема или водотока, расположения источников загрязнения, объема и состава сбрасываемых сточных вод, интересов водопользователей в соответствии с правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

Один створ устанавливают на водотоках при отсутствии организованного сброса сточных вод в устьях загрязненных притоков, на незагрязненных участках водотоков, на предплотинных участках рек, на замыкающих участках рек, в местах пересечения государственной границы СССР.

Два или более створа устанавливают на водотоках при наличии организованного сброса сточных вод. Один из них располагают на расстоянии 1 км выше от источника загрязнения, вне зоны его влияния, другие - ниже источника загрязнения или последнего по течению из группы источников загрязнения в следующих местах:

в месте достаточно полного (не менее 80 %) смешения сточных вод с водами водотока, при невозможности отбора проб в створе полного смешения (значительное удаление, отсутствие подъезда и т.п.) допускается отбор проб в створе, расположенном ближе к источнику загрязнения;

в месте, определяемом в установленном порядке не далее 0,5 км от сброса сточных вод при отсутствии рассеивающего выпуска для объектов рыбохозяйственного водопользования.

При наличии на водотоке нескольких рукавов створы располагают на тех из них, где наблюдаются наибольшие расходы воды и нарушения норм качества воды.

При контроле по водоему в целом устанавливают не менее трех створов, по возможности равномерно распределенных по его акватории с учетом строения береговой линии.

При контроле по отдельным участкам водоема створы располагают следующим образом:

на водоемах с интенсивным водообменом по ГОСТ 17.1.1.02-77 один створ - выше источника загрязнения, вне зоны его влияния, остальные створы (не менее двух) - ниже источника загрязнения или последнего по течению из группы источников загрязнения на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности;

на водоемах с умеренным и замедленным водообменом по ГОСТ 17.1.1.02-77 один створ - вне зоны влияния источника или группы источников загрязнения, другой створ совмещают со створом сброса сточных вод, остальные створы (не менее двух) располагают параллельно ему по обе стороны на расстоянии 0,5 км от места сброса и непосредственно за границей зоны загрязненности.

Количество вертикалей в створе на водотоках определяют с учетом условий смешения вод водотока со сточными водами, а также с водами притоков. При неоднородном химическом составе воды в створе устанавливают не менее трех вертикалей (на стрежне и на расстоянии от 3 до 5 м от берегов), при однородном химическом составе - одну вертикаль (на стрежне водотока).

Количество вертикалей в створе на водоемах определяют с учетом ширины зоны загрязненности водоема. При этом первую вертикаль располагают на расстоянии не далее 0,5 км от берега или от места сброса сточных вод, последнюю - непосредственно за границей зоны загрязненности.

Количество горизонтов на вертикали определяют с учетом глубины водного объекта. При глубине до 5 м устанавливают один горизонт у поверхности воды: летом - 0,3 м от поверхности воды, зимой - у нижней поверхности льда. При глубине от и до 10 м устанавливают два горизонта: у поверхности и у дна, на расстоянии 0,5 м от дна. При глубине более 10 м устанавливают три горизонта, при этом промежуточный горизонт устанавливают на половине глубины водного объекта. При глубине более 50 м устанавливают следующие горизонты: у поверхности; на глубинах 10, 20, 50, 100 м и у дна. Кроме того, устанавливают дополнительные горизонты в каждом слое скачка плотности.

                   qст        Сст i                                                                                             к. с.

v, Q

            Сфi

          L = 500м

к.с. – контрольный створ

На водоёмах наблюдение и контроль проводят по объекту в целом или на отдельных наиболее загрязнённых участках его. При контроле по водоёму в целом с учётом геоморфологии береговой линии и других факторов устанавливают не менее трёх створов, по возможности равномерно расположенных по всей акватории.

        а

        б

с

        а

        б

        с        

Принципиальная мнемоническая схема отбора проб для гидрохимического контроля и гидрометрических измерений может быть представлена в следующем виде:

        А                В                С                D                Е                F

        а        а

б        б

        с                                                                                                        с

                  горизонты        

вертикали

        - указывает отметку уровней в водоемах

На пересечении горизонталей и вертикалей указываются точки отбора проб для гидрохимического анализа или для гидрометрических измерений  (скорость течения, расход воды, которые характеризуют динамику течения и сам объект).

Количество вертикалей в створе на водоеме определяется шириной зоны загрязненности. Количество вертикалей в створе на водоеме определяется условиями смешения речных вод со сточными водами или водами притоков.

При неоднородности химического состава в створе устанавливают не менее 3 вертикалей (обычно стрежне и на расстоянии 5-10 метров от берегов в зависимости от шины водного объекта или реки).

При однородности химического состава одну вертикаль (на стрежне реки – там, где максимальная скорость течения реки).

                qст        Сст i                                                                                             к. с.

v, Q

            Сфi

          L = 500м        

Установление категорийности  пункта контроля качества поверхностных вод

Пункты контроля подразделяются на 4 категории, а категория пункта контроля определяет периодичность контроля качества вод и программу контроля в пункте. Как правило, категорию пункта определяют с учетом комплекса факторов, а именно хозяйственного значение водного объекта, качества воды, размера и объема водоема, размера и водности водотока и ряда других специфических факторов.

В пунктах 1-3 категории при наличии организованного сброса сточных вод должно быть не менее двух створов ниже и выше источника загрязнения.

В пунктах 1 категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводится ежедневно в первом после выпуска сточных вод створе (контроль по сокращенной программе 1) и отбор проб воды в объеме не менее 5л для хранения в течение 5 суток на случай необходимости проведения гидрохимического анализа при чрезвычайной ситуации, а именно заморные явления, гибель рыбы и других водных организмов, аварийные сбросы загрязняющих веществ, ежекадно (по сокращенной программе 2) в основные фазы водного режима (по обязательной программе).

В пунктах 2 категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят ежедневно (визуальное наблюдение), ежекадно (по сокращенной программе 1), ежемесячно (по сокращенной программе 3) и основные фазы водного режима (по обязательной программе).

В пунктах 3 категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят ежемесячно (по сокращенной программе3), либо в основные фазы водного режима (по обязательной программе).

В пунктах 4 категории контроль по гидрохимическим и гидрологическим показателям проводят в основные фазы водного режима (по обязательной программе).

Контроль качества воды по обязательной программе на большинстве водотоков проводят 7 раз в году: во время половодья – на подъеме, пике и спаде; во время летней межени – при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью – при ледоставе; во время зимней межени.

На отдельных водотоках в зависимости от их водного режима периодичность контроля по обязательной программе может несколько отличаться от указанной выше. На водотоках с длительным половодьем (больше месяца) число наблюдений увеличивается до 8 в год (пробы отбираются на подъеме, пике и конце спада половодья). На водотоках с устойчивой летней межень, где осенний подъем выражен слабо, число наблюдений снижается до 5 раз. На временных водотоках число наблюдений уменьшается до 3-4 в год. На водотоках, характеризующихся паводочным режимом, в течение всего года число наблюдений должно быть не менее 8.

Контроль по обязательной программе на водоемах проводят при следующих гидрологических ситуациях:

•  зимой – при наиболее низком уровне и наибольшей толщине ледяного покрова;
•  в начале весеннего наполнения водоема в период максимального наполнения (при наибольшем уровне);
•  при наиболее низком уровне в летне-осенний период.

В пунктах 1-3 категории контроль по гидробиологическим показателям  проводится ежемесячно (по сокращенной программе) и ежеквартально (по полной программе).  При этом в пунктах 3 категории ежемесячный контроль по сокращенной программе проводится только в вегетационный период.

В пунктах 4 категории контроль по гидробиологическим показателям  проводится ежеквартально (по полной программе).

При отсутствии возможности проведения контроля по гидробиологическим показателям в указанные выше сроки следует проводить его в наиболее показательные для оценки состояния водных экосистем сроки. Ими является начало, середина и конец вегетационного периода, что обычно соответствует окончанию весеннего половодья, периоду летней межени и предшествующему ледоставу времени.

В течение зимнего периода по возможности осуществляется одна гидробиологическая съемка. Так как состояние организмов, их количественный и качественный состав в этот период являются важными показателями степени загрязненности водоема или водотока.

Допускается одноразовый биологический контроль, который возможен для тех пунктов, где в результате регулярных гидробиологических съемок в течение 2-3 предшествующих лет не определено изменений экологической обстановки.

В пунктах одноразового контроля особенно важно выбрать место отбора проб, охватить по возможности более полно все разнообразие биотопов. При отсутствии возможности определения в пункте гидробиологических показателей допускается проведение контроля только по гидрохимическим и гидрологическим показателям.

Обязательная программа контроля по гидрохимическим и гидрологическим показателям предусматривает определение следующих показателей: расход воды, скорость течения, уровень, визуальное наблюдение, температура, цветность, прозрачность, запах, концентрация растворённых в воде газов (О2, СО2), концентрация взвешенных веществ, водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал Еh, концентрация главных ионов (хлоридных, сульфатных, гидрокарбонатных, кальция, магния, натрия, калия, сумма ионов), химическое потребление кислорода (ХПК), биохимическое потребление кислорода за пять суток (БПК5), концентрация биогенных элементов (аммонийных, нитритных и нитратных ионов, фосфатов, железа общего, кремния), концентрация широко распространённых загрязняющих веществ – нефтепродуктов, синтетических ПАВ, летучих фенолов, пестицидов, соединений металлов.  

Сокращённая программа 1 по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает определение следующих показателей: расход воды на (водотоках) или уровень (на водоёмах), визуальное наблюдение, температура, концентрация растворённого кислорода, удельная электропроводность.

Сокращённая программа контроля 2 по гидрологическим и гидрохимическим показателям предусматривает определение следующих показателей: расход или уровень, визуальное наблюдение, температура, водородный показатель pH, удельная электропроводность, концентрация взвешенных веществ, ХПК, БПК5 , концентрация двух - трёх загрязняющих веществ основных для воды в данном пункте контроля.

Сокращённая программа контроля 3 по гидрологическим и гидрохимическим показателям определяет: расход воды, скорость течения (на водотоках при опорных измерениях расхода воды) или уровень (на водоёмах), визуальное наблюдение, температура, водородный показатель pH, концентрация взвешенных веществ, концентрация кислорода, ХПК, БПК5 , концентрация всех лимитирующих загрязняющих веществ в данном пункте контроля.

Перечень, характерный для воды данного пункта контроля загрязняющих веществ, которые должны контролироваться по сокращённым программам 2 и 3, устанавливается на основе данных о составе сбрасываемых в районе пункта контроля сточных вод и предварительных обследований водного объекта. На первом этапе работ при формировании программы контроля может быть использован ориентировочный перечень загрязняющих веществ, который в дальнейшем уточняется по результатам обследования водного объекта.

Полная программа контроля по гидробиологическим показателям предусматривает определение следующих показателей качества воды:

1 по фитопланктону (общая численность клеток, общее число видов, общая биомасса, численность основных групп, биомасса основных групп, число видов в группе, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

2 по зоопланктону (общая численность организмов, общее число видов, общая биомасса, численность основных групп, биомасса основных групп, число видов в группе, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

3 по зообентосу (общая численность, общая биомасса, общее число видов, количество групп по стандартной разработке, число видов в группе, численность основных групп, биомасса основных групп, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

4 по перифитону (общее число видов, массовые виды, частота встречаемости, сапробность, микробиологические показатели, общее количество бактерий).

5 по макрофитам (проективное покрытие опытной площадки, характер распространения растительности, общее число видов, преобладающие виды).

Сокращённая программа контроля по гидробиологическим показателям предусматривает определение следующих показателей качества воды:

1 по фитопланктону (общая численность клеток, общая численность, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

2 по зоопланктону (общая численность организмов, общее число видов, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

3 по зообентосу (общая численность, количество групп по стандартной разработке, число видов в группе, число основных групп, массовые виды и виды-индикаторы сапробности).

4 по перифитону (общее число видов, массовые виды, сапробность, частота встречаемости).

При появлении новых источников загрязнения на водном объекте, изменении объёма, состава и условий сброса сточных вод действующих источников загрязнения и других сложившихся условий в категории пункта контроля, периодичность проведения контроля и перечень определяемых показателей качества воды необходимо уточнить.

Экспедиционные наблюдения на участках водоёмов и водотоках

 Экспедиционные наблюдения на участках водоёмов и водотоках проводят при необходимости получения данных качества  воды вне пункта контроля ОГСНК (Общероссийская Государственная Система Наблюдения и Контроля). Наиболее часто такие наблюдения осуществляют для получения информации о качестве воды при чрезвычайных ситуациях.

Для организации пунктов контроля и наблюдения проводятся предварительные исследования, целью которых является:

1. выявление источников загрязнения и их количество, составы и режимы сброса сточных вод в водоём или водоток;

2. определение створа гарантированного смешения природных и сточных вод и зоны загрязнённости;

3. определение расположения пунктов контроля, створов, вертикалей и горизонтов в них;

4. выявление характерных для данного водоёма лил водотока или его участка загрязняющих веществ и биотопов.

Предварительные исследования начинают со сбора, подробного изучения и анализа материалов о водопользователях на водоеме или водотоке (гидрологическая, гидрохимическая, гидробиологическая, микробиологическая и физико-географическая характеристика) источников загрязнения (количество, состав и режим сброса сточных вод, конструкция и состояние выпуска сточных вод, мощность и эффективность работы очистных сооружений) в условиях при которых имели место аварийные сбросы загрязняющих веществ.

Имеющиеся материалы анализируют, составляют карту-схему водоема, участка водоема или его части с нанесением источника загрязнения и мест сброса сточных вод. Намечают местоположение пункта контроля и ориентировочное расположение створов в пункте.

При проведении обследований на водотоках створы располагают по тому же принципу, как и при проведении систематических наблюдений: при наличии организованного сброса сточных вод – один выше первоисточника, а остальные ниже последнего в створе достаточно полного перемешивания или смешения сточных вод с водами водотока или в ближайшем створе водопользования (для рыбохозяйственных водотоков не далее 500м от места сброса сточных вод).

При отсутствии организованного сброса сточных вод достаточного одного створа. Степень смешивания сточных вод с водой водного объекта определяется соотношением:

Р=(Срi/Сmax)*100%,                                                       (3)

где Срi – средняя концентрация, Сmax – максимальная концентрация.

Кривая характеризует изменение концентрации в поперечном сечении потока по течению.

Все заключения должны быть сделаны в створе достаточно полного перемешивания или смешения считается >80%.

При проведении обследований по всему водоему предусматривается изучение его характерных участков, различающихся по ширине, глубине, проточности и конфигурации берегов. Наблюдения выполняют в ряде створов, которые на водоемах правильной формы проходят параллельно друг другу. На водоемах неправильной формы обычно назначают перпендикулярные створы, а также отдельные вертикали в центральных частях обособленных заливов или отчлененных участков.

На водохранилищах – продольный разрез по оси водохранилища от зоны выклинивания подпора до платины и несколько поперечных разрезов, проходящих через расширения и узости равной глубины. Вертикали на створах располагают обычно равномерно. Принцип расположения вертикалей и горизонтов при проведении обследований такой же, как и при проведении систематических наблюдений.

В общем случае в отобранных во время обследования пробах воды определяют комплекс гидрохимических и гидрологических показателей качества воды из полной программы по гидробиологическим и по гидрохимическим показателям.

Проведение наблюдений, анализ проб, обработка и обобщение результатов

Наблюдение за качеством поверхностных вод в пункте контроля проводится в соотношении с "методическим указанием гидрометеорологическим станциям и постам по отбору и подготовки проб воды и грунта на химический и гидробиологический анализ и проведение анализа первого дня".

Гидробиологический показатель получают измерением в пунктах или расчетным путем.

Химический анализ проб воды выполняется в соответствии с руководством Роскомгидромета.

При обобщении материалов оценку качества воды водоемов и водотоков по гидрохимическим показателям осуществляют, сопоставляя результаты измерений контролируемых показателей качества воды в отдельных пунктах с нормами качества воды, изложенными в "правилах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами".

Оценку качества воды по гидробиологическим показателям осуществляют, сопоставляя результаты измерений контролируемых показателей в отдельных пунктах с соответствующими значениями, приведенными в классификационную таблицу по гидробиологическим и микробиологическим показателям.

Классификация качества воды водоемов и водотоков по гидробиологическим и микробиологическим показателям.