Методические указания к выполнению работы

Практическая работа 2.

Расчет комплексного индекса загрязнения водных объектов

Задание

Оценить экологическое состояние реки N и пригодность водоема для водопользования на основе данных химического состава воды.

Каждый студент выполняет свой вариант задания по данным химического анализа воды согласно приведенной ниже таблице

Данные для расчета общесанитарного индекса качества воды (ИКВ)

№ вар	Показатели
Коли- индекс	Запах, баллы	БПК₅, мг О₂/л	рН	Растворенный кислород, мг/л	Цветность, град	Взвешенные вещества, мг/л	Общая минерализация, мг/л	Хлориды, мг/л	Сульфаты, мг/л
	10⁸	1,5			7,2
	10⁷				9,4
					1888 8,3
					3,5
	10				5,2
					7,1
	10⁶				9,8
	10⁶	1,5			1,5
			1,5		3,4
			0,5		5,5
					7,6
	10⁵				9,1
	10⁸				1,8
					3,6

Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов (для расчета индекса загрязнения воды - ИЗВ)

№ вар	Концентрация С, мг/л
Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
	0,15	0,03	2,0	0,1	0,001	0,05	0,35	0,05	0,2
	0,03	0,02	1,0	0,2	0,001	0,07	0,16	0,70	0,1
	0,02	0,01	0,5	0,1	0,001	0,20	0,25	0,05	1,0
	0,02	0,07	0,5	0,2	0,001	0,30	0,46	0,02	2,0
	0,30	0,01	2,0	0,5	0,001	0,05	0,34	0,02	0,05
	0,02	0,10	0,2	0,1	0,001	0,05	0,33	0,02	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,2	0,001	0,07	0,08	0,05	7,0
	0,002	0,01	0,5	0,1	0,003	0,03	0,37	0,03	2,0
	0,01	0,03	2,0	2,0	0,001	0,50	0,03	0,05	0,5
	0,02	0,02	0,1	0,1	0,001	0,05	0,05	0,02	0,5
	0,03	0,05	1,5	0,6	0,001	0,30	0,31	0,05	1,5
	0,01	0,10	1,8	0,2	0,002	0,05	0,25	0,03	1,0
	0,02	0,05	0,5	0,15	0,001	0,10	0,10	0,07	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,3	0,001	0,03	0,48	0,02	1,0

Методические указания к выполнению работы

1. Определить общесанитарный индекс качества воды (ИКВ):

1.1. Определить баллы w_i, присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный индекс качества воды, используя данные химического анализа воды и табл.1.

Таблица 1

Общесанитарный индекс качества воды

Показатели	Вес (g)	Балл (w)

Коли-индекс	0,18	0 – 100	101 – 1000	10³ – 10⁵	10⁵ – 10⁷	> 10⁷
Запах, баллы	0,13		1 – 2
БПК₅, мг О₂/л	0,12	< 1	1,0 – 2,0	2,1 – 4,0	4,1 – 10,0	> 10
рН	0,10	6,5 < рН £ 8,0	6,0 < рН £ 6,5 8,0 < рН £ 8,5	5,0 < рН £ 6,0 8,5 < рН £ 9,5	4,0 £ рН £ 5,0 9,5 < рН £ 10	рН < 4,0 рН > 10
Растворенный кислород, мг О₂/л	0,09	> 8	8 – 6	6 – 4	4 – 2	< 2
Цветность, град	0,09	< 20	21 – 30	31 – 40	41 – 50	> 50
Взвешенные вещества, мг/л	0,08	< 10	10 – 20	21 – 50	51 – 100	> 100
Общая минерализация, мг/л	0,08	< 500	500 – 1000	1001 – 1500	1501 – 2000	> 2000
Хлориды, мг/л	0,07	< 200	200 – 350	351 – 500	501 – 700	> 700
Сульфаты, мг/л	0,06	< 250	250 – 500	501 – 700	701 – 1000	> 1000

1.2. Рассчитать общесанитарный ИКВ по формуле (1).

приусловииg_i = 1(1)

где: g_i – вес показателя, входящего в общесанитарный ИКВ; w_i – баллы (от 1 до 5), присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный ИКВ; р – показатели, входящие в общесанитарный ИКВ.

1.3. Указать качественное состояние воды и степень ее пригодности для водопользования, используя данные таблиц 2 и 3.

Таблица 2

Классификация качества воды водоемов в зависимости от ИКВ

Качественное состояние воды	Значения ИКВ	Класс качества воды
Очень чистые	5,0
Чистые	4,1…4,9
Умеренно загрязненные	2,6…4,0
Загрязненные	1,6…2,5
Грязные	£ 1,5

Классификация качества, состояние водных ресурсов и возможности использования воды отражены в табл. 3.

Таблица 3

Классификация качества и возможности использования воды в водоемах

различного вида водопользования

Классы качества вод	Качественное состояние воды	Водопользование
хозяйственно-питьевое	культурно-бытовое
	Очень чистые	Пригодна с обеззараживанием	Вполне пригодна
	Чистые	Пригодна с хлорированием	Вполне пригодна
	Умеренно загрязненные	Пригодна со стандартной очисткой	Пригодна
	Загрязненные	Пригодна только со специальной очисткой в случае технико-экономической целесообразности	Использование сомнительно
	Грязные	Непригодна	Непригодна
	Очень грязные	Непригодна	Непригодна
	Чрезвычайно грязные	Непригодна	Непригодна

2. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ):

2.1. Рассчитать кратность превышения (С/ПДК_в) для указанных веществ.

Таблица 4

Предельно допустимые концентрации и класс опасности катионов

металлов в воде

Показатель	Металлы
Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
ПДК_в, мг/л	0,5	0,05		0,3	0,0005	0,1	0,1	0,3
Класс опасности

ВНИМАНИЕ!

· Степень превышения концентрации растворенного кислорода над ПДК рассчитывается по формуле:

· Степень превышения величины БПК₅над ПДК рассчитывается по формуле:

Таблица 5

Нормативные величины БПК₅ и растворенного кислорода

Потребление кислорода (БПК₅)	Величина мг О₂/л принимается за ПДК
До 3 мг О₂/л включительно Более 3 до 15мг О₂/л Свыше 15 мг О₂/л
Для растворенного кислорода при содержании, мг/л	Величина мг О₂/л, принимается за норматив
Свыше 6 Менее 6 до 5 Менее 5 до 4 Менее 4 до 3 Менее 3 до 2 Менее 2 до 1 Менее 1 до 0

2.2. Выбрать шесть компонентов для расчета: концентрация растворенного кислорода, значение БПК₅, а также значения 4 показателей, имеющих наибольшую кратность превышения.

2.3. Рассчитать ИЗВ для выбранных компонентов по формуле (2).

(2)

где: n – число показателей, используемых для расчета индекса; С_i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК_i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л.

2.4. Указать качественное состояние воды и степень ее пригодности для представленных видов водопользования, используя данные таблиц 6 и 3.

Таблица 6

Классификация качества воды водоемов в зависимости от ИЗВ

Качественное состояние воды	Значения ИЗВ	Класс качества воды
Очень чистые	< 0,2
Чистые	0,2 – <1,0
Умеренно загрязненные	1,0 – <2,0
Загрязненные	2,0 – <4,0
Грязные	4,0 – <6,0
Очень грязные	6,0 – <10,0
Чрезвычайно грязные	10,0

3. Определить интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС):

3.1. Провести балльную оценку величин ПДК_в и класса опасности токсичных веществ. Рассчитать среднеарифметические значения баллов.

3.2. Провести балльную оценку рассчитанных ранее ИКВ и ИЗВ с помощью табл. 7.

Таблица 7

Градации показателей для вычисления балльной оценки

№	Показатель	Балл (b)

1.	ПДК_в, мг/л	< 0,01	0,01…0,1	0,11…1	> 1
2.	Класс опасности в воде
3.	ИКВ, баллы	< 1,6	1,6…2,5	2,6…4	> 4
4.	ИЗВ, баллы	> 4,0	2,1…4,0	1,0…2,0	< 1

3.3. Рассчитать интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС) по формуле (3).

(3)

где: n_b – количество показателей, используемых для расчета индекса; в данной работе используется четыре показателя, n_b = 4; b_i – баллы (от 1 до 4), присвоенные каждому показателю в соответствии с табл. 5.

3.4. Сделать вывод об экологическом состоянии водоема (табл. 8) при многоцелевом использовании.

Таблица 8

Классификация водных объектов в зависимости от значения индекса ИИЭС

Класс качества водного объекта	Экологическое состояние	Диапазон ИИЭС
I	Экологическое бедствие	1,69
II	Экологический кризис	1,70…2,39
III	Напряженная экологическая ситуация	2,40…2,99
IV	Относительное экологическое благополучие	3,0