Осуществление контроля за качеством воды
Контроль качества и управление качеством воды в водных объектах призваны дать ответ на ряд вопросов, таких как какую воду следует считать чистой и безопасной, какие вещества и в какой концентрации загрязняют воду и т. п. Необходимое качество воды в водоеме может обеспечиваться поддержанием соответствующих гидрохимических и гидрологических режимов. Попадающие в водоем токсиканты изменяют гидрохимический состав поверхностной воды и в зависимости от концентрации оказывают влияние на процессы формирования ее качеств. Поэтому контроль состояния водных объектов осуществляется по физическим, химическим, бактериологическим и гидробиологическим показателям
В нашей стране анализ состояния водных объектов проводят ряд организаций, относящихся к различным министерствам, например:
- центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды следит за количественными и качественными показателями поверхностных вод и их изменением под влиянием деятельности человека;
- центр санитарно-эпидемиологического надзора контролирует водоемы и воду, используемые для питьевого водоснабжения, лечебно-оздоровительных целей;
- рыбохозяйственная инспекция осуществляет надзор за водоемами, имеющими рыбохозяйственное значение;
- управление по геологии и использованию недр контролирует использование подземных вод и осуществляет охрану их от истощения и загрязнения;
- комитет по водному хозяйству следит за водопользованием и водопотреблением.
Гидрохимический контроль качества воды состоит из системы контроля и наблюдений за химическим составом воды водоемов и водотоков бассейна, поступающими атмосферными осадками, антропогенными источниками загрязнения. Гидрохимическая система контроля и наблюдений создается с учетом сбросов сточных вод, а также видов водопользования. Состав и объем гидрохимических наблюдений определяются требованиями, предъявляемыми органами государственного управления и надзора и основными водопользователями. При этом обычно устанавливаются: минерализация; содержание кислорода; биологическое потребление кислорода (БПК); химическое потребление кислорода (ХПК); содержание основных ионов, биогенных веществ, нефтепродуктов, детергентов, фенолов, пестицидов, тяжелых металлов. Определяются также физические параметры: цветность, температура.
Объектами санитарных наблюдений являются водоемы, которые используются для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Створы обычно расположены вблизи пунктов санитарно-бытового водопользования. При наблюдениях собирают сведения об основных источниках загрязнения: о санитарном благоустройстве населенного пункта; об условиях отведения сточных вод; о промышленных и других объектах, сбрасывающих сточные воды; о качестве и составе сбрасываемых стоков; о характере очистки и обеззараживания и т.д.
Загрязненность воды - понятие, относящееся только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ. С экологической точки зрения, это неприемлемо. Поэтому специалисты различных производств должны независимо от того, обеспечена или нет допустимая нагрузка
Бактериальное население донных отложений водных объектов играет существенную роль в круговороте органического вещества и в процессах самоочищения воды. Одними из микробиологических показателей для количественной оценки экологического состояния водоемов, испытывающих повышенное антропогенное воздействие, служат общая численность бактерий, обитающих в донных отложениях - ОЧБ (измеряемая в клетках на 1 мл грунта - кл/мл грунта) и численность сапрофитных бактерий - СБ (измеряемая в колониеобразующих единицах - КОЕ/мл). Сапрофитные бактерии являются индикаторами загрязнения водной среды легкоокисляемым органическим веществом. На основе значений экологического Индекса, рассчитанного с помощью отмеченных микробиологических показателей можно определять экологическое состояние водоемов. Показатели ранжированы в четыре группы (по Дзюбан, 2005): норма, состояние риска, предкризисное состояние и кризис (табл.1).
Таблица 1 - Количественная оценка экологического состояния водоемов
| Микробиологический показатель | Норма | Состояние риска | Предкризисное состояние | Кризис |
| ОЧБ, кл/мл | 107-109 | 108-109 | 109-1010 | 108-1011 |
| СБ, КОЕ/мл | 103-104 | 104-105 | 105-106 | <104-107 |
| СБ/ОЧБ, % | < 0,01 | 0,01 - 0,1 | 0,1 - 1 | > 1 |
Оценка экологического состояния водоемов определяется по экологическому индексу, вычисленному по формуле:
ЭИ = СБ/ОЧБ·100% (1),
где
ЭИ – экологический индекс
ОЧБ – общая численность бактерий, кл/мл грунта;
СБ – численность сапрофитных бактерий, КОЕ/мл грунта.
Алгоритм выполнения практического задания по оценка экологического состояния водоемов по микробиологическим показателям:
1. Выбрать пять вариантов задания из таблицы 2.
2. Вычислить экологический индекс ЭИ выбранных вариантов водных объектов (водохранилище, озеро, река) и занести в таблицу 3.
3. На основе полученного экологического индекса в соответствии с таблицей 1 определить экологическое состояние водных объектов. Данные занести в таблицу 3.
4. Выявить водные объекты, характеризующиеся наиболее- и наименее благоприятным экологическим состоянием. Записать в виде вывода.
5. Построить график изменения численности СБ (сапрофитных бактерий) выбранных объектов;
6. Сделать вывод в сравнительном аспекте о загрязнении водных объектов легкоокисляемым органическим веществом. Записать в виде выводов.
7. Оформить отчет - Таблица 3.
Пример расчета:
ЭИ = СБ/ОЧБ·100%: 2,03/414,54·100% = 0,49
ЭИ = 0,49 %
По таблице 1 определяем, что водоем находится в предкризисном состоянии.
Таблица 2 - Микробиологические показатели водных объектов
| № варианта | Водоем или водоток | СБ, 106 КОЕ/мл грунта | ОЧБ, 106 кл/мл грунта | рН |
| Иваньковское водохранилище (г. Тверь) | 0,85 | 7,0 | ||
| Река Шексна | 0,06 | 6,8 | ||
| Чебоксарское вдхр. | 0,70 | 7,2 | ||
| Куйбышевское вдхр. (речной участок) | 0,95 | 7,4 | ||
| Куйбышевское вдхр. (озеровидный участок) | 1,30 | 6,8 | ||
| Шошинский залив | 0,32 | 7,1 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Шекснинское вдхр. | 0,34 | 7,0 | ||
| Шекснинский плес | 0,09 | 7,2 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Углическое вдхр. (озеровидный участок) | 0,1 | 6,6 | ||
| Саратовское вдхр. (речной участок) | 0,01 | 7,2 | ||
| Саратовское вдхр. (озеровидный участок) | 0,65 | 5,7 | ||
| Волгоградское вдхр. (речной участок) | 0,08 | 7,0 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Волжко-Камский плес | 0,70 | 6,8 | ||
| Река Кольчуг | 2,03 | 5,9 | ||
| Река Вишера | 16,84 | 6,3 | ||
| Верховье реки Кама | 0,48 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Висимский залив | 0,60 | 7,9 | ||
| Камское вдхр. (у с. Добрянка) | 2,44 | 7,1 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Камское устье | 2,24 | 7,2 | ||
| Шекснинское вдхр. | 0,34 | 7,0 | ||
| Русло реки Кама | 1,07 | 7,3 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Камское вдхр. (верхний бъеф) | 3,36 | 6,4 | ||
| Берег Камы | 6,24 | 7,0 | ||
| Шекснинский плес | 0,09 | 7,2 | ||
| Иваньковское водохранилище (г. Тверь) | 0,85 | 7,0 | ||
| Шошинский залив | 0,32 | 7,1 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Река Шексна | 0,06 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Углическое вдхр. (озеровидный участок) | 0,1 | 6,6 | ||
| Чебоксарское вдхр. | 0,70 | 7,2 | ||
| Куйбышевское вдхр. (озеровидный участок) | 1,30 | 6,8 | ||
| Шошинский залив | 0,32 | 7,1 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Куйбышевское вдхр. (речной участок) | 0,95 | 7,4 | ||
| Камское вдхр. (у с. Добрянка) | 2,44 | 7,1 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Камское устье | 2,24 | 7,2 | ||
| Шекснинское вдхр. | 0,34 | 7,0 | ||
| Куйбышевское вдхр. (озеровидный участок) | 1,30 | 6,8 | ||
| Река Шексна | 0,06 | 6,8 | ||
| Чебоксарское вдхр. | 0,70 | 7,2 | ||
| Куйбышевское вдхр. (речной участок) | 0,95 | 7,4 | ||
| Куйбышевское вдхр. (озеровидный участок) | 1,30 | 6,8 | ||
| Саратовское вдхр. (речной участок) | 0,01 | 7,2 | ||
| Черемшанский залив | 18,24 | 6,9 | ||
| Воткинское вдхр. (верхний бьеф) | 1,76 | 7,2 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Нижнее-Камское вдхр. (с. Вятское) | 1,98 | 6,8 | ||
| Саратовское вдхр. (озеровидный участок) | 0,65 | 5,7 | ||
| Река Сура | 1,95 | 7,3 | ||
| Река Волга | 3,30 | 7,0 | ||
| Камские поляны | 1,50 | 7,8 | ||
| Куйбышевское вдхр. (у плотины) | 1,71 | 7,9 | ||
| Волгоградское вдхр. (речной участок) | 0,08 | 7,0 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Река Ангара | 0,25 | 7,1 | ||
| Озеро Байкал (южное побережье) | 1,40 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Волжко-Камский плес | 0,70 | 6,8 | ||
| Камское устье | 2,24 | 7,2 | ||
| Русло реки Кама | 1,07 | 7,3 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Камское вдхр. (верхний бъеф) | 3,36 | 6,4 | ||
| Река Кольчуг | 2,03 | 5,9 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Нижнее-Камское вдхр. (с. Вятское) | 1,98 | 6,8 | ||
| Река Сура | 1,95 | 7,3 | ||
| Река Волга | 3,30 | 7,0 | ||
| Река Вишера | 16,84 | 6,3 | ||
| Куйбышевское вдхр. (у плотины) | 1,71 | 7,9 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Верховье реки Кама | 0,48 | 6,5 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Шекснинское вдхр. | 0,34 | 7,0 | ||
| Шекснинский плес | 0,09 | 7,2 | ||
| Висимский залив | 0,60 | 7,9 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Углическое вдхр. (озеровидный участок) | 0,1 | 6,6 | ||
| Камское вдхр. (у с. Добрянка) | 2,44 | 7,1 | ||
| Шекснинский плес | 0,09 | 7,2 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Волжко-Камский плес | 0,70 | 6,8 | ||
| Река Кольчуг | 2,03 | 5,9 | ||
| Камское устье | 2,24 | 7,2 | ||
| Волгоградское вдхр. (речной участок) | 0,08 | 7,0 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Русло реки Кама | 1,07 | 7,3 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Река Ангара | 0,25 | 7,1 | ||
| Камское вдхр. (верхний бъеф) | 3,36 | 6,4 | ||
| Река Сура | 1,95 | 7,3 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Берег Камы | 6,24 | 7,0 | ||
| Куйбышевское вдхр. (у плотины) | 1,71 | 7,9 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (южное побережье) | 1,40 | 6,9 | ||
| Воткинское вдхр. | 4,87 | 6,8 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Оса | 0,74 | 7,6 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Верховье реки Кама | 0,48 | 6,5 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Елово | 10,30 | 7,4 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (южное побережье) | 1,40 | 6,9 | ||
| Воткинское вдхр. | 4,87 | 6,8 | ||
| Река Ангара | 0,25 | 7,1 | ||
| Черемшанский залив | 18,24 | 6,9 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Воткинское вдхр. (верхний бьеф) | 1,76 | 7,2 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Воткинское вдхр. (верхний бьеф) | 1,76 | 7,2 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Елово | 10,30 | 7,4 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (южное побережье) | 1,40 | 6,9 | ||
| Нижнее-Камское вдхр. (с. Вятское) | 1,98 | 6,8 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Река Волга | 3,30 | 7,0 | ||
| Река Сура | 1,95 | 7,3 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Река Волга | 3,30 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Ангара | 0,25 | 7,1 | ||
| Камские поляны | 1,50 | 7,8 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Куйбышевское вдхр. (у плотины) | 1,71 | 7,9 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Воткинское вдхр. (верхний бьеф) | 1,76 | 7,2 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Река Ангара | 0,25 | 7,1 | ||
| Верховье реки Кама | 0,48 | 6,5 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Елово | 10,30 | 7,4 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Шошинский залив | 0,32 | 7,1 | ||
| Углическое вдхр. (речной участок) | 0,02 | 6,8 | ||
| Волгоградское вдхр. (озеровидный участок) | 2,35 | 6,9 | ||
| Река Шексна | 0,06 | 6,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Камское вдхр. (верхний бъеф) | 3,36 | 6,4 | ||
| Река Кольчуг | 2,03 | 5,9 | ||
| Озеро Кандры-Куль (Башкортостан) | 1,51 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (южное побережье) | 1,40 | 6,9 | ||
| Нижнее-Камское вдхр. (с. Вятское) | 1,98 | 6,8 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 | ||
| Река Обь | 2,44 | 7,8 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Озеро Байкал (восточное побережье) | 0,02 | 7,0 | ||
| Река Сура | 1,95 | 7,3 | ||
| Река Волга | 3,30 | 7,0 | ||
| Камские поляны | 1,50 | 7,8 | ||
| Река Шексна | 0,06 | 6,8 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Городище | 0,78 | 7,4 | ||
| Куйбышевское вдхр. (у плотины) | 1,71 | 7,9 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Река Енисей | 0,31 | 7,1 | ||
| Река Амур | 0,11 | 7,4 | ||
| Озеро Аслы-Куль (Башкортостан) | 0,11 | 8,6 | ||
| Нижнее-Камское вдхр.(нижний бьеф) | 4,93 | 6,9 | ||
| Озеро Байкал (западное побережье) | 0,12 | 7,0 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Водоем-накопитель | 2,46 | 8,4 | ||
| Углическое вдхр. (озеровидный участок) | 0,1 | 6,6 | ||
| Саратовское вдхр. (речной участок) | 0,01 | 7,2 | ||
| Саратовское вдхр. (озеровидный участок) | 0,65 | 5,7 | ||
| Река Кольчуг | 2,03 | 5,9 | ||
| Река Вишера | 16,84 | 6,3 | ||
| Верховье реки Кама | 0,48 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Висимский залив | 0,60 | 7,9 | ||
| Оса | 0,74 | 7,6 | ||
| Куйбышевское вдхр. (озеровидный участок) | 1,30 | 6,8 | ||
| Шошинский залив | 0,32 | 7,1 | ||
| Рыбинское вдхр. (у плотины) | 1,31 | 6,5 | ||
| Горьковское вдхр. (у плотины) | 1,20 | 6,2 | ||
| Чусовской залив | 7,40 | 7,0 |
Примечание: вдхр. - водохранилище
Форма отчета:
Таблица 3-Оценка экологического состояния водных объектов по микробиологическим показателям
| № варианта | Водный объект | СБ, 106 КОЕ/мл | ОЧБ, 106 кл/мл | ЭИ, % | Экологическое состояние |
| № | |||||
| № | |||||
| № | |||||
| № | |||||
| № | |||||
| Вывод |
Рисунок 1
Рис. 1. Численность сапрофитных бактерий в донных отложениях водных объектов
Вывод: наиболее загрязненным легкоокисляемым органическим веществом объектом является река Волга, в меньшей степени загрязнены реки Сура и Обь, минимально – реки Енисей и Ангара
Вопросы:
1. Перечислите опасные виды загрязнителей водных объектов.
2. Как изменяется экологическое состояние водоема в зависимости от микробиологических показателей?
3. Что такое активная реакция среды? Дайте характеристику активной реакции среды (рН) выбранных Вами водных объектов.