VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Содержание

№п/п	Наименование разделов, подразделов	Стр.
	Введение	3
1	Нормирование качества вод	6
	1.1 Качество вод и виды водопользования	6
	1.2 Классификация вод по интегральным показателям качества	10
	1.3 Критерии качества природных вод	12
	1.4 Индекс загрязнения, степень загрязнения	15
	1.5 Методы оценки качества вод	17
2	Факторы воздействия на водные объекты	20
3	Озеро Медвежье	25
	3.1 Физико-географическая характеристика озера Медвежье	25
	3.2 Оценка качества воды в озере Медвежье	28
	3.2.1 Оценка физических показателей воды озера Медвежье	28
	3.2.2 Оценка химических показателей воды озера Медвежье	30
	Заключение	36
	Список цитируемой литературы	37

Введение

Вода – один из главных стратегических ресурсов любого государства, беспроигрышный вариант политического давления и защиты национальных интересов. Водная проблема имеет первостепенное значение. Из общих запасов воды на Земле только 0,1% − вода пресная, годная для хозяйственно-питьевых нужд, и эти запасы уменьшаются на глазах, происходят качественные изменения воды, следствием чего является ее несоответствие санитарно-гигиеническим требованиям и серьезные последствия потребления недоброкачественной питьевой воды для здоровья населения (Зуева, 2003).

Злободневной проблемой современности стало ухудшение качества природных вод и состояния водных систем в результате возросшей антропогенной деятельности. Накопление и рассеяние веществ антропогенного происхождения по всей планете не оставили в стороне пресноводные экосистемы, качество воды которых существенно изменилось за последние десятилетия (Кожова, 1979).

Всемирная организация здравоохранения предупреждает, что 80% заболеваний на планете вызваны потреблением некачественной питьевой воды. Проблема чистой воды стоит перед многими странами. В России каждая пятая проба водопроводной воды не соответствует санитарно-химическим нормам, каждая восьмая микробиологическим, а 90% питьевой воды в стране не соответствует рекомендуемым санитарным нормам, химическим и микробиологическим стандартам. Эту воду используют 70% городов и населенных пунктов.

Считается, что определяющую роль в загрязнение водной среды вносит деятельность промышленных предприятий, которые направляют свои сбросы в реки и океаны. Не меньший вклад в загрязнение водной среды вкладывает современное сельское хозяйство с его массовым развитием животноводства, интенсивным внесением удобрений и использованием средств защиты растений. Сбросы коммунально-бытовых вод играют тоже определенную роль в формировании качественного и количественного состава поверхностных вод.

Больше всего нам портит жизнь хлор, используемый для дезинфекции воды. Хотя вначале он спасает от инфекций, однако потом его производные начинают медленно убивать нас, так как обладают канцерогенным, мутагенным эффектом, влияют на наследственность. По данным американских исследователей, у людей, постоянно употребляющих хлорированную воду, вероятность рака мочевого пузыря на 21% и рака прямой кишки на 38% выше, чем у тех, кто пьет очищенную, но нехлорированную воду (Мраков, 1990).

Россия располагает более чем 20% мировых запасов пресных поверхностных и подземных вод и несёт огромную ответственность перед мировым сообществом за их рациональное использование. Но это вовсе не значит, что эта вода – качественная.

Во многих городах России существует проблема питьевой воды, потребление жителями с городской водопроводной сети. Суть этой проблемы заключается в том, что ГОР Водоканал выдает чистую воду, которая соответствует всем нормативам и требованиям, но при протекании по десяткам километров старых, изношенных, ржавых труб водопроводной сети, вода, вытекающая из крана городской квартиры, уже не отвечает санитарным нормам и требованиям. Эта проблема объясняется тем, что в России около 70% городской водопроводной сети устарело, истек срок эксплуатации оборудования, которое давно требует замены.

Каждый год более 5 млн. человек в мире умирает от болезней, вызванных непригодной для питья водой. В России каждый второй житель вынужден пить воду, микробиологические и санитарно-химические параметры которой не отвечают гигиеническим нормативам (Лямаев, 2003).

Всё это обуславливает важность контроля качества воды в водоёмах.

Проблема рационального использования и охраны природных ресурсов от загрязнения и истощения требует проведения комплекса природоохранных мероприятий и прежде всего наблюдений, оценки и прогнозирования их состояния. Оптимальное решение вопросов использования и охраны природных ресурсов возможно лишь при наличии объективной информации о состоянии качества воды водных объектов, научного обоснования антропогенного воздействия на водные объекты.

Цель работы − дать оценку качеству водных объектов на примере озера Медвежье Охинского района.

Задачи:

- рассмотреть классификацию вод по интегральным показателям качества;

- проанализировать факторы воздействия на водные объекты;

- ознакомиться с методами оценки качества вод;

- дать оценку качеству воды в озере Медвежье.

1 Нормирование качества вод

1.1 Качество вод и виды водопользования

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Критериями оценки качества является любая совокупность количественных показателей, характеризующих свойства изучаемых объектов и используемых для их классифицирования или ранжирования.

Оценка качества пресноводных водоемов осуществляется по трем основным аспектам, включающим следующие комплексы показателей:

а) факторы, связанные с физико-географическим и гидрологическим описанием водоема, как целостного природного или водохозяйственного объекта;

б) контролируемые показатели состава и свойств водной среды, дающие формализованную оценку качества воды и ее соответствия действующим нормативам;

в) совокупность критериев, оценивающих специфику структурно-функциональной организации сообществ гидробионтов и динамику развития водных биоценозов (Карюхина, 1997).

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) − это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_вр) − это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта (Карюхина, 1997).

Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называют загрязняющим.

Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559-96, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства (Орлов, 1999).

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Рыбохозяйственные водные объекты могут относиться к одной из трех категорий:

Квысшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;

К первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;

Ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей (Орлов, 1999).

Предусматриваются следующие виды нормативов:

- предельно допустимые концентрации (ПДК); различают ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) и рыбохозяйственного назначения (ПДК_вр);

- ориентировочные допустимые уровни (ОДУ).

Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в, мг/л) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_вр, мг/л) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Ориентировочный допустимый уровень химического вещества в воде (ОДУ) – временный гигиенический норматив, разрабатываемый на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности и применяемый только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися предприятиями, реконструируемыми очистными сооружениями.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:

а) для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) с учетом трех показателей вредности − органолептического; общесанитарного; санитарно-токсикологического.

б) для рыбохозяйственного водопользования (ПДК_вр) с учетом пяти показателей вредности − органолептического; санитарного; санитарно-токсикологического; токсикологического; рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный − определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический − показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств промысловых рыб (Орлов, 1999).

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Рыбохозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

- гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

- постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

- ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

- замена ценных видов рыб на малоценные (Орлов, 1999).

На качество природных вод влияют природные и антропогенные факторы.

1.2 Классификация вод по интегральным показателям качества

К категории наиболее часто используемых показателей для оценки качества водных объектов относят гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ) и гидробиологический индекс сапробности (S).

Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести-семи показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК₅) является обязательной.

, где (1)

C_i − концентрация компонента (в ряде случаев − значение параметра);

N − число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК_i− установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (табл. 2). Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее) (Новиков, 1990).

Таблица 2 − Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Воды	Значения ИЗВ	Классы качества вод
Очень чистые	до 0,2	1
Чистые	0,2-1,0	2
Умеренно загрязненные	1,0-2,0	3
Загрязненные	2,0-4,0	4
Грязные	4,0-6,0	5
Очень грязные	6,0-10,0	6
Чрезвычайно грязные	>10,0	7

Из гидробиологических показателей качества в России наибольшее применение нашел так называемый индекс сапробности водных объектов, который рассчитывают исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов, представленных в различных водных сообществах:

, где (2)

S_i − значение сапробности гидробионта, которое задается специальными таблицами;

h_i − относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа);

N − число выбранных индикаторных организмов.

Каждому виду исследуемых организмов присвоено некоторое условное численное значение индивидуального индекса сапробности, отражающее совокупность его физиолого-биохимических свойств, обусловливающих способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Для статистической достоверности результатов необходимо, чтобы в пробе содержалось не менее двенадцати индикаторных организмов с общим числом особей в поле наблюдения не менее тридцати (Новиков, 1990).

В таблице 3 приведена классификация водных объектов по значению индекса сапробности S, которые также нормируются.

Таблица 3 − Классы качества вод в зависимости от индексов сапробности

Уровень загрязненности	Зоны	Индексы сапробности S	Классы качества вод
Очень чистые	ксеносапробная	до 0,50	1
Чистые	олигосапробная	0,50-1,50	2
Умеренно загрязненные	a-мезосапробная	1,51-2,50	3
Тяжело загрязненные	b-мезосапробная	2,51-3,50	4
Очень тяжело загрязненные	полисапробная	3,51-4,00	5
Очень грязные	полисапробная	>4,00	6

Индекс загрязнения воды и индекс сапробности следует отнести к интегральным характеристикам состояния. Уровень загрязненности и класс качества водных объектов иногда устанавливают в зависимости от микробиологических показателей (табл. 4). (Новиков, 1990).

Таблица 4 − Классы качества воды по микробиологическим показателям

Уровень загрязненности и класс качества вод	Микробиологические показатели
	Общее число бактерий,106 клеток/мл	Число сапрофитных бактерий,1000 клеток/мл	Отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий
Очень чистые, I	10	> 15

К_с – коэффициент концентрации – отношение содержания элемента в исследуемом объекте (C_i) к его фоновому содержанию в соответствующем компоненте окружающей среды (ПДК_i).

Экономический критерий – критерий, учитывающий рентабельность использования водного объекта (ГОСТ 27065-86).

Рентабельность (Р) характеризует относительную величину прибыли, т.е. отношение абсолютной суммы прибыли (П) к затратам (З) (Зарубина, 2009):

₍₅₎

Затраты формируются из экономических показателей, идущих: на создание зоны санитарной охраны; на обустройство; на обслуживание скважины (подземный водный объект) или насосной станции (поверхностный водный объект); на водоподготовку, в которой затраты изменяются в зависимости от качественных показателей воды; на транспортировку воды к потребителю и т.д.

Рыбохозяйственный критерий – критерии качества, учитывающие пригодность воды для обитания и развития промысловых рыб и промысловых водных организмов (ГОСТ27065-86).

Растворенные и эмульгированные нефтепродукты в концентрациях выше 0,05 мг/л прежде всего воздействуют на товарные и вкусовые качества рыбы, т.е. лимитирующий показатель вредности является рыбохозяйственный. Поэтому ПДК нефтепродуктов для рыбохозяйственных водоёмов установлена равной 0,05 мг/л. По другим показателям вредности (санитарному, органолептическому, токсикологическому) безвредная концентрация находится на данном уровне или выше его, но ни в коем случае не ниже. Этим создается запас надежности для предотвращения отрицательного воздействия на водоем и водные организмы по всем показателям вредности (Науменко, 1988).

1.4 Индекс загрязнения, степень загрязнения

При критериях и их индексах, назначенных для водного объекта, само качество воды характеризуют различными определениями, понятиями: «индекс загрязнения»; «степень загрязнения»; «класс качества»; «категория качества» и др.

В СанПиН 2.1.5.980–00 алгоритм методики оценки качества воды представлен следующим образом:

1. Фактором является установление загрязнения вод;

2. Номенклатура представлена поверхностными водами;

3.Критериями является комплекс из трёх признаков вод, характеризующих органолептический состав вод, токсикологический состав вод и санитарный режим.

4. Индекс качества поверхностных вод для каждого критерия представлен отдельными числами, а для санитарного режима число лактоположительных кишечных палочек задано интервалом чисел.

5. Само качество вод оценивается как индекс загрязнения от 0 до 3 и как степень загрязнения «допустимая», «умеренная», «высокая», «чрезвычайно высокая». Т.е. каждому индексу загрязнения дана словесная оценка степени загрязнения (допустимая, умеренная, высокая, чрезвычайно высокая).

Таблица 6 − Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения

Оценочные показатели для водных объектов I и II категории
Степень загрязнения	Органолептический		Токсикологический	Санитарный режим				Индекс загрязне-ния
	Запах, привкус (баллы)	ПДКорг. (степень превышения)	ПДКтокс. (степень превышения)	БПК20 мг О2/дм3			Число лактозо- положительных кишечных палочек в 1 дм3*
				I	III	О2
Допустимая	2	1	1	3	6	4	10 4	0
Умеренная	3	4	3	6	8	3	10 4 – 105	1
Высокая	4	8	10	8	10	2	105 – 106	2
Чрезвычайно высокая	4	8	100	8	10	1	106	3

Примечания: ПДК_орг. – предельно допустимые концентрации веществ, установленные по органолептическому признаку вредности;

ПДК_токс. – предельно допустимые концентрации веществ, установленные по токсикологическому признаку вредности;

БПК₂₀ – приведены уровни для водоёмов I и II категории водопользования;

* – для водных объектов, используемых для купания, допустимая степень загрязнения – число лактозоположительных кишечных палочек не более 1∙10³, при благоприятной эпидемической ситуации в данном районе не более 1∙10⁴ в 1 дм³ воды соответственно изменяется градация показателя).

Допустимая степень загрязнения – определяет пригодность водного объекта для всех видов водопользования населения практически без каких-либо ограничений.

Умеренная степень загрязнения – свидетельствует об известной опасности для населения культурно-бытового водопользования на водном объекте. Его использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения без снижения уровня химического загрязнения на очистных водопроводных сооружениях может привести к появлению начальных симптомов интоксикации у части населения, особенно при наличии в воде веществ 1 и 2 классов опасности.

Высокая степень загрязнения – указывает на безусловную опасность культурно-бытового водопользования на водном объекте. Недопустимо использование такого водного объекта как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения из-за сложности удаления токсических веществ в процессе водоподготовки на водопроводных сооружениях. Употребление для питья воды, имеющей высокую степень загрязнения, может привести к появлению у населения симптомов интоксикации и развитию отдаленных эффектов, особенно в случае присутствия в воде веществ 1 и 2 классов опасности.

Чрезвычайно высокая степень загрязнения водного объекта определяет его абсолютную непригодность для всех видов водопользования. С гигиенической точки зрения загрязнение является экстремально высоким и даже кратковременное использование водного объекта опасно для здоровья населения.

1.5 Методы оценки качества вод

Различают дифференциальные, комплексные и интегральные методы оценки качества вод (Новиков, 1990). Дам их определения по ГОСТ 15467-79 «Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения».

Дифференциальный метод оценки качества продукции – метод оценки качества продукции, основанный на использовании единичных показателей её качества.

Единичный показатель качества продукции – показатель качества продукции, характеризующий одно из её свойств.

Комплексный метод оценки качества продукции – метод оценки качества продукции, основанный на использовании комплексных показателей её качества.

Комплексный показатель качества продукции – показатель качества продукции, характеризующий несколько её свойств.

Интегральный метод оценки качества продукции – метод оценки качества продукции, основанный на использовании суммы показателей её качества..

Таким образом, критерий качества воды может быть задан различным способом:

1) одним признаком (показателем) – дифференциальный метод оценки качества воды. Например: минерализация или оценке минеральных вод;

2) несколькими признаками (несколькими показателями), комплексный метод оценки качества воды. Например, рН, мутность, общая жёсткость, железо, марганец, перманганатная окисляемость, микробиологические показатели воды;

3) формулой, связывающей содержание компонента в воде с его нормой – интегральный метод оценки качества воды, например, ∑С_i/ПДК_i. (Новиков, 1990).

Контроль качества воды – проверка соответствия показателей качества воды установленным нормам и требованиям (ГОСТ27065-86).

Контроль проводится сравнением показателей качества воды с нормами качества воды для различных целей водопотребления. Например, нормами качества питьевой воды являются предельно допустимые концентрации компонентов в воде.

Для характеристики самого качество воды используют индексы качества воды. Индексы качества воды устанавливаются на основе экспериментальных исследований, теоретических расчётов или специальной экспертизы.

Индекс качества воды – обобщённая числовая оценка качества воды по совокупности основных показателей для конкретных видов водопользования (ГОСТ27065-86).

Алгоритм методик оценки качества воды для различных целей её назначения:

1. Фактор (для каких целей устанавливается качество воды).

2. Номенклатура (для каких вод устанавливается качество).

3. Критерий качества.

4. Норматив качества.

5. Качество воды.

Рис. 1 − Факторы, влияющие на состояние водного объекта.

Факторы, влияющие на состояние (качество) водного объекта (рис. 1), могут иметь как естественную природу, так и антропогенную, вызванную хозяйственной деятельностью человека. Регулируя факторы, влияющие на состояние водного объекта, можно регулировать качество его воды (Мазаев, 1999).

2 Факторы воздействия на водные объекты

Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) вода в водоёме (водотоке) считается загрязнённой, если в результате изменения её состава или состояния вода становится менее пригодной для любых видов водопользования, в то время как в природном состоянии она соответствовала предъявляемым требованиям. Определение касается физических, химических и биологических свойств, а также наличия в воде посторонних жидких, газообразных, твёрдых и растворённых веществ.

В целом факторы воздействия обусловлены природными, и антропогенными причинами. Природные факторы воздействия обычно вызваны катастрофами – вулканами, селями и т.д. Антропогенные факторы вызваны непосредственно действиями человека (Кожова, 1979).

В результате различных воздействий происходит:

1) загрязнение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты, а также образование в них вредных веществ, которые ухудшают качество поверхностных и подземных вод, ограничивают использование либо негативно влияют на состояние дна и берегов водных объектов;

2) засорение водных объектов – сброс или поступление иным способом в водные объекты предметов или взвешенных частиц, ухудшающих состояние и затрудняющих использование водных объектов;

3) истощение водных объектов – устойчивое сокращение запасов и ухудшение качества поверхностных и подземных вод (Кожова, 1979).

Вся вода гидросферы непрерывно совершает круговорот, при этом происходит изменение ее состава, агрегатного состояния и свойств, самоочищение. Рост численности населения, развитие производственной деятельности для удовлетворения его растущих потребностей изменяют сложившиеся за миллионы лет естественные равновесия в гидросфере.

В настоящее время известны более 2000 веществ, загрязняющих водоемы. Все они попадают в воду в результате человеческой деятельности. К наиболее вредным и широкомасштабным химическим загрязнителям относятся нефть и нефтепродукты. Ежегодно в океан попадает более 16млн тонн нефти. Обеспокоенность общественности нефтяным загрязнением обусловлена неуклонным ростом экономических потерь в рыболовстве, туризме и других сферах деятельности. Только 1 тонна нефти способна покрыть 12 км² поверхности моря. Нефтяная пленка изменяет все физико-химические процессы: повышается температура поверхностного слоя воды, ухудшается газообмен, рыба уходит или погибает. Меняются гидробиологические условия в океане, уменьшается первичная продукция океана − фитопланктон, служащий своеобразным пищевым фундаментом всей жизни в океане. Очень ядовиты растворимые компоненты нефти. Они нередко становятся причиной гибели рыбы и морских птиц (Кожова, 1979).

Серьезную угрозу экологической безопасности представляют также поверхностно-активные вещества (в том числе синтетические моющие средства, широко используемые человеком), соли тяжелых металлов (свинца, железа, меди, ртути и др.). Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевым цепям организмам. Вследствие сельскохозяйственной деятельности из почвы в поверхностные и грунтовые воды попадают удобрения, ядохимикаты (пестициды, гербициды). Среди вносимых в реки с суши растворимых веществ имеют отрицательное значение и органические остатки. Вынос в гидросферу органического вещества оценивается в 300-380 млн тонн в год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияет на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заиливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность донных микроорганизмов (Кожова, 1979).

Значительных размеров достигает концентрация загрязнений дождевых сточных вод – ливневых и талых. Текущие по улицам дождевые стоки бывают более ядовитыми, чем в сточных трубах промышленных предприятий.

Наиболее опасными загрязнителями являются радиоактивные и биологически активные вещества.

Для оценки степени и характера загрязнения природных вод Российской Федерации используют показатели, приведенные в таблице 7. (Зарубина, 2009).

Таблица 7 – Важнейшие показатели качества воды в РФ

Группа показателей	Характеристика показателей
Физические	Цвет, запах, мутность, прозрачность, температура
Химические	Водородный показатель (рН), содержание растворенного кислорода, биохимическая потребность в кислороде (БПК), окисляемость, содержание азота (аммония, нитратов, нитритов), общее солесодержание, концентрации анионов (хлориды, сульфаты, фосфаты) и катионов
Бактериологические	Бактерии группы кишечной палочки, наличие патогенных микроорганизмов
Гидробиологические	Видовой состав гидробионтов, соотношение сапробных и олигосапробных организмов

В упрощенном виде круговорот воды и загрязнение водных объектов можно представить в виде испарения ее с поверхности водных объектов суши, изъятия на бытовые и промышленные нужды и возврата в водные объекты в виде осадков и стоков. При этом вся возвращаемая вода загрязняется. В настоящее время все источники загрязнения гидросферы принято делить на четыре большие группы (Зарубина, 2009):

1) Атмосферные осадки – в виде вымываемых из воздуха загрязнителей (оксиды серы и азота) и особенно после смыва их при стекании по городским улицам и промышленным площадка, где они увлекают с собой массы веществ: мусор, нефтепродукты, кислоты, фенолы и др.;

2) Городские (сельские) сточные воды – включающие преимущественно бытовые стоки, содержащие фекалии, моющие средства (детергенты), микроорганизмы, в том числе патогенные;

3) Промышленные сточные воды – образующиеся в самых разнообразных отраслях промышленности, среди которых наиболее активно потребляют (и загрязняют) воду: чёрная металлургия, химическая, лесохимическая, нефтеперерабатывающая промышленность, энергетика и др. (Зарубина, 2009).

Очевидно, что по химическому составу промышленные стоки наиболее разнообразны, поскольку именно здесь производятся или обращаются практически все известные сегодня вещества. Загрязнение промышленными сточными водами можно типизировать так:

- механическое – повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнения;

- химическое – наличие в воде содержащих и неорганических веществ токсического и нетоксического воздействия;

- бактериальное и биологическое – наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

- радиоактивное – присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

- тепловое – выпуск в водоёмы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.

4) Сельскохозяйственные стоки– содержащие смытые в процессе эрозии частицы почвы, биогены, входящие в состав удобрений, пестициды (химические средства для защиты сельскохозяйственных растений и животных соответственно от сорняков, паразитов, насекомых), помёт сельскохозяйственных животных и ассоциированные с ним бактерии, ядохимикатами, удобрениями, органикой, мочевиной, азотом, фосфором и др. (Зарубина, 2009).

В то же время источники загрязнений могут быть точечными или диффузными. Наибольшую опасность для рек представляют точечные источники, через которые осуществляется сосредоточенный сброс сточных вод, содержащих широкий спектр загрязняющих веществ (ЗВ). Диффузные источники вносят существенный вклад в формирование антропогенной нагрузки на реки.

В настоящее время нет единой классификации сточных вод, узаконенной правилами или нормами. Ряд классификаций сточных вод и их примесей приводятся в работах по очистке сточных вод. В качестве критериев используется и характер воздействия примесей на водоёмы. Так в РФ широко распространена классификация сточных вод по их действию на водоемы (табл.8) (Зарубина, 2009).

Таблица 8 - Классификация сточных вод по их действию на водоемы

Группа	Характер примесей	Характер действия примесей на водоёмы и водные организмы	Источник сточных вод
1	Неорганическиесо специфическими токсическими свойствами	Изменение органолептических и физико-химических свойств воды; отравление водных организмов, жаберные заболевания рыб и т.д.	Производства химической промышленности, электрохимические производства, тепловые электрические станции и др.
2	Неорганические без специфических токсических свойств	Содержат взвешенные вещества	Производство керамической, силикатной промышленности, углеобогатительные фабрики, тепловые электрические станции и др.
3	Органические со специфическими свойствами	Отравляют водные организмы, ухудшают качество воды, создают дефицит кислорода	Химические и нефтехимические производства, тепловые электрические станции и др.
4	Органические без специфических токсических свойств	Создают дефицит кислорода	Пищевая промышленность, тепловые электрические станции и др.

3 Озеро Медвежье

3.1 Физико-географическая характеристика озера Медвежье

Озеро Медвежье располагается в северо-восточной части острова Сахалин в непосредственной близости от районного центра – город Оха, в 3 км к юго-западу от него. Площадь зеркала озера составляет 1,9 км², а площадь водосбора – 18,8 км². Озеро Медвежье имеет крестовидную форму, вытянутую с востока на запад и с юга на север (рис 2).

Рис. 2 – Расположение озера Медвежье.

Окружающая озеро местность холмистая, поросшая хвойным лесом, склоны холмов крутые, вершины пологие, сглаженные.

Берега озера крутые, заросшие травой, кустарником, хвойными деревьями.

При сильном ветре северный берег деформируется волнением. Озеро проточное, образовано несколькими ручьями, наибольшие: ручей Медвежий и ручей Пионерский. Из озера вытекает река Малый Гиляко-Абунан в 2 км северо-западу от поселка Новостройка (рис. 3).

Рис. 3 – Гидрографическая схема озера Медвежье.

Окружающая местность представляет собой холмистую равнину. В пониженных местах много топких озер и болот. На более возвышенных местах встречаются леса, состоящие преимущественно из лиственницы, а также верховые болота – мари, которые легко проходимы.

Почвы подзолистые и торфяно-болотистые с супесчаным гранулометрическим (механическим) составом.

Реки и ручьи, впадающие в озеро Медвежье, относятся к северному району, который расположен в пределах Северо-Сахалинской равнины. В прибрежной части развиты морские террасы, высотой от 10 до 80 м, а для центральной части характерен холмистый и грядово-волнистый рельеф. Относительная высота гряд составляет 100-300 м. Значительное распространение имеют также небольшие озерно-аллювиальные равнины и озерно-болотистые низины, к которым обычно приурочены долины рек.

Поверхность Северо-Сахалинской равнины сложена в основном неогеновыми и четвертичными отложениями, представленными слабо сцементированными морскими песчаниками, а также суглинками и алевролитами. Эти породы обладают хорошими фильтрационными свойствами, что при значительном количестве осадков обуславливает их водообильность.

Зеркало грунтовых вод расположено вблизи от их дневной поверхности.

Леса занимают около 35% поверхности равнины. На севере, где расположено озеро Медвежье, преобладает лиственница.

Речная сеть хорошо развита. Для рек характерны невысокие берега и широкие, местами заболоченные поймы. Русла рек сильно извилисты.

Климат района морской, с теплым летом и холодной зимой. Погодные условия в районе определяются в основном приходящими из Японского моря циклонами и Сибирским антициклоном.

В северо-восточной части острова Сахалин средняя температура в летнее время составляет 10-13^оС. Максимальная температура летом может достигать 30-32^оС. Средняя температура зимой составляет от -16^оС до -21^оС, при минимальной температуре до -44^оС. Средняя продолжительность периода отрицательных температур – 125 дней.

Летом преобладают ветры юго-восточного и южного направления (55%), в зимние месяцы – западные и северо-западные (76%). Максимальная скорость ветра летом достигает 26 м/с, а зимой – 40 м/с. Низкие зимние температуры в сочетании с сильными ветрами обусловливают высокие коэффициенты резкости погоды.

4.2 Оценка качества воды в озере Медвежье

Источником водоснабжения Охинского промышленного узла и города Охи является озеро Медвежье. Очистные водоподготовительные сооружения озера Медвежье введены в эксплуатацию в 1976 году, располагаются в 6 км от города Оха, выполнены по специализированному проекту с полным комплексом водоподготовительных сооружений – осветление, фильтрование, коагулирование, обеззараживание газообразных хлором.

С 1976 года вода перед подачей в водопроводную сеть подвергается механической очистке (осветление и фильтрование) и обеззараживанию. Коагуляция не проводится из-за разукомплектованного оборудования.

4.2.1 Оценка физических показателей качества воды озера Медвежье

Анализ данных, предоставленных Амурским Бассейновым Водным Управлением показал, что за период с 17.01.12 по 11.09.12 гг. вкус/привкус воды составил 0 баллов, что не превышает норму ПДК. По нормам СанПиН 2.1.4.559-96, привкус должен быть не более 2 баллов.

Запах воды соответствует 0 баллов, то есть запах не обнаруживается. По нормам СанПиН 2.1.4.559-96, запах воды должен быть не более 2 баллов.

Цветность воды- интенсивность окраски, выраженная по платиново-кобальтовой шкале. Один градус шкалы соответствует цвету 1 литра воды, окрашенного добавлением 1 мг соли − хлорплатината кобальта. Цветность воды подземных вод вызывается соединениями железа, реже - гумусовыми веществами; цветность поверхностных − цветением водоёмов. По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 на питьевую воду, цветность воды не должна быть выше 20 (35)^о.

Анализ данных показал, что за период исследования, который длился 9 месяцев, в трёх месяцах (апрель, май, август) цветность воды превышала норму ПДК, что отображено на рисунке 4.

Рис. 4 – Изменение цветности воды озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.0912 гг.

Мутность определяется содержанием в воде взвешенных веществ. По нормам СанПиН 2.1.4.559-96, мутность питьевой воды должна быть не выше 2,6 мг/л. За указанный период исследования мутность воды озера Медвежье не превышала норму ПДК (рис. 5).

Рис. 5 – Изменение мутности воды озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.0912 гг.

4.2.2 Оценка химических показателей воды озера Медвежье

Активная реакция воды − степень её кислотности или щёлочности − определяется концентрацией водородных ионов. Выражается через pH. При рН = 7,0 реакция воды нейтральная, при рН7,0 среда щелочная.По нормам СанПиН 2.1.4.559-96 рН питьевой воды должен быть в пределах 6,0 − 9,0. Анализданных, предоставленных Амурским Бассейновым Водным Управлением показал, что вода озера Медвежье полностью соответствует нормам. Реакция воды близка к нейтральной (рис. 6).

Рис. 6 – Изменение pH воды озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.0912 гг.

Жесткостьводы определяется содержанием в воде солей жесткости (кальция и магния). По СанПиНу 2.1.4.559-96 жесткость питьевой воды должна быть не выше 7,0 мг-экв/л. Жесткость воды озера Медвежье не превышает норму ПДК (рис. 7).

Рис. 7 – Изменение жесткости воды озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.0912 гг.

Хлориды присутствуют практически во всех водах. В основном их присутствие в воде связано с вымыванием из горных пород хлорида натрия (поваренной соли). Повышенное содержание хлоридов в совокупности с присутствием в воде аммиака, нитритов и нитратов может свидетельствовать о загрязнённости бытовыми сточными водами. ПДК хлоридов в воде питьевого качества 350 мг/л (Беспамятнов, 1997).

Сульфатыпопадают в подземные воды в основном при растворении гипса, находящегося в пластах. Повышенное содержание сульфатов в воде приводит к расстройству желудка человека. ПДК сульфатов в воде питьевого качества - 500 мг/л (Беспамятнов, 1997).

По содержанию хлоридов и сульфатов вода озера Медвежье полностью соответствует нормам (рис. 8).

Рис. 8 – Изменение содержания хлоридов и сульфатов в воде озера Медвежьеза период17.01.12 – 11.09.12 гг.

По наличию, количеству и соотношению в воде азотсодержащих соединений (аммиак, нитриты, нитраты) можно судить о степени и давности заражения воды продуктами жизнедеятельности человека. Употребление воды с повышенным содержанием нитритов и нитратов приводит к нарушению окислительной функции крови.ПДК в воде аммиака составляет 2,0 мг/л; нитритов - 3,0 мг/л; нитратов - 45,0 мг/л (Беспамятнов, 1997).

Содержание аммиака солевого и нитритов в воде озера Медвежье не превышает нормы ПДК (рис. 9). Нитраты в воде отсутствуют.

Рис. 9 – Изменение содержания аммиака солевого и нитритов в воде озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.09.12 гг.

Фтор. Его недостаток в воде приводит к кариесу, его избыток - к флюорозу, рахиту и малокровию. Оптимальная доза фтора в питьевой воде составляет 1,5 мг/л (Беспамятнов, 1997). В воде озера Медвежье фтор отсутствует.

Окисляемостьобусловлена содержанием в воде органических веществ и отчасти может служить индикатором загрязнённости источника сточными водами. По СанПиНу окисляемость воды должна быть не выше 5,0 мг/л. По окисляемости вода озера соответствует нормам (рис. 10).

Рис. 10 – Изменение величины окисляемости воды в озере Медвежье за период 17.01.12 – 11.09.12 гг.

Общее солесодержание и сухой остатокхарактеризуют минерализацию (содержание растворенных солей в воде). По СанПиН 2.1.4.559-96 на питьевую воду, сухой остаток должен быть не более 1000 мг/л. Содержание сухого остатка в воде озера Медвежье не превышает норму (рис. 11).

Рис. 11 – Содержание сухого остатка в воде озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.09.12 гг.

Железо может встречаться в природных водах в следующих видах:

- истинно растворённом виде (двухвалентное железо, прозрачная бесцветная вода);

- нерастворённом виде (трёхвалентное железо, прозрачная вода с коричневато-бурым осадком или ярко выраженными хлопьями);

- коллоидном состоянии (окрашенная желтовато-коричневая опалесцирующая вода, осадок не выпадает даже при длительном отстаивании);

- железоорганика − соли железа и гуминовых и фульвокислот (прозрачная желтовато-коричневая вода);

- железобактерии (коричневая слизь на водопроводных трубах).

Повышенное содержание железа в воде вызывает потёки на сантехнике, окрашивает бельё при стирке и придаёт воде железистый или чернильный привкус. Длительное употребление такой воды для питья вызывает отложение железа в печени и по вредности значительно обгоняет алкоголизм. ПДК в воде железа составляет 0,3 мг/л (Беспамятнов, 1997).

Анализ данных показал, что за весь период исследования содержание железав воде озера Медвежье превышает норму ПДК (рис. 12).

Рис. 12 – Содержание железа в воде озера Медвежье за период 17.01.12 – 11.09.12 гг.

Содержание общих колиформных бактерий в 10 мл воды не должно превышать 50 или (в идеальных условиях) бактерий быть не должно вообще. За указанный период исследования в трех месяцах (июль, август, сентябрь) количество общих колиформных бактерий составило 240, что не соответствует установленным нормам.

Таким образом, по качественному составу воды, озеро относится ко 2 классу и не соответствует СанПин 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» по содержанию железа общего, по высокой цветности.

Качество воды после водоподготовки не соответствует СанПин 2.1.4.1074-01 «Вода питьевая…» по цветности, общему железу, периодическому обнаружению в водопроводной сети города антигена вирусного гепатита А и ротовирусного антигена. Степень водоочистки на очистных сооружениях озера Медвежье достигает максимум 40% относительно качественного состава воды до очистки.

Заключение

В проделанной работе в полной мере определили значимость контроля качества воды, рассмотрели:

- классификацию водных объектов, основные понятия, виды и источники загрязнений;

- факторы воздействия на водные объекты;

- методы, процесс контроля качества воды;

- методики расчёта важнейших показателей качества, позволяющие определить, отвечает ли водоём предъявляемым нормам и требованиям.

Можно сделать вывод, что при стремительно возрастающей урбанизации важность контроля качества воды должна стать первостепенной задачей для всего человечества. Ведь банально напоминать, что вода − это жизнь, и какой продолжительности она у нас будет, во многом зависит от нашего разумного поведения.

На основании анализа данных предоставленных Амурским Бассейновым Водным Управлением за период с 17.01.12 по 11.09.12 гг. произвели оценку качества воды, которая показала, что по основным показателям – запах, вкус, мутность, цветность, pH, окисляемость, жесткость, содержание нитритов, нитратов, хлоридов, сульфатов, аммиака солевого, фтора − вода соответствует предъявляемым нормам.

Цветность воды превышала норму ПДК в апреле и мае это связано с тем, что весной в озеро стекают талые воды, а в августе – с цветением воды в озере.

Анализ данных показал, что за весь период исследования содержание железа в воде озера Медвежье также превышает норму ПДК. Повышенное содержание железа обусловлено особенностями гидрохимического состава грунтовых вод.

В целом, качество воды соответствует нормам. Вода безопасна для населения и пригодна для питья.

Список цитируемой литературы

1. Беличенко, Ю.П., Швецов, М.Н. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. − М.: Россельхозиздат, 2006. – 204 с.

2. Беспамятнов, Г.П., Кротов, Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. − Л.: Наука, 1997. – 197 с.

3. Близняк, Е.В. Водные исследования. – М., 1992. − 652 с.

4. Вильдяев, В.М. Мониторинг водных объектов // Экология и жизнь. 1999. Т.9. №1.− 47-48 с.

5. Дарижапов, Б.Б., Зибарь, Р.Н., Васильева, А. А. О мерах повышения качества питьевой воды. Тяжелые металлы в биосфере. - М.: Мысль, 1984. − 396 c.

6. Зарубина, Р.Ф., Копылова, Ю.Г.. Оценка качества природных вод различного назначения. − Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. − 115 с.

7. Зуева, Е.Т., Фомин, Г.С. Питьевая и минеральная вода. Требования мировых и европейских стандартов к качеству и безопасности. М.: Протектор, 2003. – 320с.

8. Карюхина, Л.Н., Чурбанова, И.Н. Контроль качества воды. М.: Стройиздат, 1997. – 266 с.

9. Кожова, О.М. Исследование биологического действия антропогенных факторов, загрязняющих водоемы. Иркутск: ИГУ, 1979 – 184с.

10. Люборский, В.M. Повышение качества питьевой воды. − М.: Стройиздат, 1987 − 108 с.

11. Лямаев, Б.Ф. О водопроводной, доочищенной и бутилированной воде //Вода и экология: проблемы и решения. – 2003 – №1. – 54 – 55 с.

12. Мазаев, В.Т., Шлепнина, Т.Г., Мандрыгин, В.И. Контроль качества воды. – М.: Колос – 1999. – 21– 41 с.

13. Мильнер, А.А., Резников, Г.Д. Мониторинг качества питьевой воды/ //Химия и технология воды − 1996, т.18, №1, 83-87 с.

14. Мраков, В.A. Загрязняющие вещества в питьевой воде. − М.: Наука, 1990. − 415 c.

15. Науменко, Л.Е., Яковенко, Д.И., Коробка, В.Г. Справочник инспектора рыбоохраны. – К.: Урожай, 1988. – 312 с.

16. Новиков, Ю.В., Ласточкина, К.О., Болдина, З.Н. Методы исследования качества воды водоёмов. Под ред. А.П. Инецковой.− М.: Медицина, 1990. – 400с.

17. Онищенко Г.Г. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества воды. СанПиН 2.1.4.1116-02. М.: издание офиц., 2002. 26 с.

18. Орлов, В.Г. Экологические аспекты водопользования: Науч. - метод. Пособие, (Под ред. Менжулина Г.В.). СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского университета, 1999. − 183 с.

19. Селезнева, А.В. От мониторинга к нормированию антропогенной нагрузки на водные объекты. − Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2007. − 105 с.

20. Цюра, Д.В., Ямлеева, Э.У. Методы и технические средства контроля качества воды. – Ульяновск: УлГТУ, 2006. – 135 с.

21. Вода питьевая. Государственные стандарты. Методы анализа. М: ИПК. Издательство стандартов, 1996. – 131с.

22. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества воды. / Под ред. Онищенко Г. Г / М.: Изд-во стандартов, 1999. − 15 с.

23. ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. // М., Издательство стандартов, 1997. – 361 c.

24. ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Дата введения 01.07.1978 г. − М.: Изд-во стандартов, 200.1 – 15с.

25. ГОСТ 27065-86 Качество вод Термины и определения. Дата введения 01.01.87 − М.: ИПК Изд-во стандартов, 2001.− 21с.

26. СанПиН 2.1.4.1074-01. Санитарные правила и нормы. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Минздрав России, 2002. – 103 с.

27. СанПиН 2.1.4.559-96 Санитарные правила и нормы. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Минздрав России, 2002. – 105 с.

28. СанПиН 2.1.5.980–00 Санитарные правила и нормы. Гигиенические требования к охране поверхностных вод. − М.: Минздрав России, 2002. – 98 с.

Код для цитирования: Скопировать