авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Анализ временной динамики и пространственной изменчивости качества поверхностных вод удмуртии

-- [ Страница 2 ] --

Чтобы избежать нарушения монотонности по концентрациям, авторы рекомендуют нормировать на единицу весовые коэффициенты не менее чем половины членов ранжированного ряда. Таким образом, индекс загрязнения воды (ИЗВИГ), удовлетворяющий требованиям монотонности, будет вычисляться по формуле:

.

По мнению автора данного исследования, ценным является то, что данный индекс, кроме требования монотонности концентраций (повышение концентрации в воде любого вещества должно приводить к увеличению значения индекса) отвечает следующим важным требованиям, выдвигаемым авторами индекса:

- стандартизованность, т.к. ИЗВИГ ориентирован на использовании любых материалов измерений, для которых определены ПДК или другая норма;

- робастность, поскольку индекс устойчив по отношению к использованию материалов различной пробности и точности, при его расчетах применяются операции осреднения и суммирования данных;

- покомпонентная чувствительность, в связи с тем, что способ оценки весовых коэффициентов обеспечивает достаточную чувствительность индекса к изменению качества воды при ее загрязнении даже одним ингредиентом.

Однако, автор данного исследования не вполне согласен с таким требованием, как монотонность по компонентам – данный индекс учитывает ухудшение качества воды с увеличением числа загрязняющих компонентов. Число же последних не оговаривается («все измеренные концентрации»), соответственно, чем больше учтено загрязняющих примесей, тем выше показатель загрязнения, и его величина отражает не столько объективно существующий уровень загрязнения, сколько уровень его изученности.

Интересный подход к использованию ИЗВ с учетом водности рек, предложен А.П. Шлычковым, Г.Н. Ждановой и О.Г. Яковлевой, предлагающими для оценки степени загрязнения водотоков индекс загрязнения воды с поправкой на водность (ИЗВ).

Расчет ИЗВ с учетом коэффициента водности - ИЗВ - производится по следующей формуле:

.

Числитель в данном выражении представляет собой наблюдаемый сток ингредиентов, вносящих основной вклад в загрязнение, а знаменатель – его предельно допустимый сток в средний по водности год. Следовательно, этот показатель характеризует кратность превышения нормативного стока основных загрязняющих веществ. Т.о., данный показатель является усовершенствованным ИЗВ, более полно описывая ситуацию в разные по водности сезоны.

Период 90-х и начало 2000-х годов стал временем, когда в силу роста техногенной нагрузки на водные объекты, являющиеся источниками питьевого назначения, в основном, рассматриваются вопросы пространственно-временной динамики качества воды на примере Можайского, Куйбышевского, Рыбинского водохранилищ, водохранилищ Московского региона и т.д. На второй план отходят вопросы создания комплексных показателей качества воды. Хотя, без сомнения, особого внимания заслуживает вышедшая в 2005 году монография А.М. Никанорова «Научные основы мониторинга качества вод», где приводится достаточно подробный обзор методов оценивания качества поверхностных вод за рубежом; рассматриваются классификации показателей качества воды, в том числе классификации комплексных оценок загрязненности воды; раскрываются перспективные направления комплексного оценивания качества вод.

Вопрос оценки качества воды тесно связан с нормативами для водных объектов, имеющих различный водохозяйственный индекс. По мнению автора данного исследования, перспективным на сегодняшний день является:

- определение набора параметров (оценок) для водоемов, отличающихся характером антропогенной нагрузки;

- разработка комплексных оценок отдельно для водоемов и водотоков. Это связано не только с особенностями гидрологии и морфометрии данных водных объектов, но и наличием исходного материала. Так, для зарегулированных водных объектов отсутствует информация о расходах воды, а по водотокам редко имеется информация о биологических параметрах;

- учет при оценке качества воды естественного повышенного гидрохимического фона. Так, для поверхностных вод Удмуртии характерно превышение санитарно-гигиенических нормативов для водоемов рыбохозяйственного назначения по содержанию железа общего, меди, органического вещества. Используя существующие нормативы по данным ингредиентам, возникает вопрос, относить ли данные параметры к лимитирующим и учитывать ли их при оценке качества воды. С одной стороны, данные показатели в сравнении с нормативными значениями действительно формируют определенный уровень загрязненности водного объекта (т.е. являются лимитирующими); с другой – водная экосистема, испытывающая постоянное повышенное содержание какого-либо ингредиента, становится устойчивой по отношению к нему, в таком случае данные параметры можно не учитывать, отдав предпочтение антропогенным загрязнителям (например, азот аммонийный, фенолы, тяжелые металлы).

Четвертый раздел первой главы освящает вопросы изучения качества поверхностных вод в Удмуртии. Данные исследования в пределах республики начались еще в конце 19 века (Романов, 1876). Впоследствии, все основные работы были связаны с изучением качества воды и донных отложений источников питьевого водоснабжения – Ижевского и Воткинского прудов, реки Чепцы. В целом, это были специальные гидрохимические исследования, осуществляемые при решении каких-либо узко поставленных задач и достаточны, в силу этого, только для приближенной оценки загрязненности природных вод. Для выявления источников и факторов загрязнения поверхностных вод необходим гидрохимический мониторинг. Сведения по гидрохимическому мониторингу, материалам и методам, взятым за основу в данном исследовании, приводятся в заключительном, пятом разделе первой главы.

Вторая глава посвящена анализу временной (внутригодовой и межгодовой) динамики качества воды и пространственных различий в показателях загрязненности рек Чепца, Лоза и Сива. Данному анализу предшествует обзор природных и антропогенных факторов формирования качества поверхностных вод в рассматриваемых створах наблюдения. В качестве материалов для исследования выступили данные Удмуртского центра гидрометеослужбы (УЦГМС) за период с 1990 по 2005 гг. Анализируя сезонную динамику показателей качества воды можно отметить, что только по содержанию взвешенных веществ и ХПК отмечен естественный гидрохимический режим. На всех реках в анализируемых створах нарушено естественное внутригодовое распределение содержания азота аммонийного, азота нитратного, хлоридов и сульфатов. Это вызвано их антропогенными «поставками» с водосбора от сельских населенных пунктов, объектов животноводства, нефтедобычи (особенно в паводковые периоды), которые, накладываясь на естественный гидрохимический режим показателя, изменяют его внутригодовое распределение.

Анализ межгодовой динамики качества воды (был использован полином 3 степени) позволил выявить общие для рассматриваемых рек тенденции:

- рост содержания азота аммонийного и нитритного, содержащихся в стоках от населенных пунктов и мясокомбината (для р. Сивы) при одновременном снижении концентраций азота нитратного вследствие сокращения масштабов внесения азотных удобрений;

- снижение содержания нефтепродуктов в рр. Лоза и Чепца, где со второй половины 1990-х – начале 2000-х гг. были выполнены значительные работы по ремонту и реконструкции систем нефтесбора, приведшие к снижению аварийности, при отсутствии аналогичной позитивной тенденции на р. Сива, значительно менее подверженной воздействию объектов нефтедобычи;

- рост содержания растворенного кислорода при снижении ХПК (не характерно, для р. Лозы), что может рассматриваться как показатель меньшего выноса в рассматриваемые реки органического вещества. Для р. Лозы, попадающей в створе мониторинга под сильное влияние п.Игра эти тенденции не выявляются;

- на фоне снижения содержания хлоридов в водах рек Чепца и Сива, связанного с проведением природоохранных работ на нефтяных месторождениях, а также со снижением объемов добычи нефти в республике, в водах р. Лозы отмечен заметный рост их содержания. Локальный рост хлоридов в воде р. Лозы можно объяснить особенно сильным влиянием расположенного на ее водосборе крупнейшего Чутырско-Киенгопского месторождения, находящегося на поздней стадии разработки;

- в конце рассматриваемого периода (2003 – 2004 гг.) снижение содержания хлоридов и нефтепродуктов замедлилось, а по сульфатам, наиболее связанным с подтоком глубинных вод на поздних стадиях разработки, даже проявился рост. Такая тенденция может объясняться процессами реструктуризации в природоохранных структурах, начавшимися в начале 2000-хх годов и повлекшими снижение контроля за проведением работ на техногенных объектах, в т.ч., на объектах нефтедобычи. Дополнительным фактором, снизившим эффективность и масштабы проведения природоохранных работ на объектах нефтедобычи в этот период, стали смены их собственников;

- не выявляется четких тенденций по взвешенным веществам, рН и магнию.

Анализ пространственных различий качества воды рр. Чепца, Лоза и Сива проводился с использованием простейших статистических показателей и комплексного показателя загрязненности – КИЗ (комбинаторный индекс загрязненности Никанорова и Емельяновой), рассчитанного с учетом содержания растворенного кислорода, БПК5, азота аммонийного, азота нитритного, азота нитратного, железа общего, нефтепродуктов, хлоридов и сульфатов.

Повышенными показателями содержания железа общего, нефтепродуктов, хлоридов, сульфатов, азота аммонийного, азота нитратного, ХПК отличается р. Лоза, что обусловлено активной нефтедобычей на всем протяжении реки (особенно в верховьях) в сочетании с влиянием сбросов хозяйственно-бытовых и производственных (молокозавод) сточных вод от п. Игра.

По величине КИЗ вода рассматриваемых рек в створах мониторинга относится к следующим классам и разрядам качества: р. Чепца (с.Полом) – 2 класс – слабо загрязненная; р. Чепца (г.Глазов), р. Лоза и р. Сива – 3 класс (а) – весьма загрязненная. Соответственно особенностям и источникам загрязнения рассматриваемых водных объектов можно предложить следующие водоохранные мероприятия (в данном изложении приведены только самые насущные):

- для улучшения качества воды р. Сивы, попадающей под сбросы сточных вод мясокомбината и характеризующейся самым высоким содержанием легко окисляемой органики необходимо внедрение биологической очистки стоков на мясокомбинате «Воткинский», где присутствует только отстаивание сточных вод;

-для р. Лозы, характеризующейся наибольшей среди рассматриваемых рек загрязненностью нефтепродуктами, хлоридами, сульфатами, соединениями азота и, принимая во внимание положительную динамику содержания хлоридов, сульфатов, аммония, необходимо, во-первых, улучшение очистки сточных вод на молокозаводе п. Игра - кроме биологической очистки необходима доочистка на напорных фильтрах и обеззараживание воды с ультрафиолетовым облучением, во-вторых усиление контроля за ведением работ на нефтяных месторождениях, расположенных на водосборе этой реки;

-создание проектов водоохранных зон и контроль за соблюдением в их пределах водоохранного режима на участках русел рек, подвергающихся наибольшей техногенной нагрузке – р. Чепца в пределах п. Балезино и г. Глазова, р. Лоза в пределах п. Игра.

Анализируя данные гидрохимического мониторинга УЦГМС (Удмуртского центра гидрометеослужбы) за 15 лет наблюдения на рассматриваемых створах можно предложить некоторые рекомендации по корректировке сети наблюдения:

1. Необходимо заложить два дополнительных створа наблюдения на р. Лоза– первый - фоновый створ наблюдения, находящийся в верховьях реки, второй - выше по течению п.Игра, чтобы иметь более четкое представление о влиянии на качество речной воды этого крупного районного центра. При проблемах с финансированием подобных работ, наблюдения на втором створе вести только в течение одного года;

2. Существующий фоновый створ на р. Сиве желательно перенести выше по течению устья правого загрязненного притока, несущего сточные воды от мясокомбината в р. Сива, т.к имеет место очень сильное искажение фонового состояния реки под воздействием этого загрязненного притока. На р. Сива, ниже устья этого ручья, периодически осуществлять ведомственный мониторинг;

3. Фоновый створ мониторинга на р. Чепца заложить выше по течению устья р. Лозы (загрязненного левого притока р. Чепцы), т.к. данный створ заложен ниже по течению устья р. Лозы, которая, изменяя химический состав воды принимающей ее реки Чепца, искажает данные о ее фоновом состоянии;

4. Необходимо расширить сеть гидрохимического мониторинга, заложив (хотя бы на один год) створ наблюдения качества воды ниже п. Балезино (выше г. Глазова). Это позволит дать более точный ответ о влиянии данного крупного районного центра и железнодорожной станции на качество исследуемой реки;

5. Поскольку отсутствуют данные по составу поверхностного стока с территории г. Глазова, в основные фазы водного режима в течение одного года провести отбор проб поверхностного стока, сделав вывод о его вкладе в загрязнении вод р. Чепцы.

Третья глава рассматривает пространственные различия и временную динамику качества воды городских прудов (на примере Ижевского и Воткинского). Материалами исследования послужили данные МУВ «Водоканал» за период с 1993 по 2003 гг. Сравнительная характеристика качества их воды показала большее содержание в водах Ижевского пруда биологически мягкой органики (по БПК5), сульфатов, марганца и нефтепродуктов, тогда как в воде Воткинского пруда выше содержание минеральных солей, рН, концентрации железа, нитратов, хлоридов.

Различия в статистических показателях качества воды объясняются разным характером техногенной нагрузки на водосборные площади водоемов. Комплексная оценка загрязненности по КИЗ показала незначительное различие величины КИЗ для воды Ижевского и Воткинского прудов, соответственно, 21 и 18. Большее значение КИЗ для воды Ижевского пруда вызвано более высоким содержанием азота аммонийного и нефтепродуктов. Вода обоих водоемов относится к 3 классу (а) – весьма загрязненная. Анализ межгодовой динамики качества воды позволил отметить следующее:

- для большинства рассматриваемых показателей качества воды, формирующихся преимущественно под влиянием природных процессов (рН, сухой остаток, перманганатная окисляемость, цветность, содержание растворенного кислорода) на обоих водоемах зафиксирована слабая связь с межгодовой изменчивостью;

-наиболее заметная динамика по Воткинскому пруду установлена для роста содержания нефтепродуктов и хлоридов, при снижении содержания железа;

- для Ижевского пруда выявлен рост показателя БПК5 и содержания железа.

Сравнительный анализ межгодовой динамики качества воды Ижевского и Воткинского прудов выявил следующие особенности. Схожими оказались тенденции тех ингредиентов и показателей качества воды, чьи значения тесно связаны с гидрологическими фазами водного режима водоемов. Особенно это заметно по динамике содержания растворенного кислорода, нитратов, по перманганатной окисляемости, цветности, рН.

Для составляющих воды, в формировании которых важное участие принимают природные процессы (сухой остаток, БПК5, нитриты, железо общее), анализ временных рядов выявил порой диаметрально противоположные тенденции, что, в первую очередь, объясняется различной (по характеру и интенсивности) антропогенной нагрузкой на водоемы и их водосборы. Особенно это заметно по БПК5. Содержание биологически мягкой органики (в пересчете на БПК5) в водах Ижевского пруда растет, начиная, с 2000 года, а для Воткинского пруда данный показатель с этого же года испытывает тенденцию к снижению. Биологически разложимая органика в избытке поступает с поверхностным стоком от неорганизованных источников, расположенных на водосборе водоема. Только в водоохраной зоне Ижевского пруда находится около полусотни объектов, половина из которых не канализирована – автостоянки, гаражи, детские оздоровительные лагеря, базы отдыха, дачные поселки. Рост содержания биологически мягкой органики в воде Ижевского пруда объясняется ростом нагрузки от такого рода источников загрязнения, поскольку роль организованных источников (предприятия машиностроения, ТЭЦ 1) в загрязнении водоема с 1990-х гг. снижается.

По антропогенным загрязнителям, смываемым с водосборов водных объектов (нефтепродукты, азот аммонийный), тенденции несколько различаются. Так, содержание нефтепродуктов в водах Воткинского пруда с 2000 года устойчиво растет, в Ижевском пруду это повышение с этого периода не выражено. Рост содержания нефтепродуктов, как и в случае с хлоридами, объясняется работой нефтедобывающих предприятий в верховьях р. Вотка. Доля площади водосборного бассейна, занятого нефтяными месторождениями, составляет для Ижевского пруда 13,5%, а для Воткинского - 22,8%.

Содержание азота аммонийного в водах Воткинского пруда растет с 2001 года, для Ижевского пруда характерно постепенное снижение показателя с 1999 года. Рост содержания азота аммонийного в водах Воткинского пруда является своеобразным «откликом» на повышение внесения минеральных удобрений, начиная, с 2000 года, поскольку в сельских районах, располагающихся на водосборной площади Воткинского пруда (Воткинский и Шарканский районы) показатели внесения минеральных удобрений одни из самых высоких в республике и в 2,4-3,4 раз превышают подобный показатель для Якшур-Бодьинского района, расположенного на водосборе Ижевского пруда. Также более высоки показатели внесения навоза. Навоз обогащает поверхностный сток органическим и неорганическим азотом. В силу меньшего использования аммонийных и органических удобрений на водосборе Ижевского пруда в водах этого водоема с конца 1990-х гг. происходит постепенное снижение.

Анализ сезонной динамики качества воды прудов показал, что внутригодовое распределение показателей органического загрязнения - БПК5, перманганатная окисляемость соответствует естественному ходу только для воды Воткинского пруда. В Ижевском пруду фиксируются нарушения сезонной динамики этих показателей, что свидетельствует о серьезном органическом загрязнении водоема. Содержание нефтепродуктов в водах прудов растет в весенне-летний период, что связано с активизацией неорганизованных источников загрязнения на водосборах рек Иж и Вотка (в т.ч. объектов нефтедобычи) в периоды паводков.

Основной проблемой для Воткинского пруда является загрязнение водосборной площади и самого водоема нефтепродуктами, минеральными солями и взвешенными веществами с нарушенных земель от нефтедобывающих предприятий. Кроме того, в бассейнах притоков реки Вотка расположены крупные массивы распаханных, химически обрабатываемых сельскохозяйственных угодий, поставляющих соединения группы азота, фосфора.

Для Ижевского пруда доля нефтедобывающей отрасли в загрязнении водоема меньше, и на нее накладывается более сильное влияние жилищно-коммунального хозяйства и рекреации.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.