Порядок выполнения расчетной работы №2
1) Определить общесанитарный индекс качества воды (ИКВ):
a) Определить баллы wi, присваиваемые каждому показателю, входящему в общесанитарный индекс качества воды, используя данные таблиц 2.12 и 2.3.
b) Рассчитать общесанитарный ИКВ по формуле (2.1).
c) Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.8.
d) Указать качественное состояние воды и степень ее пригодности для представленных видов водопользования, используя данные таблиц 2.4 и 2.1.
2) Определить индекс загрязнения воды токсичными металлами (ИЗВ):
a) Рассчитать кратность превышения (С/ПДКв) для указанных веществ, используя данные таблиц 2.13, 2.14.
b) Выбрать шесть компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения.
c) Рассчитать ИЗВ для выбранных компонентов по формуле (2.2).
d) Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.9.
e) Указать качественное состояние воды и степень ее пригодности для представленных видов водопользования, используя данные таблиц 2.5 и 2.1.
3) Определить интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС):
a) Провести балльную оценку величин ПДКв и класса опасности токсичных веществ, используя данные таблиц 2.14 и 2.6. Рассчитать среднеарифметические значения баллов. Результаты оформить в виде таблицы 2.10. Средние значения баллов внести в таблицу 2.11.
b) Провести балльную оценку рассчитанных ранее ИКВ и ИЗВ с помощью таблицы 2.6. Результаты внести в таблицу 2.11.
c) Рассчитать интегральный индекс экологического состояния (ИИЭС) по формуле (2.4).
d) Сделать вывод об экологическом состоянии водоема (табл.2.7) при многоцелевом использовании.
4) По результатам выполнения работы предложить меры по защите природы и при необходимости описать методы очистки воды в промышленных и домашних условиях до состояния питьевой воды (домашнее задание).
Задание к расчетной работе №2
Предпосылка: имеется некая река, которая используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.
Вариант задания соответствует № студента по журналу.
В таблице 2.12 приведены значения показателей для определения величины ИКВ. В таблицах 2.13, 2.14 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.
Вопросы для проверки
1) Как различаются примеси, загрязняющие природные воды?
2) Могут ли минеральные соли изменять вкус и цвет воды?
3) Что такое эвтрофикация?
4) К каким последствиям приводит подкисление рек и озер?
5) Что происходит при тепловом загрязнении водоемов?
6) Какие факторы самоочищения гидросферы Вам известны?
7) Какими группами показателей характеризуется качество воды водоемов?
8) Как можно использовать воду и водоемы в зависимости от их качества?
9) Какие существуют виды водопользования?
10) Что такое ПДКв, ПДКвр, их единица измерения?
11) Что такое ориентировочный допустимый уровень химического вещества в воде?
12) Для каких видов водопользования устанавливаются ПДК веществ в воде?
13) В чем заключаются методы обеззараживания воды, используемые для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования?
14) Перечислите методы стандартной очистки воды.
15) Перечислите методы специальной очистки воды.
16) Что такое индекс качества воды и как он рассчитывается?
17) Перечислите основные параметры, входящие в состав общесанитарного индекса качества воды, и методы их определения.
18) Дайте определение ПДС, какая единица измерения?
19) Отличие экологического бедствия от экологического кризиса.
20) Что собой представляет гидрохимический ИЗВ?
Чем отличается ДЭН от ПДЭН?
Таблица 2.1 – 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 |
Таблица 2.2 – Признаки территорий крайних степеней экологического неблагополучия
| Обозначение эколого-геологического состояния | Классы состояния биомов | Удовлетворительное (благоприятное) состояние среды | Условно удовлетворительное (неблагоприятное) состояние среды | Неудовлетворительное (весьма неблагоприятное) состояние среды | Катастрофическое состояние среды |
| Зоны нарушения биомов | Зона экологической нормы | Зона экологического риска | Зона экологического кризиса | Зона экологического бедствия | |
| Уровни нарушения | Н | Р | К | Б | |
| Показатели нарушения состояния экосистем по глубине их необратимости | Продуктивность и устойчивость территорий | Территории без заметного снижения продуктивности и устойчивости экосистем, её относительной стабильности | Территории с заметным снижением продуктивности и устойчивости экосистем, их нестабильным состоянием, ведущим в дальнейшем к спонтанной деградации экосистем, но ещё с обратимыми нарушениями. Требуется разумное хозяйственное использование территорий и планирование мероприятий по улучшению | Территории с сильным снижением продуктивности, потерей устойчивости и трудно обратимыми нарушениями. Необходимо выборочное хозяйственное использование территорий и планирование их глубокого улучшения | Территории с полной потерей продуктивности, практически необратимыми нарушениями экосистем, исключающими территорию из хозяйственного использования |
| Соответствие прямых количественных оценок эколого-геологического состояния нормативным уровням | Значение прямых критериев оценки ниже ПДК или фоновых | Значения прямых критериев оценки незначительно превышают ПДК или фон | Значения прямых критериев оценки значительно превышают ПДК или фон | Значения прямых критериев оценки в десятки раз превышают ПДК или фон |
Примечание – Фоновые значения – средние естественные значения для определенных территорий
Таблица 2.3 – 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 |
Таблица 2.4 – Классификация качества воды водоемов в зависимости от общесанитарного 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 |
Таблица 2.5 – Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного 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 |
Таблица 2.6 – Градации показателей для вычисления балльной оценки
| № | Показатель | Балл (b) | |||
| 1. | ПДКв, 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 |
Таблица 2.7 – Классификация водных объектов в зависимости от значения индекса ИИЭС
| Класс качества водного объекта | Уровни нарушения | Экологическое состояние | Диапазон ИИЭС |
| I | Б | Экологическое бедствие | ≤ 1,69 |
| II | К | Экологический кризис | 1,70…2,39 |
| III | Р | Напряженная экологическая ситуация | 2,40…2,99 |
| IV | Н | Относительное экологическое благополучие | ≥ 3,0 |
Таблица 2.8 – Общесанитарный индекс качества воды
| Показатели | Вес (g) | Величина показателя | Балл (w) | g ∙ w |
| Коли-индекс | 0,18 | |||
| Запах, баллы | 0,13 | |||
| БПК5, мг О2/л | 0,12 | |||
| рН | 0,10 | |||
| Растворенный кислород, мг О2/л | 0,09 | |||
| Цветность, град | 0,09 | |||
| Взвешенные вещества, мг/л | 0,08 | |||
| Общая минерализация, мг/л | 0,08 | |||
| Хлориды, мг/л | 0,07 | |||
| Сульфаты, мг/л | 0,06 | |||
| - | ИКВ |
Таблица 2.9 – Индекс загрязнения воды
| Металлы | Концентрация С, мг/л | ПДКв, мг/л | С/ПДКв | Участвуют в расчете ИЗВ |
| Al3+ | 0,5 | |||
| As3+ | 0,05 | |||
| Cu2+ | 1 | |||
| Fe3+ | 0,3 | |||
| Hg2+ | 0,0005 | |||
| Mn2+ | 0,1 | |||
| Ni2+ | 0,1 | |||
| Pb2+ | 0,3 | |||
| Zn2+ | 1 | |||
| - | ИЗВ |
Таблица 2.10 – Балльная оценка ПДКв и класса опасности токсичных веществ
| Металлы | ПДКв, мг/л | Баллы (b) | Класс опасности | Баллы (b) |
| Al3+ | 0,5 | 2 | ||
| As3+ | 0,05 | 2 | ||
| Cu2+ | 1 | 3 | ||
| Fe3+ | 0,3 | 3 | ||
| Hg2+ | 0,0005 | 1 | ||
| Mn2+ | 0,1 | 3 | ||
| Ni2+ | 0,1 | 3 | ||
| Pb2+ | 0,3 | 2 | ||
| Zn2+ | 1 | 3 | ||
| - | Ср. | - | Ср. |
Таблица 2.11 – Интегральный индекс экологического состояния
| Показатели | Величина показателя | Баллы (b) |
| ПДКв, мг/л | - | |
| Класс опасности | - | |
| ИКВ, баллы | ||
| ИЗВ, баллы | ||
| - | ИИЭС |
Таблица 2.12 – Данные для расчета общесанитарного индекса качества воды
| № по журналу | Показатели | |||||||||
| Коли- индекс | Запах, баллы | БПК5, мг О2/л | рН | Растворенный кислород, мг/л | Цвет-ность, град | Взвешенные вещества, мг/л | Общая минерализация, мг/л | Хлориды, мг/л | Сульфаты, мг/л | |
| 1. | 108 | 1,5 | ||||||||
| 2. | 107 | |||||||||
| 3. | 1888 8 | |||||||||
| 4. | ||||||||||
| 5. | 10 | |||||||||
| 6. | ||||||||||
| 7. | 106 | |||||||||
| 8. | 106 | 1,5 | ||||||||
| 9. | 1,5 | |||||||||
| 10. | 0,5 | |||||||||
| 11. | ||||||||||
| 12. | 105 | |||||||||
| 13. | 108 | |||||||||
| 14. | ||||||||||
| 15. | 1,5 | |||||||||
| 16. | ||||||||||
| 17. | ||||||||||
| 18. | 106 | |||||||||
| 19. | 108 | 1,5 | ||||||||
| 20. | 104 | 0,5 | ||||||||
| 21. | ||||||||||
| 22. | 1,5 | |||||||||
| 23. | ||||||||||
| 24. | ||||||||||
| 25. | ||||||||||
| 26. | ||||||||||
| 27. | ||||||||||
| 28. | ||||||||||
| 29. | 1,5 | 1,5 | ||||||||
| 30. | 0,5 |
Таблица 2.13 – Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов
| № по журналу | 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 | |
| 0,30 | 0,03 | 0,3 | 1,6 | 0,001 | 0,25 | 0,36 | 0,03 | 0,5 | |
| 0,25 | 0,01 | 0,5 | 0,2 | 0,002 | 0,04 | 0,28 | 0,05 | 0,1 | |
| 0,01 | 0,06 | 2,0 | 0,1 | 0,001 | 0,36 | 0,04 | 0,02 | 4,5 | |
| 0,02 | 0,09 | 0,1 | 2,0 | 0,001 | 0,08 | 0,17 | 0,03 | 0,2 | |
| 0,03 | 0,10 | 0,2 | 0,3 | 0,003 | 0,15 | 0,43 | 0,05 | 0,3 | |
| 0,04 | 0,02 | 2,0 | 0,2 | 0,001 | 0,35 | 0,30 | 0,02 | 2,0 | |
| 0,02 | 0,03 | 0,2 | 0,2 | 0,001 | 0,07 | 0,18 | 0,03 | 0,05 | |
| 0,01 | 0,02 | 0,1 | 0,15 | 0,001 | 0,03 | 0,27 | 0,05 | 0,5 | |
| 0,002 | 0,01 | 0,5 | 0,3 | 0,001 | 0,50 | 0,42 | 0,02 | 7,0 | |
| 0,01 | 0,07 | 2,0 | 1,6 | 0,001 | 0,05 | 0,09 | 0,05 | 2,0 | |
| 0,02 | 0,01 | 0,1 | 0,2 | 0,001 | 0,30 | 0,38 | 0,03 | 0,5 | |
| 0,03 | 0,10 | 1,5 | 0,5 | 0,001 | 0,05 | 0,40 | 0,07 | 0,5 | |
| 0,01 | 0,02 | 1,8 | 0,1 | 0,003 | 0,10 | 0,20 | 0,02 | 1,5 | |
| 0,02 | 0,01 | 0,5 | 2,0 | 0,001 | 0,03 | 0,30 | 0,03 | 1,0 | |
| 0,05 | 0,05 | 2,0 | 0,4 | 0,001 | 0,28 | 0,29 | 0,01 | 2,0 | |
| 0,07 | 0,06 | 0,1 | 0,7 | 0,001 | 0,17 | 0,25 | 0,04 | 1,5 |
Таблица 2.14 – Предельно допустимые концентрации и класс опасности катионов металлов в воде
| Показатель | Металлы | ||||||||
| Al3+ | As3+ | Cu2+ | Fe3+ | Hg2+ | Mn2+ | Ni2+ | Pb2+ | Zn2+ | |
| ПДКв, мг/л | 0,5 | 0,05 | 0,3 | 0,0005 | 0,1 | 0,1 | 0,3 | ||
| Класс опасности |