Программы наблюдений за качеством воды

Все пункты наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков делят на 4 категории,определяемые частотой и детальностью программ наблюдений. Назначение и расположение пунктов контроля определяются правилами наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков.

Пункты первой категории располагают на средних и больших водоемах и водотоках, имеющих важное народнохозяйственное значение:

· в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;

• в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых рыб;
• в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ;
• в районах организованного сброса сточных вод, в результате которых наблюдается высокая загрязненность воды.

Пункты второй категории устраивают на водоемах и водотоках в пределах следующих участков:

• в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей;
• в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб (организмов);
• на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;
• в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;
• при пересечении реками Государственной границы;
• в районах со средней загрязненностью воды.

Пункты третьей категориирасполагают на водоемах и водотоках:

• в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей;
• на замыкающих участках больших и средних рек;
• в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов;
• в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается низкая загрязненность воды.

Пункты четвертой категории устанавливают:

• на незагрязненных участках водоемов и водотоков,
• на водоемах и водотоках, расположенных на территориях государственных заповедников и национальных парков.

Наблюдения за качеством воды ведут по определенным видам программ, которые выбирают в зависимости от категории пункта контроля. Периодичность проведения контроля по гидробиологическим и гидрохимическим показателям устанавливают в соответствии с категорией пункта наблюдений. При выборе программы контроля учитывают целевое использование водоема или водотока, состав сбрасываемых сточных вод, требования потребителей информации.

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программойнаблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям, приведены в табл. Таблица

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений

Параметры	Единицы измерения
Расход воды (на водотоках)	м3/с
Скорость течения воды (на водотоках)	м/с
Уровень воды (на водоемах)	М
Визуальные наблюдения	–
Температура	С
Цветность	градусы
Прозрачность	См
Запах	Баллы
Кислород	мг/дм3
Диоксид углерода	мг/дм3
Взвешенные вещества	мг/дм3
Водородный показатель (рH)	–
Окислительно-восстановительный потенциал (Еh)	мВ
Хлориды (Cl-)	мг/дм3
Сульфаты (SO42-)	мг/дм3
Гидрокарбонаты (HCO3-)	мг/дм3
Кальций (Ca2+)	мг/дм3
Магний (Mg2+)	мг/дм3
Натрий (Na+)	мг/дм3
Калий (К+)	мг/дм3
Сумма ионов(и)	мг/дм3
Аммонийный азот (NH4+)	мг/дм3
Нитритный азот(NO2-)	мг/дм3
Нитратный азот(NO3-)	мг/дм3
Минеральный фосфор (PO43-)	мг/дм3
Железо общее	мг/дм3
Кремний	мг/дм3
БПК5	мг О2/дм3
ХПК	мг О/дм3
Нефтепродукты	мг/дм3
СПАВ	мг/дм3
Фенолы (летучие)	мг/дм3
Пестициды	мг/дм3
Тяжелые металлы	мг/дм3

Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья – на подъеме, пике и спаде; во время летней межени – при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью – перед ледоставом; во время зимней межени.

В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в летне-осенний период при наиболее низком уровне воды.

Сокращенную программу наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяют на три вида:

• Первая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, концентрации растворенного кислорода, удельной электропроводности, визуальные наблюдения.
• Вторая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК₅, концентрации 2–3 загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, визуальные наблюдения.
• Третья программа предусматривает определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, концентрации взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, БПК₅, концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Гидрохимические показатели качества природных вод в пунктах контроля сопоставляют с установленными нормами качества воды.

Программы и периодичность наблюдений по гидрохимическим показателям для пунктов различных категорий приведены в табл.

Таблица.

Программы и периодичность наблюдений для пунктов различных категорий

Периодичность проведения контроля	Категория пунктов наблюдений
I	II	III	IV
Ежедневно	Сокращенная программа 1	Визуальные наблюдения	–	–
Ежедекадно	Сокращенная программа 2	Сокращенная программа 1	–	–
Ежемесячно	Сокращенная программа 3	–
В основные фазы водного режима	Обязательная программа

Внедрение в систему наблюдений за качеством воды гидробиологических методов позволяет непосредственно выяснить состав и структуру сообществ гидробионтов.

Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

• исследование фитопланктона – общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видови видов-индикаторов сапробности;
• исследование зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видови видов-индикаторов сапробности;
• исследование зообентоса – общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• исследование перифитона – общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;
• определение микробиологических показателей – общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;
• изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;
• исследование макрофитов – проективного покрытия опытной площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Сокращенная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

• фитопланктона – общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, массовых видови видов-индикаторов сапробности;
• зообентоса – общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;
• перифитона – общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Программы и периодичность наблюдений по гидробиологическим показателям для станций различных категорий приведены в табл.

Таблица

Периодичность проведения наблюдений по гидробиологическим показателям и виды программ

Периодичность проведения наблюдений	Категория пункта наблюдений
I	II	III	IV
Ежемесячно	Сокращенная программа	Сокращенная программа	Сокращенная программа (контроль в вегетационный период)	–
Ежеквартально	Полная программа

ОТБОР ПРОБ ВОДЫ

Процедура отбора проб воды регламентируется требо­ваниями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб» и др. Чаще всего на водоеме отбирают так называе­мые разовые пробы. Однако при обследовании водоема может возникнуть необходимость отбора серий проб — из поверхностного, глубинного, придонного слоев вод и т. д. Пробы могут быть отобраны также из подземных источ­ников, водопровода и т. п. Усредненные данные о составе вод дают смешанные пробы.

Проба воды должна быть представительной (репрезен­тативной), т. е. в максимальной степени характеризовать качество воды по данному показателю, типичной и неис­каженной вследствие концентрирования и других факто­ров. Различные виды водоемов (водоисточников) обус­ловливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае.

При отборе проб воды можно решить две задачи: по­лучить характеристику водоема (водотока); получить ха­рактеристику источника загрязнения и оценить его влия­ние на окружающую среду.

Если решается первая задача, то не рекомендуется от­бирать пробы:

- в местах, подверженных влиянию притоков (для во­дотоков) и в устьевых районах (для водоемов);

- вблизи мест с активной антропогенной деятельно­стью (вблизи населенных пунктов, предприятий, пристаней);

- в местах слабого водообмена, заливах, заводях, за­рослях макрофитов, в затонах, на мелководье.

Если решается вторая задача, то, напротив, следует стремиться к отбору проб вблизи источника загрязнения или в нем самом.

Пробы из рек и водных потоков отбирают для опреде­ления качества воды в бассейне реки, пригодности воды для пищевого использования, орошения, для водопоя скота, рыборазведения, купания и водного спорта, уста­новления источников загрязнения.

Различают две основные пробы: разовую и среднюю. Разовую пробу получают путем отбора требуемого объема воды за один раз. Средняя проба получается смешением равных объемов проб, отобранных через равные промежутки времени. Средняя проба тем точнее, чем меньше интервала между отдельно взятыми составляющими ее пробами.

Воду на анализ отбирают в чистую посуду, предварительно 2-3 раза ополоснув ее исследуемой водой. С открытых водоемов пробы отбирают с фарватере реки с глубины 50 см. Бутыль с грузом опускают на глубину, после чего пробку открывают с помощью прикрепленного к ней держателя. Лучше для этой цели использовать специальные приборы- батометры, которые позволяют применять посуду разной формы и емкости. Батометр состоит из зажима, плотно обхватывающего посуду, и приспособления для открывания пробки на нужной глубине.

Хранение проб воды, в том числе содержащих следо­вые количества исследуемых веществ, осложнено по­терями ее из-за сорбции на стенках сосудов и разруше­ния в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода, света и других факторов внешней среды.

В воде протекают процессы окисления-восстановле­ния, биохимические процессы с участием бактерий и дру­гих живущих в ней объектов, а также физические и фи­зико-химические процессы сорбции, седиментации и др. В водных растворах, например,

Рис. 1. батометр

нитраты в присутствии органики могут восстанавливаться до нитритов или даже до ионов аммония (в отсутствие органики эти процессы могут идти в обратную сторону из-за наличия в воде рас­творенного кислорода), а сульфаты — до сульфитов. Рас­творенный кислород может расходоваться на окисление органических веществ. Могут изменяться и органолептические свойства воды — запах, цвет, мутность, вкус.

Некоторые элементы и их соединения способны до­вольно легко адсорбироваться на стенках сосудов (Fe, А1, Си, Cd, Mn, Cr, Zn, PC>4~ и др.). Из стекла (особен­но темного) или пластмассы бутылей, напротив, ряд микроэлементов и следы веществ могут выщелачиваться (В, Si, Na, К). Указанные процессы иногда довольно значительно сказываются на достоверности и точности анализа, поэтому очень важно соблюдать предписан­ные технологические процедуры хранения и стабилиза­ции проб.

Для обычных, наиболее часто загрязняющих воду ве­ществ применяют довольно простые и проверенные спо­собы консервации и хранения проб. Однако при добавле­нии к водным пробам стабилизаторов всегда необходимо всесторонне учитывать те осложнения, которые могут возникнуть при анализе из-за их применения.

Универсального консервирующего средства не существует, поэтому пробы для анализа отбирают в несколько бутылей. В каждый из них на месте отбора пробу консервируют, добавляя различные реагенты.

Подготовка воды непосредственно перед анализом заключается в следующем:

- конскрвированные пробы при необходимости нейтрализуют, а охлажденные нагревают до комнатной температуры;

- если определению мешают мутность и цветность, то проводят специальную подготовку: пробы фильтруют отстаивают или коагулируют.

Коагуляцию проводят добавлением 5 см³ суспензии гидроксида алюминия на 1 дм³ воды, после чего смесь хорошо взбалтывают и дают отстояться.

Выделяют 3 группы показателей, определяющих качество воды:

- показатели, характеризующие органолептические свойства;

- показатели характеризующие химический состав воды;

- показатели, характеризующие эпидемическую безопасность.

Минерализация

Суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ; обычно выражается в мг/дм³ (до 1000 мг/дм³) и ‰ (промилле или тысячная доля при минерализации более 1000 мг/дм³).

Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв.

Классификация природных вод по минерализации

Категория вод	Минерализация, г/дм3
Ультрапресные	<0,2
Пресные	0,2–0,5
Воды с относительно повышенной минерализацией	0,5–1,0
Солоноватые	1,0–3,0
Соленые	3–10
Воды повышенной солености	10–35
Рассолы	>35

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм3. По согласованию с органами департамента санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм3).

Температура

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовые и суточные изменения температуры воды на поверхности и глубинах определяется количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно наблюдаются на небольшой глубине. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха.

В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не более, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой.

Температура воды – важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.