Меню Рубрики

Анализ поверхностных вод и донных отложений

Работаем на рынке
с 2010 года

Предельно понятное
ценообразование

Свыше 5 000 довольных
клиентов
по всей России

Нас рекомендуют! каждый третий клиент приходит по рекомендации

Индивидуальная ценовая политика при больших объемах

В состоянии найти комплексное решение даже для сложных задач

Как и любой другой объект области аккредитации, проведение испытаний донных отложений начинается с отбора проб. Имеются некоторые требования к отбору, периоду и способу отбора проб, а именно:
  1. Проба должна характеризовать водный объект или определенную часть его за определенный промежуток времени.
  2. Объем отобранной пробы должен быть достаточным для выполнения всех запланированных анализов.
  3. Место отбора выбирают в соответствии с целями исследования и на основании результатов обследования местности.
  4. В водоемах и водотоках места отбора проб выбирают с учетом распределения донных отложений и закономерностей их перемещения.
  5. Отбор проб обязателен в местах, в которых донные отложения достигают максимального развития (места поступления сточных вод, зоны подпора боковых притоков и приплотинная часть в водохранилищах), а также в местах, где обмен загрязняющими веществами между водной массой и донными отложениями может характеризоваться экстремальными значениями (на судовом ходу, на участках водоемов с глубинами до 10 м, при ветровом перемещении, на перекатах рек и др.).
  6. На водотоках при необходимости определения влияния сброса сточных вод на степень загрязненности донных отложений пробы отбирают выше или ниже места сброса сточных вод.
  7. На водотоках с быстрым течением пробы отбирают на участках с установившимся динамическим равновесием между взвешенными частицами и донными отложениями, где отсутствует смыв последних.
  8. На водостоках пробы отбирают с периодом, обеспечивающим возможность оценки степени загрязненности донных отложений в характерные фазы их гидрологического режима.
  9. На водоемах пробы отбирают с периодом, соответствующим различным фазам гидрологического режима питающих их водотоков, сезонам года и динамике водных масс в водоеме.
  10. Способы отбора проб выбирают в зависимости от характера и свойств донных отложений, загрязняющих их веществ и от гидрологического режима водного объекта.

К примеру, при поверхностном распределении загрязняющих веществ (таких как нефть и нефтепродукты), а так же для определения степени загрязненности дна в настоящее время пробы отбирают из поверхностного слоя донных отложений. А при распределении веществ в толще донных отложений (тяжелые металлы) и при исследовании распределения загрязняющих веществ по годам пробы отбирают по слоям донных отложений. При отборе проб в толще донных отложении пробы, отобранные на различных горизонтах, помещают в отдельную посуду. В зависимости от целей исследования может быть взята объединенная проба. Также при отборе проб необходимо производить одновременный отбор пробы воды (особенно из придонного слоя) для сравнения содержаний изучаемого загрязняющего вещества в воде и донных отложениях.

При хранении отобранного материала осуществляют операции, препятствующие изменению состава проб.

Показатели загрязнения, изменяющиеся за небольшой промежуток времени (например, температура, рН), необходимо определять на месте отбора непосредственно после отбора пробы.

При необходимости применяют различные консервирующие вещества в зависимости от перечня анализируемых загрязняющих веществ и свойств донных отложений. Пробы хранят в охлажденном (от 0 до минус 3°С) или замороженном (до минус 20°С) состоянии.

Сосуды для хранения проб должны герметически закрываться. Для хранения проб могут быть использованы широкогорлые сосуды из химически стойкого стекла или пластмасс типа тефлона и полиэтилена высокого давления с герметически закрывающимися крышками либо термосы.

Сосуды для хранения проб перед заполнением должны быть тщательно подготовлены (вымыты, высушены, при необходимости заполнены инертным газом и т.д.). При определении в пробах нефтепродуктов, хлорорганических пестицидов, тяжелых металлов, СПАВ и др. сосуды готовят в соответствии с особенностями методов количественного определения каждого загрязняющего вещества. Сосуды для проб, отобранных для микробиологических исследований, предварительно стерилизуют. Сосуды для хранения и консервации проб должны иметь несмывающиеся номера. Протокол отбора проб составляется на месте сбора.

  • Для расчета стоимости услуги по анализу почв и грунтов нам необходима следующая информация:
    • объемы работ (количество проб);
    • перечень показателей
    • требуется ли выезд специалиста для отбора проб;
    • территориальное расположение объекта;
    • периодичность отбора проб, если это требуется.
  • После получения всей необходимой информации лаборатория обрабатывает запрос и формирует коммерческое предложение. При возникновении, каких либо вопросов заказчик всегда вправе задать их лаборатории и проконсультироваться по вопросу анализа почв и грунтов. После уточнения всех нюансов лаборатория приступает к работам по анализу проб. В течении трех календарных дней лаборатория готова выехать на объект для отбора проб, любого территориального расположения. Лаборатория работает строго согласно методикам испытаний и имеет полное техническое оснащение для проведения анализа «первого дня» на содержание показателей, концентрация которых имеет свойство меняться во времени. После доставки проб в лабораторию, их регистрируют и передают в аналитические залы для дальнейшего анализа.

Для донных отложений, которые являются своеобразной депонирующей средой, характерна способность накапливать вместе с химическими элементами информацию об экологическом состоянии всей водосборной площади, отражая ее состоянием и виды производств на ее территории. Темпы и объемы формирования донных отложений, а также уровень загрязненности их слоев различны на всем протяжении существования водного объекта, что позволяет, как проследить воздействие изменяющейся техногенной нагрузки на речные экосистемы во времени, так и изменение тех естественных процессов, которые протекают в ней.

Поэтому, в ряде стран донные отложения используют как основной индикатор экологического состояния водного объекта, отображающий уровень техногенного воздействия на речные экосистемы. К наиболее опасным загрязняющим веществам относятся соединения тяжелых металлов и различные соединения углеводородов.

Необходимость нормирования содержания загрязняющих веществ в донных отложениях обусловлено тем, что сильно загрязненные донные отложения оказывают серьезное отрицательное влияние на состояние воды водоемов и водотоков. Загрязнения, поступающие в водные объекты, являются источниками «первичного загрязнения», которые накапливаясь в больших концентрациях в сильно загрязненных донных отложениях, могут, в свою очередь, послужить источником «вторичного» загрязнения водных объектов, вызывая тем самым ухудшение качества воды. Это является важным обстоятельством, обусловливающим необходимость включение донных отложений в состав основных объектов экологических и эколого-геохимических исследований и использование их для оценки экологического состояния водных систем. А так же исследования донных отложений входит в комплекс работ по оценке современного экологического состояния района изысканий.

В перечень показателей, которые определяют в донных отложениях при проведении инженерно-экологических изысканиях включает в себя рН солевой; тяжелые металлы: (свинец, кадмий, цинк, медь, никель, мышьяк, ртуть); 3,4-бенз(а)пирен, нефтепродукты. Перечень показателей может быть расширен в зависимости от их функционального назначения. В случае расположения вблизи производственного объекта исследования грунтов должны проводиться на химические элементы или вещества, характеризующие объект как источник загрязнения (нитритный, нитратный, аммонийный азот, фосфат-ион, сульфаты, хлориды, алюминий). Так же не маловажным фактором является определение физических свойств, таких как цвет, запах, тип, консистенция, включения, данные показатели характеризуют донные отложения, в общем, в каких условиях формировались, какие процессы участвовали и т.д. Например, цвет донных отложений обусловлен окислительно-восстановительными условиями, содержанием и составом органических веществ, запах же донных отложений зависит от состава аккумулированных веществ, консистенция в значительной мере зависит от наличия в них воды и т.д.

Испытания донных отложений осуществляется различными физическими и физико-химическими методами: потенциометрия, атомно-абсорбционная спектрометрия, гравиметрия, титрометрия, высокоэффективная жидкостная хроматография, ИК спектрометрия.

Определение рН в донных отложениях проводят путем получения вытяжек донных отложений с последующим измерением в вытяжках разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором с одной стороны и внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором — с другой.

Метод измерений холодного пара основан на восстановлении катионов ртути из минерализованной пробы раствором двухлористого олова в реакционном сосуде с последующим атомно-абсорбционным определением атомарной ртути в кювете атомно-абсорбционного прибора.

Определение тяжелых металлов в пробах донных отложений может проводится одним из трех методов: атомно-эмиссионной спектрометрии (АЭС), атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС-ЭТ, ААС пламя), атомно-абсорбционной спектрометрии «холодного пара» (ААС ХП).

Принцип жидкостной хроматографии состоит в разделении компонентов смеси, основанном на различии в равновесном распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна, а другая подвижна (элюент).

источник

В общем балансе гидросферы Мировой океан занимает ведущее место, однако для биосферы в целом существенное значение имеют пресные воды. Расчеты показывают, что ежедневное мировое потребление пресной воды в 2000 г. составило около 16 млрд. л. Поэтому мониторингу загрязнителей в водоемах уделяется особое внимание. Условно воды можно разделить на следующие типы: подземные (артезианские, ключевые и колодезные), поверхностные (речные, озерные, болотные, морские) и сточные (бытовые, промышленные, ливневые). В 1982 г. ЕС утвердило список приоритетных загрязнителей вод (его часто называют «черным списком»), насчитывающий 129 веществ. Позднее к нему были добавлены еще три вещества [17]. Установленные для некоторых соединений предельные содержания близки к пределам детектирования, поэтому определение их концентраций требует применения новейших аналитических методов, базирующихся на сочетании хроматографии с масс-спектрометрией.

Природная вода представляет собой многофазную гетерогенную систему открытого типа, обменивающуюся веществом и энергией с другими средами (водные объекты, атмосфера, донные отложения) и с биологической составляющей. Кроме того, в природной воде присутствует множество взвешенных твердых частиц и микропузырьков газа. Обычно их общее число составляет 10 8 — 10 11 шт/л [18]. Толща воды пронизана также микроорганизмами, образующими биоту, которая находится в динамическом равновесии с внешней средой и представлена совокупностью гидробионтов. Все эти факторы играют важную роль в формировании качества поверхностных вод и их способности к самоочищению.

С учетом преимущественно техногенного характера загрязнения водных объектов СОЗ пункты наблюдения и контроля должны находиться в зонах сброса сточных вод и расположения крупных промышленных центров. Обычно их располагают:

  • • в местах сброса сточных вод промышленных предприятий и крупных животноводческих комплексов, ливневой канализации городов и поселков;
  • • в местах сброса коллекторно-дренажных вод, отводимых с орошаемых земель;
  • • в устьевых зонах загрязненных притоков рек, имеющих водохозяйственное значение.

Контролируются также крупные речные системы, большие озера, водохранилища, имеющие важное народнохозяйственное значение, и объекты, расположенные на границе экономических районов, областей и стран.

Пристального внимания заслуживают донные отложения. Аккумулируя СОЗ, они, с одной стороны, способствуют их выведению из воды, а с другой, представляют собой постоянный источник вторичного загрязнения водоемов. В донных отложениях дельт крупных рек «законсервированы» сотни тысяч тонн СОЗ, включая ХОП, ПХБ, ПХДД/ПХДФ. Если учесть, что большинство СОЗ плохо растворимы в воде, то процессы их накопления в донных отложениях, протекающие главным образом за счет седиментации взвешенных частиц, на которых они сорбируются, представляют важную составляющую общего загрязнения водоемов. В частности, именно исследования донных отложений позволили судить о загрязнении диоксинами водных объектов в Европе и Северной Америке, в то время как в воде их концентрация не превышала допустимых нормативов [19,20]. Загрязнение донных отложений ПХДД/ПХДФ стало заметным с начала 40-х годов прошлого века и оставалось примерно на одинаковом уровне до середины 60-х годов, когда произошло уменьшение содержания диоксинов в донных отложениях вследствие совершенствования технологий и снижения объемов производства хлорированных ароматических соединений.

Существенным источником СОЗ являются ирригационные воды. Так, при обследовании территории Самаркандского оазиса установлено, что по ходу течения реки Зеравшан из-за накопления в донных отложениях содержание ПХБ в воде возрастает до 2,5 мкг/л [21]. Для донных отложений оросительных систем характерно также высокое содержание ХОП, что связано как с выносом последних с поверхностными стоками, так и с их депонированием в донных отложениях. Следствием этого является переход хлорсодержащих пестицидов из донных отложений в воду, достигающий по некоторым оценкам 2-18 % [22]. Высокие содержания ХОП обнаруживаются в тех водных объектах, которые в большей степени подвергаются загрязнению за счет повторного использования воды на орошение.

Расчет поступления СОЗ в водоемы от неточечных источников (например, вынос хлорсодержащих ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий) — достаточно сложная и многоплановая задача [23-26]. До сих пор нет универсальной методики, позволяющей рассчитать вынос ХОП с водосбора и оценить степень загрязнения водных экосистем. В работе [23] для оценки степени загрязнения водных объектов пестицидами предложено использовать рассчитанные зависимости концентраций ХОП в поверхностных стоках от их содержания в почве. Определяющим фактором в данном случае является доза внесения и персистентность ядохимикатов, а общая величина выноса пропорциональна количеству осадков и площади сельскохозяйственных угодий. Методика основана на предположении, что разложение пестицидов в почве подчиняется уравнению реакции первого порядка, а адсорбция протекает по закону мгновенной равновесной сорбции, причем пестициды распределяются по всему слою почвы до максимальной глубины проникновения. В случае сильной пространственной изменчивости физических параметров и однородности почвы величину смыва ядохимикатов вычисляют отдельно для каждого однородного участка.

Суммарную величину смыва за период осадков [23] определяют по формулам:

где УЖ и WT величины смыва пестицида в составе жидкой и твердой фаз при заданной вероятности стока Р; С„ — концентрация пестицида в поверхностном стоке; hcr — слой дождевого стока; F — площадь сельскохозяйственных угодий; ST — концентрация пестицида в твердой фазе; Мст — модуль эрозионного стока наносов (при той же вероятности) за дождевой паводок.

При условии динамического равновесия между фазами концентрация пестицида в твердой фазе равна:

где К — коэффициент распределения пестицида между твердой и жидкой фазами.

Толщину слоя дождевого стока определяют из соотношения:

где к — коэффициент стока (безразмерная величина), который зависит от рельефа местности, условий шероховатости склона, площади водосбора и задается в пределах 0,1 — 1,0; Нос — суточная высота осадков.

Значение модуля эрозионного стока вычисляют по формуле:

где а — параметр, зависящий от типа ручейковой сети на склоне рельефа местности и агротехнических характеристик сельскохозяйственных угодий; b — коэффициент, учитывающий влияние подстилающей поверхности; к2 — коэффициент крутизны склона.

Читайте также:  Анализ биологической очистки сточных вод

Для малых и средних водосборов среднюю концентрацию ядохимиката в реке в замыкающем створе без учета трансформации в русле можно рассчитать из зависимости:

ТАБЛИЦА 4.3. Средние содержания ПАУ в донных отложениях группы озер северо-востока США, нг/(см 2 *год) [27]

источник

Антропогенное воздействие на речную сеть приводит к сильной пространственной неоднородности параметров качества воды. Это связано с наличием в бассейне р. Протвы сотен крупных и тысячи мелких источников загрязнения, особенностями динамики водотоков в зонах загрязнения, механизмом распределения химических веществ, влиянием загрязненных донных отложений и другими факторами.

Резкая пространственная неоднородность характерна и для макросостава вод. Многочисленные сбросы бассейна р. Протвы имеют пестрый гидрохимический состав, который в зависимости от объема стоков изменяет первичный гидрокарбонатно-кальциевый состав речных вод с естественной минерализацией порядка 350 мг/л.

Гидрокарбонатно-кальциевые воды участками трансформируются в сульфатно-кальциевые, хлоридные, хлоридно-натриевые. Вблизи крупных стоков отмечается переход пресных вод в солоноватые. На удалении от стоков происходит частичная нейтрализация влияния сбросных вод и увеличение относительной доли природных макро- и микрокомпонентов. При этом значительная доля загрязняющих веществ переходит в осадок.

Таким образом, водная масса является связующим звеном между поступлением загрязняющих веществ (т.е. источником загрязнения) и их аккумуляцией в донных отложениях (т.е. зонами загрязнения). С существованием указанных выше флуктуаций состава воды связаны определенные трудности при оценке ее качества. Большинство имеющейся информации о составе воды, в том числе получаемой службами контроля, основано на отборе и анализе единичной пробы, которая часто не отражает реальную ситуацию, особенно в условиях высокой динамичности гидрохимического режима зон загрязнения. Усредненный по створам ионно-солевой состав воды р. Протвы представлен на рис. 8.9.

Рис. 8.9. Ионно-солевой состав воды р. Протвы

Видно, что в целом, на всем протяжении реки сохраняется её базовый гидрокарбонатно-кальциевый состав. Это означает, что, по крайней мере, в удалении от выпусков сточных вод река восстанавливает свои исходные природные характеристики

В то же время отмечается и ряд устойчивых изменений состав речной воды вниз по течению реки. Так на территории Калужской области по сравнению с московским участком почти вдвое возрастает минерализация воды, главным образом за счет количества известковой примеси. Ниже г. Обнинска и в районе г. Протвино Московской области в воде увеличивается концентрация сульфатов и хлоридов.

Изменение бассейновых показателей качества речной воды проиллюстрировано рис.8.10.

Рис.8.10. Показатели качества воды р. Протвы

Видно, что наиболее сильное загрязнение взвешенными веществами происходит в Московской области в районе г. Верея и в Калужской обл. в районе г. Обнинск.

Нефтепродукты поступают в реку в основном на территории Московской области (г. Верея).

Биологическое потребление кислорода заметно увеличивается в районе г. Протвино Московской области, что указывает на возрастающую концентрацию в воде легкоокисляющихся органических веществ и евтрофирование нижнего течения р. Протвы. На это, в частности, указывает возрастающее к устью количество аммония в балансе связанного азота.

На рисунке 8.11 изображена диаграмма концентрации биогенных веществ, измеренной в тех же створах р. Протвы, что и другие показатели качества воды.. На всем протяжении реки в воде наблюдается устойчивый рост биогенной примеси, особенно интенсивный на участке от г. Обнинск и до устья. При этом на калужском участке реки ниже г. Обнинска соотношение нитратного и аммонийного азота примерно равно, а на московском, — от г. Кременки до устья, — в составе биогенного вещества преобладает ион аммония.

Рис.8.11. Концентрация биогенных веществ в воде р. Протвы

Как известно, концентрация многих примесей в воде, особенно биогенных веществ, значительно изменяется в зависимости от времени года. На рис. 8.12 изображена диаграмма изменчивости показателей качества воды по гидрологическим сезонам (данные С.Н. Шашкова). Видно, с началом весеннего снеготаяния возрастает опасность загрязнения речной воды почти всеми опасными ингидиентами. Вместе с талыми водами в реку попадает кишечные палочки, взвешенные вещества, разнообразные органические вещества с полей, ферм, городских и сельских подворий и т. д.

Рис. 8.12. Показатели качества поверхностных вод по гидрологическим сезонам (Московская обл.,бассейн р. Истра)

Вместе с мутью в реку выносятся тяжелые металлы и многие специфические токсиканты. Как видно на диаграмме, дополнительное накопление нитратного азота в воде происходит ближе к лету, когда активизируются бактерии-нитрификаторы и происходит массовое разложение фитопланктона. Подобная картина загрязнения реки наблюдается и в период осенних паводков, но с гораздо меньшей амплитудой роста концентраций индикаторов качества воды.

Загрязнение воды р. Протвы тяжелыми металлами, для которых установлены нормативы предельно допустимых концентраций для рек рыбохозяйственного значения с токсикологическим лимитирующим показателем вредности, показано на диаграмме рис. 8.13.

Рис. 8.13. Загрязнение воды р. Протвы тяжелыми металлами

Сильное загрязнение воды медью и цинком наблюдается на московском отрезке р. Протвы в районе г. Верея. Кроме того, медь, а также никель, поступают в речную воду в районе городов Обнинск и Жуков, где ряд предприятий использует гальваническое производство. Железо на всем протяжении р. Протвы содержится в воде в количестве 1,5-2 мг/л. Как показала практика изучения вод в других промышленных районах, наибольшие флуктуации состава характерны не для сезонных гидрологических периодов, а для суточных и часовых (период рабочей смены) интервалов времени, что связано с режимом работы источников загрязнения.

В этом смысле более надежными для определения участков с высокой динамичностью геохимических процессов являются данные геохимического опробования донных отложений в сочетании с выборочным опробованием вод на наиболее устойчивый во времени макросостав и микроэлементы. По меньшей мере, такие работы позволяют выявить «горячие точки» бассейна реки – пункты и створы детальных гидрогеохимических исследований следующего этапа исследований.

По данным Калужского комитета природных ресурсов, из 25 контролируемых компонентов наиболее устойчивое превышение уровня ПДК отмечается для ПРЗР, БПК, ВВ, аммония, нитритов, фосфатов и железа и периодическое по всем остальным ингредиентам.

Анализ собственных и фондовых данных показал, что превышение ПДК хотя бы в одной пробе могут наблюдаться по многим ингредиентам качества воды ( БПК5, ПО, ХПК, N-NH4, N-NO3, P-PO4, НФПР, ОКБ, ЛКП, ПТГ и б(а)п, ПРЗР,Cu, Fe, Ni, Pb, Cr +3 , Ag, Zn, Al, So4, Srобщ, 90 Sr, 134 Cs, 137 Cs, +3 H).

С целью более полного изучения уровня загрязнения поверхностных вод КФ ВИЭМС было произведено сопряженное гидрогеохимическое опробование водотоков и геохимическое опробование донных отложений и почв бассейна р. Протвы с последующим химическим анализом проб воды, спектральным анализом сухого остатка водных проб, проб донных отложений и вмещающих русло реки почв.

Аналогичная работа была выполнена сотрудниками ВИМСа на территоии бассейна р. Протвы Московской области. Все анализы проб воды были выполнены в аккредитованных лабораториях ВИМСа. Результаты обработки аналитических данных показаны на рисунке 8.14 и в таблице 44.

Рис. 8.14. Участки интенсивного загрязнения поверхностных вод и донных отложений

По составу аномалии, приуроченные к территории крупных промышленных зон, отличаются более сложным (полиэлементным) составом. Тяжелые металлы в водорастворимой форме в высоких концентрациях содержатся в районе северной и южной промзоны г. Обнинска, возле п. Протва, у г. Малоярославца, у п. Кривского, вблизи предприятий з-да «Сигнал» (зд. 101), ФХИ и др. В большом количестве они накоплены в донных осадках, верховья р. Дырочной (в геофонах: 140 Sn, 100 Ag, 90Pb, 20Mo и др.), р. Протвы в районе г. Верея, г. Обнинска (в геофонах: 24Bi, 15Cu и др.), р. Истьи в районе г. Балабаново (50 Zn), р. Угодки в районе г. Жукова (10 V, 5 Nb и др. элементы группы железа, что, вероятно, связано с перемывом отвалов Угодского железоплавильного завода петровских времен.).

Географическая привязка аномалии

Содержание химических элементов в воде

(микроэлементы-в сухих остатках ) в донных осадка (в единицах ПДКв.р.) (в единицах фона)

источник

Абакумов В. А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений

Гидробионты в самоочищении вод и биогенной миграции элементов. Москва: МАКС. Пресс 2008. 200 с.

Абакумов В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений.- Л.: Гидрометеоиздат. 1983. — 240 с.

Абакумов В.А. Закономерности изменения водных биоценозов под воздействием антропогенных факторов // Комплексный глобальный мониторинг Мирового океана. Труды I Международного симпозиума. — Л. : Гидрометеоиздат. -1985. — С. 273 -283.

Абакумов В. А., Сущеня Л.М. Гидробиологический мониторинг пресноводных экосистем и пути его совершенствования // Экологические модификации и критерии экологического нормирования. Труды международного симпозиума. Л.: 1991. С.41- 61.

Абакумов В.А. Новое в изучении водных экосистем и организмов: концепция экологической репарации // Вода: технология и экология. 2007а. № 2, с.70-71.

Абакумов В.А. Новое о ремедиации и восстановлении загрязненных водных систем //Проблемы биогеохимии и геохимической экологии 2007б № 2 (4), с.98-100.

Абакумов В.А. Инновационные подходы к восстановлению и ремедиации загрязненных водных объектов // Вода: технология и экология. 2007в. № 4. С.69-73.

Адаменко В.Н. Климат и озера. — Л.: Гидрометеоиздат. 1985.- 264 с.

Айзатуллин Т.А., Леонов А.В. Моделирование трансформации органических загрязнений в экосистемах и самоочищения водотоков и водоемов // Итоги науки и техники. Общая экология. Биоценол. Гидробиол. М.: ВИНИТИ. Т.4. С.24-74.

Айздайчер Н.А. Отношение динофитовой водоросли Gymnodinium kovalevskii к действию детергентов // Биол. моря. 1999. Т.25 (2). С. 87-88.

Айздайчер Н.А. Отношение динофитовой водоросли Gymnodinium kovalevskii к действию синтетических детергентов и опреснению //Изв.РАН. Сер. биол. 2000. № 5. С.275-280.

Айздайчер Н.А., Малынова С.И., Христофорова Н.К. Влияние детергентов на рост микроводорослей // Биол. моря. 1999. Т.25 (3). С. 234-238.

Айздайчер Н.А., Реунова Ю.А. Влияние детергентов на рост диатомовой водоросли Thalassiosira pseudonana в культуре // Биол. моря. 2002. Т. 28, № 5. С. 362-365.

Акатьева Т.Г. Действие на компоненты водных экосистем технических смесей, применяемых при нефтедобыче (на примере ингибиторов коррозии ИКБ-2-2 и ИКБ-6-2). Автореф…. канд. биол. наук. Борок. Ин-т биологии внутренн. вод РАН. 2003. 26 с.

Акулова К.И., Буштуева К.А. (ред.) Коммунальная гигиена. — М.: Медицина. 1986.- 608 с.

Алабастер Дж., Ллойд Р. Критерии качества воды для пресноводных рыб. -М.: Легк. и пищев. промышл. 1984. -342 с . (Alabaster J., Lloyd R. Water Quality Criteria For Freshwater Fish. London.: Butterworth. 1982.)

Алексеенко Т.Л., Александрова Н.Г. Роль двустворчатых моллюсков в минерализации и седиментации органического вещества Днепровско-Бугского лимана // Гидробиол. журнал. -1995- Т. 31, № 2. — С. 17-22.

Алемов С.В. Морские полихеты как одно из возможных звеньев в системах гидробиологической очистки морских нефтесодержащих вод // Хим. и технол. воды. 1990. т.12. №12. с.1118-1121.

Алимов А. Ф. Функциональная экология пресноводных двустворчатых моллюсков. — Л.: Наука. 1981. (Труды Зоол. ин-та АН СССР, т. 96)- 248 с.

Алимов А. Ф. C труктурно-функциональный подход к изучению сообществ водных животных // Экология. 1982. № 3. С. 45-51.

Алимов А. Ф. Зависимость продукции донных сообществ от отношения биомассы моллюсков и личинок хирономид // Продукция популяций и сообществ водных организмов и методы ее изучения. Свердловск. 1985. С.58-60.

Алимов А. Ф. Исследование биотических балансов экосистем пресноводных водоемов в СССР // Гидробиологич. журнал. 1987. Т.23. №6. С.3-9.

Алимов А. Ф. Введение в продукционную гидробиологию. Л.: Наука, 1989. 152 с.

Алимов А. Ф. Основные положения теории функционирования водных экосистем // Гидробиол. журнал. 1990. Т.26. № 6. С. 3-12.

Алимов А. Ф. Сезонные и многолетние изменения биомассы зообентоса континентальных водоемов // Гидробиологич. журнал. 1991. Т.27. №2. С.3-9.

Алимов А. Ф. Разнообразие, сложность, стабильность, выносливость экологических систем // Журн. общ. биол. 1994. Т.55. №3. С.285-302.

Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. СПб.: Наука, 2000. 147 с.

Алимов А.Ф. Продукционная гидробиология и функционирование экосистем. В сб.: Новые идеи в океанологии /ред. Виноградов М.Е., С.С.Лаппо. Т.1. М.: Наука. 2004. С.264-279.

Алимов А.Ф., Андреев О.А., Астраханцев Г.П. и др. Невская губа — опыт моделирования. СПб.: С.Петербургский НЦ РАН. 1997. 375 с.

Алимов А. Ф., Финогенова Н.П. Количественная оценка роли сообществ донных животных в процессах самоочищения пресноводных водоемов // Гидробиологические основы самоочищения вод. -Л.: 1976.- С. 5 — 14.

Андреюк Е.И., Коптева Ж.П., Занина В.В. Цианобактерии. Киев: Наукова думка, 1990. 200 с.

Андроникова И.Н. Количественная оценка участия зоопланктона в процессах самоочищения на примере озера Красного // Гидробиологические основы самоочищения вод. -Л. 1976. -С. 30 — 35.

Анисова С.Н., Соколова С.А., Минеева Т.В., Лебедев А.Т., Полякова О.В., Семенова И.В. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. — М.: Мединор. 1995. — 221 с.

Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце ХХ столетия / ред. Н.И.Коронкевич, И.С.Зайцева. М.: Наука. 2003. 367 с.

Бакаева Е.Н., Макаров Э.В. 1999 Эколого-биологические основы жизнедеятельности коловраток в норме и в условиях антропогенной нагрузки. Ростов-на-Дону: Изд-во Северо-Кавказского центра высшей школы. 208 с. ISBN 5-87872-059-0.

Баренбойм Г.М., Маленков А.Г. Биологически активные вещества.-М.: Наука, 1986.365 с.

Батовская Л.О., Козлова Н.Б., Штамм Е.В., Скурлатов Ю.И. Роль микроводорослей в регуляции содержания перекиси водорода в природных водах // Докл. АН СССР. — 1988. – Т. 301 (6). — С. 1513-1516.

Безель В.С., Большаков В.Н., Воробейчик Е.Л. Популяционная экотоксикология. -М. : Наука. 1994.- 81 с.

Безносов В.Н., Плеханова И.О., Прохоров В.Г., Плеханов С.Е. О накоплении тяжелых металлов черноморскими мидиями и устрицами // Использование и охрана ресурсов флоры и фауны СССР. -М. 1987. -С. 54.

Читайте также:  Анализ для определения качество воды

Белевич Т.А. Ильяш Л.В., Федоров В.Д. Динамика биомасс и функциональные характеристики культур морских микроводорослей Prorocentrum micans и Platymonas viridis при воздействии низкой концентрации кадмия//Вест.МГУ.Сер.16.1997.№1.С. 29-32.

Белоусова М.Я., Авгуль Т.В., Сафронова Н.С., Красовский Г.Н., Жолдакова З.И., Шлепнина Т.Г. Основные свойства нормируемых в водах органических соединений. -М.: Наука, 1987. — 104 с.

Беляева А.Н. Молекулярный состав органического вещества в океане. В сб.: Новые идеи в океанологии /ред. Виноградов М.Е., С.С.Лаппо. Т.1. М.: Наука. 2004. С.325-350.

Богдашкина В.И., Петросян В.С. Экологические аспекты загрязнения водной среды нефтяными углеводородами, пестицидами и фенолами // Экологическая химия водной среды, 1988.- Т.2. -С.62-78.

Богоров В.Г.Роль планктона в обмене веществ в океане// Океанология1969.Т.9.№1.C.156-161.

Бойченко В.К., Григорьев В.Т. К методике расчета поступления СПАВ в Иваньковское водохранилище // Водные ресурсы -1991.-№ 1.- C. 78-87.

Большаков В.Н. Предисловие к книге “Введение в проблемы биохимической экологии” М.М. Телитченко и С.А. Остроумова // Введение в проблемы биохимической экологии. -М.: Наука. 1990. — С. 3 -4.

Большаков В.Н., Садыков О.Ф., Бененсон И.Е., Корытин Н.С., Кряжимский Ф.В. Актуальные проблемы популяционного мониторинга // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. -Л.: Гидромет. 1987. -Т. 10. — С. 47 — 63.

Брагинский Л.П., Перевозченко И.И., Калениченко К.П., Пищолка Ю.К. Биологические факторы деградации пестицидов и детергентов (СПАВ) в водной среде // Самоочищение и биоиндикация загрязненных вод. -М.: Наука. 1980. — С.193-196.

Брагинский Л.П., Бескаравайная С.Д., Буртная И.Л. и др. Токсичность для гидробионтов и деградация синтетических поверхностно-активных веществ в пресных водах. -Киев, 1983. -231 с.- Рукопись деп. в ВИНИТИ, № 3247-83.

Брагинский Л.П., Величко И.М., Щербань Э.П. Пресноводный планктон в токсической среде.-Киев: Наук. думка, 1987.-179 с.

Брагинский Л.П., Бескаравайная С.Д. Кислородный метод изучения первичной продукции и деструкции как биотест на присутствие токсикантов // Теоретические вопросы биотестирования / Ред. В.И. Лукьяненко.- Волгоград: Институт биологии внутренних вод АН СССР.- 1983.-С.145-152.

Брагинский Л.П., К.П. Калениченко, А.А. Игнатюк. Обобщенные механизмы самоочищения природных вод. — Рец. на кн.: С. А. Остроумов. Загрязнение, самоочищение и восстановление водных экосистем. – М. : МАКС Пресс, 2005. – 100 с. // Гидробиологическ журнал — 2007 — 43, № 6 — С. 111- 113.

Брагинский Л.П., Сиренко Л.А. Всесторонний анализ токсикологической опасности поверхностно — активных веществ для гидробионтов. Рец. на книгу С.А.Остроумова «Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы» (2001). Гидробиол. журнал. 2003, т. 39, № 3, с. 115-118.

Бульон В.В., Никулина В.Н. Роль фитопланктона в процессах самоочищения в водотоках // Гидробиологические основы самоочищения вод. — Л. 1976. — С. 15 — 24.

Бурдин К.С. Введение в биохимическую экологию (рецензия) // Журнал общей биологии. 1989. -Т. 50. № 3.- С. 429.

Бурковский И.В. Экология свободноживущих инфузорий. -М.: Изд-во МГУ. 1984. — 208 с.

Бурковский И.В. Структурно-функциональная организация и устойчивость морских донных сообществ. -М.: Изд-во МГУ. 1992. — 208 с.

Бурковский И.В., Кашунин А.К., Азовский А.И. Сообщество Беломорского микробентоса как показатель состояния водной среды // Гидробиол. журн. 1999. Т.35.№ 5. С. 86-94.

Вавилин В.А. Нелинейные модели биологической очистки и процессов самоочищенияя в реках. М.: Наука. 1983.- 158 с.

Вавилин В.А. Время оборота биомассы и деструкция органического вещества в системах биологической очистки. М.: Наука. 1986.-143 с.

Вавилин В.А., Васильев В.Б. Математическое моделирование процессов биологической очистки сточных вод активным илом. М.: Наука. 1979.-119 с.

Вавилин В.А., Васильев В.Б., Рытов С.В. Моделирование деструкции органического вещества сообществом микроорганизмов. М.: Наука. 1993.-202 с.

Вайнер Р., Остроумов С.А. Тритон Х-100 // Токсикологический вестник.1998.№4.С.42-43.

Васильев Л.А., Васильев А.Л. Использование естественных биоценозов водоемов при очистке природных вод // ВСТ: Водоснабж. и сан. техника. -1993. № 11-12. — С.20-21.

Вастернак К., Остроумов С.А. Воздействие загрязнения водной среды СМС Био-С на эвглену // Гидробиологический журнал. -1990. -Т. 26. № 6. -С. 78-79.

Ващенко М.А., Жадан П.М. Влияние загрязнения морской среды на воспроизводство морских донных беспозвоночных // Биология моря. 1995. Т.21. № 6. С. 369-377.

Велдре И.А., Итра А.Р., Паальме Л.П. Экспериментальное изучение влияния детергентов на стабильность бенз(а)пирена // Гигиена и сан. -1977. -№ 3.-С. 89-90.

Веницианов Е.В. О состоянии водных ресурсов России, первоочередных проблемах водного хозяйства и концепции повышения водоресурсного потенциала России // Биологические науки. -1992. -№ 8. -С.13-16.

Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения.М.:Наука, 1965. 374 с.

Вернадский В.И. Биосфера. 1926. -Л.: Научн. хим.-техн. изд. -146 с.

Вернадский В.И. Биосфера. М.: Издат. дом «Ноосфера», 2001. – 243 с.

Вернадский В.И. Несколько слов о ноосфере // Успехи соврем. биологии. 1944. Т.18. № 2. С. 113 — 120.

Винберг Г.Г. Гидробиология.- В сборнике: История биологии. ред. Л.Я.Бляхер. М. Наука. 1975. с. 231-248.

Винберг Г.Г. (ред.) Биологические процессы и самоочищение на загрязненном участке реки.- Минск: Изд-во БГУ. 1973. — 192 с.

Винберг Г.Г. Гидробиология.- В сборнике: История биологии. ред. Л.Я.Бляхер. М.: Наука. 1975. с. 231-248.

Винберг Г.Г., Алимов А.Ф., Балушкина Е.В., Никулина В.Н., Финогенова В.П., Цалолихин С.Я. Опыт применения разных систем биологической индикации загрязненных вод // Научные основы контроля качества вод по гидробиологическим показателям. Труды Советско-американск. семинара. Л. : Гидромет.1977.С. 124 — 131.

Винберг Г.Г. (ред.) Бентос Учинского водохранилища. — М.: Наука. 1980.- 252 с.

Виноградов М.Е. (ред.) Биология океана. Т.2. Биологическая продуктивность океана. -М.: Наука. 1977. — 400 с.

Виноградов М.Е. Биологическая продуктивность океанических экосистем. В сб.: Новые идеи в океанологии /ред. Виноградов М.Е., С.С.Лаппо. Т.1. М.:Наука. 2004. С.237-263.

Виноградов М.Е., Шушкина Э.А. Функционирование планктонных сообществ эпипелагиали океана. — М.: Наука. — 1987. -240 с.

Виноградова Л.А. Экспериментальное определение скорости гравитационного опускания планктонных водорослей. Океанология. 1977. т.17. № 4. С.694-699.

Ворожун И.М., Остроумов С.А. Изучение опасности химического загрязнения водной среды: воздействие поверхностно-активного вещества на фильтрационную активность зоопланктона // Водное хозяйство России. 2008. № 3. С.41-45.

источник

Озера Тоболо-Ишимской лесостепи постановлением правительства РФ от 13.09.1994 г. объявлены особо ценными водно-болотными угодьями и внесены в список Рамсарской конвенции. Поэтому изучение их генезиса, современного состояния и динамики развития представляется достаточно важным аспектом. В процессе данного исследования дана химико-экологическая оценка качества вод и донных отложений двух групп водоемов лесостепного Приишимья, расположенных в пределах водораздельной части правобережья реки Ишим. Первую (I) группу (пресные воды) составляют озера Савино, Тарабарино, Станичное, Калмацкое и Безымянное; вторую (II) (сильносолоноватые воды) — озера Глубокое, Щербаково и Могильное.

Для классификации вод исследуемых озер по химическому составу в них было определено содержание главных ионов. Преобладающими ионами в водах являются ионы натрия и калия, а также хлорид-ионы, т.е. воды данных озер относятся к хлоридно-натриевой группе (табл.1). При кластерном анализе по макрокомпонентам вод двух групп озер, выяснили, что макросостав вод зависит от географического положения озер.

Таблица 1. Характеристика вод по химическому составу.

Примечание: в числителе — в поверхностном слое, в знаменателе — в придонном слое. Классы: I — чистая, II — удовлетворительной чистоты, III — умеренно загрязненная, IV — сильно загрязненная, V — весьма грязная, VI — предельно грязная. Хф/х — физико-химический индекс загрязнения; Хэвт — индекс эвтрофирования вод.

Классификация по эколого-санитарным показателям представляет собой сумму гидрофизических и гидрохимических показателей качества вод. По содержанию различных форм азота (аммонийного, нитратного, нитритного) качество вод исследуемых озер сильно варьировалось от «чистой» до «предельно грязной». Основной вклад в загрязнение водоемов вносят нитрат-ионы. По содержанию минерального фосфора судили о трофности водоемов: к мезотрофным относятся озера Безымянное и Глубокое; озера Тарабарино, Щербаково, Калмацкое, Савино и Могильное являются эвтрофными и озеро Станичное олиготрофным.

Дана оценка санитарно-гигиенических норм и рыбохозяйственных норм водопользования на основе стандартов предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ. Во всех озерах перманганатная окисляемость превышает как рыбохозяйственные, так и санитарно-гигиенические нормы водопользования. Показатели жесткости в озерах II группы превышены в 2-4 раза. Во всех озерах I группы (кроме оз. Станичное) содержание хлорид и сульфат-ионов не превышает норму. Концентрация различных форм азота ниже предельно допустимой в исследуемых озерах обеих групп.

Оценка качества воды по эколого-токсикологическим показателям, основанная на определении уровня токсического загрязнения вод тяжелыми металлами, дала представление о потенциальной токсичности водных масс (уровень токсического загрязнения). По содержанию цинка воды озер обеих групп можно отнести к чистым. Содержание марганца превышает норму лишь в придонном слое озер Савино и Безымянное (I группа). Кадмием загрязнены озера I группы (кроме оз. Тарабарино), причем его содержание в поверхностном слое воды выше, чем в придонном. В озерах II группы кадмий обнаружен в незначительных количествах. Во всех озерах были обнаружены медь, железо и свинец, в количествах, во много раз превышающих значения ПДК для этих металлов. Содержание этих металлов в поверхностном и придонном слоях изменяется незначительно.

Определение химического состава природных вод, не может быть осуществлено без учета степени загрязненности донных отложений. Во всех исследуемых озерах потери при прокаливании не превышает 6%, что свидетельствует о невысоком содержании органического вещества. В исследуемых озерах рН находится в пределах от 7,56 до 8,14, а электропроводность — от 735 до 8570 мкСм/см, что связано с различной минерализацией озер.

Металлы являются наиболее активными компонентами природных вод, их химическая и биологическая активность, а также степень токсичности определяются не столько валовыми концентрациями, сколько физико-химическим состоянием в водной среде. Доля подвижных форм меди и цинка для большинства исследованных озер составляет соответственно 10-20% и 30-40% от общего содержания металла, кроме озера Станичное, в котором доля подвижных форм и меди, и цинка составляет более 50% от общего содержания. В среднем в озерах доля подвижного свинца составляет 17-26% от общего содержания. В трех из восьми исследованных озер доля подвижных форм свинца ниже (оз. Могильное) и выше (оз. Безымянное и Щербаково) среднего значения по озерам. По содержанию подвижного кадмия все исследованные озера условно можно разделить на 3 группы: 1) менее 20% (оз. Безымянное, Могильное, Глубокое), 2) 25-40% (оз. Тарабарино, Станичное) и 3) более 40% (оз. Савино, Калмацкое, Щербаково). Для никеля величина, характеризующая соотношение «подвижная форма: общее содержание», невысока и для большинства озер не превышает 20%; исключением являются озера Станичное (24%) и Глубокое (33%).

Доля подвижных форм марганца от общего содержания металла достигает 60%, что говорит о высокой токсичности металлов для гидробионтов. Содержание железа в подвижной форме сильно колеблется, доля его подвижных форм составляет 15-35% относительно общего содержания металла.

В озерах Савино, Калмацкое и Щербаково доля подвижных форм металлов от их общего содержания в донных отложениях достаточно велика, что может являться причиной постоянного смещения равновесия в системе «вода — донные отложения». Для характеристики аккумулирующих свойств донных отложений водоёма рассчитывают величину, называемую коэффициентом концентрации (Кк) — отношение содержания того или иного элемента в осадке к кларку этого элемента в данной системе. Поскольку до настоящего времени для донных отложений озера не существует рассчитанных значений кларков, то мы использовали величины кларков элементов в земной коре (по А.П.Виноградову). Величина кларка концентрации показала, что местный геохимический фон осадков характеризуется избыточными концентрациями свинца, кадмия и марганца.

Кларки концентрации марганца в большинстве исследованных озер имеют близкие значения (46-65), поэтому можно считать его фоновым для озер этого региона. Тогда превышение концентрации марганца относительно фонового значения наблюдается лишь в озерах Тарабарино и Калмацкое. Фоновое высокое содержание марганца можно объяснить геохимическими особенностями региона, а также отложением минеральной взвеси и накоплением растительных остатков наземной растительности, хорошо аккумулирующей этот элемент. Кларк концентрации свинца для большинства исследованных озер находится в пределах 3,1 ÷ 4,4, что также можно принять за фоновое для данного региона. Содержание этого металла незначительно превышает фоновое лишь в озерах Калмацкое и Могильное и значительно ниже в озере Станичное. Накопление кадмия (КК>1) может быть обусловлено значительным поступлением этого элемента с водосборной площади, а также может быть связано с его аккумуляцией некоторыми видами фитопланктона. По концентрированию кадмия в донных отложениях исследованные озера можно условно разделить на 2 группы: 1) Савино, Тарабарино, Калмацкое, Безымянное — КК=28÷35; 2) Станичное, Глубокое, Щербаково, Могильное — КК=15÷23. Т.е. в солоноватых озерах степень концентрирования этого металла приблизительно в 2 раза меньше, чем в пресных. Исключение составляет озеро Станичное, которое относится к пресным. Концентрирование меди, цинка, никеля и железа не наблюдается ни в одном из озер, т.е. наблюдается рассеяние элементов по сравнению с их средним содержанием в земной коре.

О направленности процесса обмена тяжёлыми металлами между донными отложениями и водой можно судить, прежде всего, по соотношению концентраций металлов в иловых растворах и водах, контактирующих с донными отложениями. Поскольку содержание металлов в воде и донных отложениях выражается различными способами, то характеристика существующих соотношений в абсолютных величинах невозможна. Расчет коэффициентов концентрации для поверхностной и придонной воды и донных отложений позволяет использовать относительные единицы измерения.

Все исследованные озера по характеру соотношения КК в поверхностной и придонной воде можно разделить на 2 группы: 1 — КК поверхностного слоя ≥ КК придонного слоя воды (Савино, Тарабарино, Станичное, Глубокое); 2 — КК поверхностного слоя КК придонного слоя воды (Савино, Станичное, Калмацкое, Безымянное). В этом случае корреляция с подвижными формами металла отсутствует, но обращает внимание, что в первую группу входят в основном солоноватые озера (за исключ. Оз. Тарабарино), что возможно приводит к быстрому самоочищению водоемов.

Читайте также:  Анализ для определение нефти в воде

Марганец активно сорбируется донными отложениями из водной толщи, поскольку его концентрация в воде значительно ниже, чем в донных отложениях (кроме озер Савино и Безымянное). Понижение концентрации ионов марганца в природных водах может происходить в результате окисления Mn (II) до MnO2 и других высоковалентных оксидов и гидроксидов, выпадающих в осадок. Полученные данные свидетельствуют о том, что донные отложения не могут являться вторичным источником загрязнения вод марганцем.

Концентрация железа в придонном слое воды значительно выше концентрации в поверхностном слое в озерах Глубокое, Савино и Тарабарино. В остальных озерах содержание металла в придонном и поверхностном слое соизмеримо. Вследствие подвижности железа, его накопления в донных отложениях не наблюдается ни в одном из исследуемых озер. Следовательно, донные отложения могут являться вторичным источником загрязнения вод этим металлом.

Значение коэффициентов концентрации цинка, как для поверхностного слоя воды, так и для донных отложений не превышает единицу, поэтому можно сделать вывод, что накопление цинка в донных отложениях не происходит. Соизмеримые коэффициенты концентрирования металла в водной толще и в отложениях говорит о постоянном смещении равновесия в системе «вода — донные отложения».

Накопления меди в донных отложениях не наблюдается ни в одном из исследуемых озер вследствие ее подвижности. Загрязнение медью всех озер (кроме оз. Савино, Калмацкое и Щербаково) носит исключительно поверхностный характер, что может свидетельствовать об антропогенном поступлении этого металла в воды с атмосферными осадками или с водосборной площади.

В водах всех исследованных озер концентрация меди, свинца и железа в несколько раз превышает значения ПДК для этих элементов. Кадмием загрязнены лишь озера I группы (кроме оз. Тарабарино). По содержанию цинка и марганца воды всех озер можно отнести к чистым, кроме озер Савино и Безымянное, в которых содержание марганца превышает норму. Индексы токсического загрязнения достаточно высоки во всех озерах, что доказывает необходимость принятия мер по очистке водной толщи от тяжелых металлов. Доля подвижных форм тяжелых металлов от их общего содержания в донных отложениях достаточно велика (особенно в озерах Савино, Калмацкое, Щербаково), что увеличивает их реальную токсичность.

Применение коэффициентов концентрации позволяет оценить степень концентрирования металлов в донных отложениях. В донных отложениях всех исследованных озер происходит концентрирование свинца, кадмия и марганца и рассеяние меди, цинка, никеля и железа.

источник

В общем балансе гидросферы Мировой океан занимает ведущее место, однако для биосферы в целом существенное значение имеют пресные воды. Расчеты показывают, что ежедневное мировое потребление пресной воды в 2000 г. составило около 16 млрд. л. Поэтому мониторингу загрязнителей в водоемах уделяется особое внимание. Условно воды можно разделить на следующие типы: подземные (артезианские, ключевые и колодезные), поверхностные (речные, озерные, болотные, морские) и сточные (бытовые, промышленные, ливневые). В 1982 г. ЕС утвердило список приоритетных загрязнителей вод (его часто называют «черным списком»), насчитывающий 129 веществ. Позднее к нему были добавлены еще три вещества [17]. Установленные для некоторых соединений предельные содержания близки к пределам детектирования, поэтому определение их концентраций требует применения новейших аналитических методов, базирующихся на сочетании хроматографии с масс-спектрометрией.

Природная вода представляет собой многофазную гетерогенную систему открытого типа, обменивающуюся веществом и энергией с другими средами (водные объекты, атмосфера, донные отложения) и с биологической составляющей. Кроме того, в природной воде присутствует множество взвешенных твердых частиц и микропузырьков газа. Обычно их общее число составляет 10 8 — 10 11 шт/л [18]. Толща воды пронизана также микроорганизмами, образующими биоту, которая находится в динамическом равновесии с внешней средой и представлена совокупностью гидробионтов. Все эти факторы играют важную роль в формировании качества поверхностных вод и их способности к самоочищению.

С учетом преимущественно техногенного характера загрязнения водных объектов СОЗ пункты наблюдения и контроля должны находиться в зонах сброса сточных вод и расположения крупных промышленных центров. Обычно их располагают:

  • • в местах сброса сточных вод промышленных предприятий и крупных животноводческих комплексов, ливневой канализации городов и поселков;
  • • в местах сброса коллекторно-дренажных вод, отводимых с орошаемых земель;
  • • в устьевых зонах загрязненных притоков рек, имеющих водохозяйственное значение.

Контролируются также крупные речные системы, большие озера, водохранилища, имеющие важное народнохозяйственное значение, и объекты, расположенные на границе экономических районов, областей и стран.

Пристального внимания заслуживают донные отложения. Аккумулируя СОЗ, они, с одной стороны, способствуют их выведению из воды, а с другой, представляют собой постоянный источник вторичного загрязнения водоемов. В донных отложениях дельт крупных рек «законсервированы» сотни тысяч тонн СОЗ, включая ХОП, ПХБ, ПХДД/ПХДФ. Если учесть, что большинство СОЗ плохо растворимы в воде, то процессы их накопления в донных отложениях, протекающие главным образом за счет седиментации взвешенных частиц, на которых они сорбируются, представляют важную составляющую общего загрязнения водоемов. В частности, именно исследования донных отложений позволили судить о загрязнении диоксинами водных объектов в Европе и Северной Америке, в то время как в воде их концентрация не превышала допустимых нормативов [19,20]. Загрязнение донных отложений ПХДД/ПХДФ стало заметным с начала 40-х годов прошлого века и оставалось примерно на одинаковом уровне до середины 60-х годов, когда произошло уменьшение содержания диоксинов в донных отложениях вследствие совершенствования технологий и снижения объемов производства хлорированных ароматических соединений.

Существенным источником СОЗ являются ирригационные воды. Так, при обследовании территории Самаркандского оазиса установлено, что по ходу течения реки Зеравшан из-за накопления в донных отложениях содержание ПХБ в воде возрастает до 2,5 мкг/л [21]. Для донных отложений оросительных систем характерно также высокое содержание ХОП, что связано как с выносом последних с поверхностными стоками, так и с их депонированием в донных отложениях. Следствием этого является переход хлорсодержащих пестицидов из донных отложений в воду, достигающий по некоторым оценкам 2-18 % [22]. Высокие содержания ХОП обнаруживаются в тех водных объектах, которые в большей степени подвергаются загрязнению за счет повторного использования воды на орошение.

Расчет поступления СОЗ в водоемы от неточечных источников (например, вынос хлорсодержащих ядохимикатов с сельскохозяйственных угодий) — достаточно сложная и многоплановая задача [23-26]. До сих пор нет универсальной методики, позволяющей рассчитать вынос ХОП с водосбора и оценить степень загрязнения водных экосистем. В работе [23] для оценки степени загрязнения водных объектов пестицидами предложено использовать рассчитанные зависимости концентраций ХОП в поверхностных стоках от их содержания в почве. Определяющим фактором в данном случае является доза внесения и персистентность ядохимикатов, а общая величина выноса пропорциональна количеству осадков и площади сельскохозяйственных угодий. Методика основана на предположении, что разложение пестицидов в почве подчиняется уравнению реакции первого порядка, а адсорбция протекает по закону мгновенной равновесной сорбции, причем пестициды распределяются по всему слою почвы до максимальной глубины проникновения. В случае сильной пространственной изменчивости физических параметров и однородности почвы величину смыва ядохимикатов вычисляют отдельно для каждого однородного участка.

Суммарную величину смыва за период осадков [23] определяют по формулам:

где УЖ и WT величины смыва пестицида в составе жидкой и твердой фаз при заданной вероятности стока Р; С„ — концентрация пестицида в поверхностном стоке; hcr — слой дождевого стока; F — площадь сельскохозяйственных угодий; ST — концентрация пестицида в твердой фазе; Мст — модуль эрозионного стока наносов (при той же вероятности) за дождевой паводок.

При условии динамического равновесия между фазами концентрация пестицида в твердой фазе равна:

где К — коэффициент распределения пестицида между твердой и жидкой фазами.

Толщину слоя дождевого стока определяют из соотношения:

где к — коэффициент стока (безразмерная величина), который зависит от рельефа местности, условий шероховатости склона, площади водосбора и задается в пределах 0,1 — 1,0; Нос — суточная высота осадков.

Значение модуля эрозионного стока вычисляют по формуле:

где а — параметр, зависящий от типа ручейковой сети на склоне рельефа местности и агротехнических характеристик сельскохозяйственных угодий; b — коэффициент, учитывающий влияние подстилающей поверхности; к2 — коэффициент крутизны склона.

Для малых и средних водосборов среднюю концентрацию ядохимиката в реке в замыкающем створе без учета трансформации в русле можно рассчитать из зависимости:

ТАБЛИЦА 4.3. Средние содержания ПАУ в донных отложениях группы озер северо-востока США, нг/(см 2 *год) [27]

источник

Минеральной основой донных отложений рек, озер, водохранилищ и др. природных водных объектов также являются силикаты и алюмосиликаты. Их качественный и количественный химический состав близок к составу почв, хотя интервалы колебаний отдельных ингредиентов несколько шире, чем для грунтов, особенно в сторону их уменьшения. Наоборот, содержание микроэлементов (металлов) в донных отложениях несколько выше, нежели в почвах этого же географического района. Однако, в целом химический состав донных отложений близок к составу почв не только по основным минеральным компонентам и микроэлементам, но и по другим ингредиентам. Поэтому в большинстве случаев анализ почв и донных отложений выполняют одними и теми же методами.

Донные отложения вследствие их высокой сорбционной способности часто являются показателями антропогенного загрязнения водных экосистем. Так, например, вследствие действия сточных вод сахарных заводов донные отложения рек обогащаются содержанием органического углерода. Сточные воды гальванических цехов и металлургического производства обогащают донные отложения соединениями никеля, Cr, Pb, Cd и других металлов. Донные отложения речек, водохранилищ, озёр часто загрязнены консервативными органическими соединениями, которые находятся в сточных водах предприятий органического синтеза, например, хлорорганическими пестицидами. В донных отложениях могут нагромождаться радионуклиды Sr и других радиоактивных элементов. Поэтому анализ донных отложений является неотъемлемой составной частью экологического контроля природных водных экосистем.

В состав почв, природных вод и воздуха входит много химических ингредиентов, содержание которых изменяется в чрезвычайно широких пределах. Поэтому для анализа этих объектов применяют разнообразные методы. Рациональный выбор методов для определения конкретного ингредиента или группы ингредиентов обусловлен, с одной стороны, агрегатным состоянием и качественным и количественным химическим составом исследуемых объектов, а с другой стороны – аналитическими возможностями самого метода анализа. При этом необходимо учитывать некоторые особенности, которые присущи аналитической химии объектов природной среды, в частности, способам отбора и подготовки проб для анализа, а также созданию надлежащих условий для обеспечения адекватности между измеряемым аналитическим сигналом и концентрацией (содержанием) определяемого ингредиента.

Анализ любого природного объекта проводится по определённой разработанной схеме, возможный вариант которой представлен на рис.4.

Основными этапами анализа являются – выбор метода (1), отбор пробы (ІІ), подготовка пробы для анализа (ІІІ), выполнение анализа и измерения аналитического сигнала (ІV) и статистическая обработка результатов анализа (V). Однако чрезвычайно разнообразный химический состав объектов природной среды лишь в отдельных случаях позволяет провести анализ непосредственно по этим этапам, не применяя дополнительные операции, приведенные на схеме.

С приведенной схемы вытекает, что первым этапом анализа является выбор оптимального метода. Этот этап очень важный, потому что от выбранного метода анализа зависит величина пробы (для почв – навеска, г, для вод – объем, л, для воздуха – объем, м 3 ), сложность и продолжительность анализа.

Величина пробы зависит от ожидаемого содержания определяемого ингредиента и чувствительности измеряемого аналитического сигнала. Например, для определения Са в интервалах 20 – 100 мг/л в природной воде объемным комплексопометрическим методом необходимо отобрать не менее 50 – 100 мл. пробы, тогда как для его определения методом фотометрии – лишь 0,5 мл и менее пробы воды. Уменьшение величины пробы особенно важно в случае необходимости транспортировки большого количества отобранных проб к месту анализа. Такая необходимость возникает, в частности, при исследовании гидрохимического режима водохранилищ, озёр и речек, когда десятки проб воды отбираются во время экспедиций и практически нет возможности выполнить химический анализ непосредственно на месте отбора проб. Это касается в некоторой степени и анализа почв, донных отложений и воздуха.

Селективность избранного метода влияет на продолжительность и точность анализа. Чем более селективным является избранный метод, тем меньше времени расходуется на анализ, поскольку нет необходимости в исключении компонентов, которые мешают анализу или в отделении от них определяемого ингредиента. Избежание дополнительных операций положительно влияет также на точность анализа. Например, атомно-абсорбционное определение микроэлементов, в частности Cu, Zn, Co и др. являются значительно селективнее, чем определение фотометрическим методом, а в некоторых случаях – также более точными. Кроме этого, при необходимости экстракционного концентрирования микроэлементов можно вносить экстракт непосредственно в пламя анализатора и этим самым исключить процесс реестракции, что также сокращает продолжительность анализа.

Возможность выполнения анализа непосредственно на месте отбора пробы является важной характеристикой метода. Это в частности, касается анализа природных вод, химический состав которых может изменяться в процессе транспортировки и сохранения отобранных проб вследствие протекания в них разнообразных биологических и физико-химических процессов. Например, определить концентрацию растворённого О2 и компонентов карбонатной системы, а также рН и Еh воды обязательно необходимо на месте отбора пробы с учётом её температуры, потому что эти показатели являются достаточно лабильными и их практически невозможно стабилизировать путём консервации пробы.

Анализ любого объекта включает измерения аналитического сигнала с использованием химических, физико-химических и физических методов (этап 4). Очевидно, что учёт их аналитических возможностей является существенным при выборе оптимального метода определения определённого ингредиента или группы ингредиентов.

Завершающая стадия анализа – статистическая обработка полученных результатов.

источник