Классификация «единые критерии качества вод» с позиции экологического благополучия проточных водоемов

Классификация, составленная международным составом, предложенная СССР " Единые критерии качества воды" (ЕККВ). Классификация предложена экспертами стран в 80-х годах, и ныне наиболее используема.

Суть - определение чистоты природных вод.

В рамках этой классификации разработаны 2 классификации: для проточных и непроточных водоемов. Внутри каждой классификации - подклассификационные системы.

Для проточных водоемов (т.е. для водотоков):

· 1а. -классификация с позиции экономического благополучия

· 1б - с позиции пригодности воды для использования.

 

Для 1а вводятся следующие классы чистоты:

· 1.очень чистая вода

· 2.чистая

· 3. очень незначительно загрязненная

· 4. незначительно загрязненная

· 5. сильно загрязненная

· 6. очень загрязненная.

Чтобы выделить эти классы, нужны количественные оценки для выделенных градаций, т.е. должны быть установлены нормативы с экономических позиций. Всего выделено 5 групп показателей:

· группа А - общефизические и неорганические вещества,

· группа Б - Общие показатели органики,

· группа В - неорганических промышленных загрязняющих веществ,

· группа Г- органических промышленных ЗВ,

· группа Д - биологические показатели.

Принцип составления таблиц: выбраны самые характерные показатели.

· Для А – температура, рН, кислород, электропроводность, минеральные вещества,

· Б - хпк. бпк, органический углерод и азот, экстранируемые вещества.

· В - основные металлы: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, хром, кобальт, фториды, сульфиды, циониты.

· Г - фенолы, производные нефти и тд,

· Д - сапробности, модификация сладочника, общая численность биоорганизмов и тд.

Каждый класс чистоты имеет свой диапазон показателя: для 1ого класса - содержания соответствуют значениям ПДК. ( Таблица 02.03)

Сравнить измеренные значения с таблицами. В этой классификации есть достоверная величина: для этого надо иметь 20 проб (за 1 или 2 года). Несколько методов определения достоверной величины:

1 метод - использование зависимости содержания ионов и расходов воды. Далее определяется достоверный расход и с графика снимается значения компонента.

Достоверный расход - средний низкий расход за многолетний период, потому как для большинства компонентов самые высокие концентрации при минимальных расходах.

Другой вариант - среднегодовой расход. Или расход определенной обеспеченности.

2 метод - связь окисляемости и расхода. Окисляемость также зависит от температуры, поэтому на графике много линий. Если такой зависимости не установлено, используют способ определенной обеспеченности.

Метод построения кривых обеспеченности для БПК.

При обеспеченности 90 или 95% определяется значение БПК, которые принимаются за достоверные. Критерии 90 и 95%: вода, где нужна особенная охрана (для водоснабжения, разводы рыбы)- 95%, в прочем случае (орошение и прочее)-90%.

Суммарная оценка делается в соответствии с показателем самого низкого класса воды.

Форма представления результатов - в виде таблицы для одной точки или для участка.

Таблица с шапками: по вертикали участок 0-2 км, от 2- 4 км и тп, а по горизонтали класс, к которому относится участок. Часто делают в виде карты - вдоль русла штриховкой или цветом обознается класс качества.

Классификация «Единые критерии качества вод» с позиции использования вод проточных водоемов

Классификация, составленная международным составом, предложенная СССР " Единые критерии качества воды" (ЕККВ). Классификация предложена экспертами стран в 80-х годах, и ныне наиболее используема.

Суть - определение чистоты природных вод.

В рамках этой классификации разработаны 2 классификации: для проточных и непроточных водоемов. Внутри каждой классификации - подклассификационные системы.

Для проточных водоемов (т.е. для водотоков):

· 1а. -классификация с позиции экономического благополучия

· 1б - с позиции пригодности воды для использования.

Б (пригодность воды для использования)

3 степени качества:

1.пригодная вода,

2.вода допустимая при соответствующей обработке,

3.непригодная вода.

Классификация для 4 видов использования:

· питьевое водоснабжение,

· орошение,

· для рыбного хозяйства,

· для животноводства.

Для каждого вида - нормативные таблицы по разным видам показателей. Также как и в 1а выделено 5 групп показателей:

· группа А - общефизические и неорганические вещества,

· группа Б - общие показатели органики,

· группа В - неорганических промышленных загрязняющих веществ,

· группа Г- органических промышленных ЗВ,

· группа Д - биологические показатели.

Принцип составления таблиц: выбраны самые характерные показатели.

· Для А – температура, рН, кислород, электропроводность, минеральные вещества,

· Б - хпк. бпк, органический углерод и азот, экстранируемые вещества.

· В - основные металлы: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, хром, кобальт, фториды, сульфиды, циониты.

· Г - фенолы, производные нефти и тд,

· Д - сапробности, модификация сладочника, общая численность биоорганизмов и тд.

Оценка делается как и в 1а случае, что интуитивно ясно.

Форма представления результатов - в виде таблицы для одной точки или для участка.

Таблица с шапками: по вертикали участок 0-2 км, от 2- 4 км и тп, а по горизонтали класс, к которому относится участок. Часто делают в виде карты - вдоль русла штриховкой или цветом обознается класс качества.

 

Классификация «Единые критерии качества вод» с позиции экологического благополучия непроточных водоемов

Классификация экологического благополучия рассматривает подвиды:

· по физико-химическим показателям

· биологическим показателям;

· по гидролого-геоморфологическим показателям - степень подверженности водоемов деградированию (назначаются категории).

Классификация качества воды подразумевает те же 6 классов воды, что и для водотоков:

· 1.очень чистая вода

· 2.чистая

· 3. очень незначительно загрязненная

· 4. незначительно загрязненная

· 5. сильно загрязненная

· 6. очень загрязненная.

Но кроме того вводится уровень трофности:

1 класс - олиготрофное,

2 класс - мезотрофная,

3 класс - слабоэфтрофная,

4 - сильно эфтрофная,

5 - политрофная,

6 - гипертрофная.

Кроме всего прочего, особенность состоит в наборе показателей: он абсолютно другой, чем для проточных (табл 4).

Показатели: процент насыщения кислородом, растворенного кислорода, ХПК, фосфаты, общий фосфор, азот органический и общий, электропроводность, хлорофилл, масса сестона, прозрачность, биологические наблюдения - т.е. связаны с биотой.

Выделяются 2 сезона - весенний (во время полного перемешивания) и летний (во время пика стогнации). Показатели определяются на определенной глубине, что тоже указывается в таблице.

Оценка качества состоит в сравнении измеренных величин с нормативами.

Суммарная оценка делается по другому: допускается по наихудшему показателю, но лучше - делать оценку в баллах.

Это происходит так, пример:

Кислород мг/ л- 2 класс; кислород % - 2, хпк - 3, ПО- 2, электропроводность - 1. Каждый класс соответствует количеству баллов. Считается сумма - 10. Далее ищется среднее - 2 балла. Переход к классам - по таблицам: 1 кл - до 1,5 баллов, 2 класс - до 2,5 б, 3 - до 3,5 баллов, 4 - 4,5 баллов, 5 - до 5,5, 6 класс - больше -6,5.

Классификация «Единые критерии качества вод» по морфо-гидрологическим показателям непроточных водоемов

Классификация экологического благополучия рассматривает подвиды:

· по физико-химическим показателям

· биологическим показателям;

· по морфо-гидрологическим показателям - степень подверженности водоемов деградированию (назначаются категории).

Степень подверженность озера деградации.

Характеристики:

1. средняя глубина (отношения объема к площади зеркала),

2. отношение объема озера к длине береговой линии,

3. стратификация вод (доля гиполимниона к объему озера, в %),

4. площадь активного дна к объему эпилимниона (площадь активно дна - площадная граница между эпо- и гиполимниону),

5. коэффициент Шиндлера (отношение площади озера+площадь водосборной территории к объему озера),

6. коэффициент водообмена,

7. характер использования водосборной территории (соотношение долей леса и пахотной земли). 3 категории: неподвержена, подвержена в средней и сильной степени

 

Методы оценки загрязненности воды с использованием числовых индексов. Индекс загрязненности воды (ИЗВ).

Индекс загрязненности или качества поверхностных вод - относительная частная величина, количественно и однозначно характеризующая разнородную совокупность компонентов химического состава воды. Способ получения индекса сводится к получению числа по комплексу выбранных показателей, т.е. индекс - это формализованные показатели загрязненности воды. Имеют более сложную структуру, чем коэффициент. ИЗВ: выбираются 6 показателей качества воды, являющиеся наиболее яркими показателями качества воды: ИЗВ= 1/6* сумму отношения концентрации и ПДК каждого компонента.

Классфикация загрязненности осуществляет распределение избранных показателей по классам по определенному общему признаку с образованием системы, а затем производится сопоставление рассчитаннных значений остальных признаков, соответствующие определенным классам качества вод к количетвенным значениям оценочных шкал. Число классов качества определяется специалистами или методом экспертной оценки. Т.е. весь диапазон различных характеристик делится на диапазоны для каждого класса. А потом каким-то способом единый класс обобщается по сумме компонентов.

ИЗВ до 2008 был принят как основной для оценки загрязненности воды в системе гидро-метео служб, чтобы можно было сравнивать реки разных бассейнов. Методика была опубликована в " методические указание по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателем ". В качестве нормативов - значение ПДК, измеряемых на сети гидоромето. Но, поскольку у нас 2 пдк, выбраны были наихудшие значения из двух пдк, т.е. очень жесткие нормативы..для поверхностных вод - 6 показателей, а для морских - 4. ИЗВ рассчитывается как среднее арифметическое от суммы отклонений каждого показателя. При этом не учитываются показателя вредности. Предпочтение отдается токсикологическим показателем вредности - так выбираются 4 показателя, и, независимо от значений берется кислород и бпк5 (т.к. очень важно для оценки качества водоема). Значение каждого показателя берется как среднеарифметическое за год (обычно из 4х проб в год на каждый сезон), что тоже плохо.

Последовательность расчета. Среднеарифметическое из 4х проб, относим к значению ПДК - для 4х показателей. Для БПК и кислорода другой расчет, чтобы повысить значимость: вводится определенный норматив до 3 мг/л (для БПК, для кислорода - 6) берется норматив из ГОСТа (интегральный показатель), далее норматив увеличивается, т.е. оценка очень жесткая. В кислороде норматив делится на содержание, а для остальных компонентов - наоборот. Далее - оценка по классификационной таблице: 7 классов качества воды.

Кроме того, есть особенности расчета мутности и рН. Более 8,5 до 9 или менее 6,5 до 6, тогда ничего не рассчитываем, а просто принимаем значение 2. Более 9 до 9,5 и менее 6 до 5 - значение 5; когда более 9,5 и менее 5 - значение показателя отклонения - 20.

По взвешенным веществам. Учитывается только в Колымской гидрометслужбе. Распределение мутности зонально, что учитывается в расчете. Рассчитывается, как измеренные концентрации за сезон (весенний и межень) относятся к ПДК, которое считается как среднее многолетние содержание веществ за гидрологическую фазу увеличенную на 20%. А потом берется среднеарифметическое за 2 сезона.

В этой же методике вводится поправка на водность года. Но оценить эту поправку достаточно сложно. Предлагают рассчитывать коэффициент водности - отношение фактического среднего за данный год расхода к среднемноголетнему. После этого рассчитывается ИЗВ без учета водности. Чтобы учесть водность ИЗВ умножают на коэффицент водности.

 

Классификация качества воды водотоков по величине комбинаторного индекса загрязненности (УКИЗВ)

Метод похож на ИЗВ, является его сменой, имеет преимущества по оценкам. Метод расчета сложный, поэтому разработана компьтерная программа.

Чтобы сравнивать загрязненности важно использовать один и тот же перечень компонентов. Перечень 1 - основные компоненты по базовой программе. Перечень 2 - включает из 1ого, +специфические загрязняющие вещ-ва.

Метод дает как диференциированную, так и комплексную оценку. Для этого (для понимания какая получится оценка) надо рассчитать коэффициент комплексноссти К. Больше 10 - комплексная оценка, меньше - дифференциированная.

Высокое загрязнение, экстремально высокое загрезнение. Медь, нефтепродукты, фенолы, железо - имеют также и естественные источники, фоновую концентрацию, поэтому у них превышение ПДК должно быть больше до "загрязнения".

КПЗ рассчитывается в том случае, когда значения балла показателя равно 9 или более. Далее расчет К-коэффициент запаса. Т.е. если есть УКИЗВ, то вода дискредитируется почти на класс.

 

14. Классификация качества воды — "Кислородный баланс воды" (Бельгия) и "Химический индекс воды" (Германия)

Страны Бенелюкс: Кислородный баланс (КБВ)

Оцениваются 3 параметра: концентрация растворенного кислорода, %, содержание амонийного азота, БПК. Оценку проводят следующим образом: для конкретного створа и проба, потом данные осредняют. В пробах воды в соответствии с осредненной шкалой распределения характеристик каждого параметра (таблица 1). Далее баллы по всем элементам суммируются. Вторая таблица - взаимосвязь качества воды с общими баллами КБВ (стоит отметить, что у них есть цветовая шкала - радуги).

Химический индекс качества воды (cj) - баварская служба использования вод

Метод предпологает ряда хим наблюдений.... Индекс качество воды -цж. цж = П q^w. Разработана шкала от 0 до 100. цж параметр надо опрелтью. вс аэого параметра. по весам 2 компонента по кисорлу и бпк.

Последовательность:

· опредить с помощью градувировочного графика

· подъиндакт

· таблица качества

По содержанию общего фосфора, металлов, органических загрязняющих веществ. Оценка - сравнение с нормативом. 0,2 для фосфора. Этот метод для картинования главным образом, поэтому содержание фосфора (за 6 месяцев апрель -сентябрь) сопоставляется с цветами. 0,1 (меньше норматива) 0,11-0,2 0,21-0,3 (одного порядка) 0,31-0,74 0,75-и более (больше норматива) - голубой зеленый желтый оранжевый красный соответственно. Также оценка по металлам: ртуть 0,5, кадмий2,5, свинец 50, медь 50, цинк 200, хром 50. - оцениваются в процентах отклонения от ПДК.

Химический индекс вычисляется для данного пункта вычисляется следующим образом:

1) Вычисляется для каждого пааараметра его относительный вес (W), то есть определяется приоритетность параметра.

2)Для каждого параметра находится значение подындекса (q) получаемого по аналитически определенному параметру в данной пробе с помощью графика.

3) Вычисляется CJ по уравнению СJ= q1W1q2W2....qnWn

 

15. Биологические методы оценки состояния водоёмов. Индекс Вудивиса. Индекс Шеннона

.

Биологические методы оценки – это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема. Рассматриваются различные типы населения водоемов – перифитон, бентос, планктон, нектон, макрофиты и др

Система сапробности

Самый древний метод (разработана в 1908 году). Зоны сапробности: Полисопробная зона - разложение белков, а-мезосапробная - аминокислоты, б-мезоспробная - солей амония, олигоспопробная - образование нитратов. "Сапрос" - гнилой, разлагающееся органическое вещество, "сапробность" - степень насыщенности водоема органическим веществом. В каждой зоне живет свой собственный биоценоз. Т.о. каждому организму приписывается своя зона сапробности и индекс сапробности, чтобы их можно было бы рассчитать (чем больше индекс, тем грязнее). Общий индекс сапробности водоема = средевзвешенное (в долях) каждого индекса сапробности организма, присутствующего в водоеме.

Биотестирование - метод учитывающий факторы, влияющий на биоценоз, не связанные с загрязнениями (улетели насекомые). Помещаем в чистую и в грязную воду организмы и наблюдаем за ними. И если по результатам наблюдений мы обнаруживаем большие различия в сосудах, говорят о токсичности. Тут все, что влияет на организмы - учтено. Но организмы влияют на воду, если эксперемент длительный, поэтому воду загрязненную подливают. Но для сильнозагрязненных вод этот метод является главным (к пр., для оценки влияния сточных вод на водоемы). Существуют различные автоматизированные системы биотестирования.

Существует оценка по накопления загрязняющего вещества в организмах.

Гидробиологические методы несут эмоциональную оценку загрязнения водоема. Биологические методы оценки загрязнения воды являются наиболее древними.

 

Биотический индекс Вудивисса. Этот метод оценки пригоден только для исследования рек умеренного пояса и не подходит для озер и прудов. Оценка состояния рек проводится по 15-балльной шкале. В этом методе используется показатель, который называется биотический индекс Вудивисса. Его определяют по специальной таблице.

Чтобы оценить состояние водоема по методу Вудивисса, нужно:

1) выяснить, какие индикаторные (показательные) группы имеются в исследуемом водоеме;

2) затем необходимо оценить общее разнообразие бентосных организмов. Определить количество «групп» бентосных организмов в пробе. При использовании метода Вудивисса за «группу» принимается любой вид плоских червей, моллюсков, пиявок, ракообразных, водяных клещей, веснянок, сетчатокрылых, жуков, любой вид личинок других насекомых. Определив количество групп в пробе, находят соответствующий столбец в таблице;

3) на пересечении строки и столбца по специальной таблице находят индекс Вудивисса. Его значение изменяется от 0 до 15 и измеряется в баллах. Состояние водоема определяется так: 0-2 балла – очень сильное загрязнение (5-7 класс качества), водное сообщество находится в сильно угнетенном состоянии; 3-5 баллов – значительное загрязнение (4-5 класс качества); 6-7 баллов – незначительное загрязнение водоема (3 класс качества); 8-10 баллов и выше – чистые реки (1-2 класс качества).

Согласно биотическому индексу Вудивисса, по мере повышения уровня загрязненности вод происходит изменение видовой структуры бентосных организмов. Вследствие, чего происходит отмирание индикаторных таксонов, достигших предела толерантности

Индекс Шеннона. Представляет собой формализацию, которая используется при оценке сложности и содержания информации любых типов систем, он лучше всего подходит для целей сравнения в тех случаях, когда не интересуют компоненты разнообразия по отдельности. К тому же он не зависит от величины пробы, а также важно то, что численность видов всегда характеризуется нормальным распределением. Немаловажно, что индекс Шеннона придает больший вес редким видам. Он обычно меняется в пределах от 1,5 до 3,5. Причины ошибок в оценке разнообразия с использованием этого индекса заключаются в том, что невозможно включить в выборку все виды реального сообщества.

Индекс Шеннона находится по формуле

H=Sum ((Ni/N)*log2(Ni/N)

где: N_i – обилие i -го вида;

N – суммарное обилие всех W видов.