Реферат на тему:Прогнозування якості природних вод. Відбір проб води - Екологія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему:Прогнозування якості природних вод. Відбір проб води. План 1. Прогнозування стану поверхневих вод 2. Відбір проб води. 3. Вимоги до реєстрації, зберігання і транспортування проб води. Техніка безпеки при відборі проб. 1. Прогноз стану поверхневих вод базується на математичному моделюванні процесів формування якості води з обліком існуючих і планованих зовнішніх впливів на водний об'єкт. Моделі якості води можуть бути різної складності. Чим складніші моделюємі процеси, тим більша кількість параметрів включається у модель. У цілому стан водного середовища S можна описати залежністю типу: S=f(P, L, S0, G, B, M), де Р — гідрологічні фактори; L — аллохтонні й автохтонні надходження речовин; S0 — початковий стан водного середовища; G — геометрія водного об'єкта; B — біохімічні і хімічні реакції, що відбуваються у водному об'єкті; М — кліматичні і гідрометеорологічні умови. Для оперативного прогнозу звичайно використовують динамічні моделі, що дозволяють враховувати мінливість стану водного об'єкта в часі. При середньостроковому і довгостроковому прогнозуванні використовуються статистичні й аналітичні моделі. Статистичні моделі засновані на аналізі і статистичній обробці експериментальних даних, отриманих безпосередньо на досліджуваному водному об'єкті. Аналітичні моделі дозволяють виконати прогноз якості води, використовуючи теоретичні уявлення про природу й основні закономірності моделюючих процесів. Цей клас моделей відрізняється більшою, у порівнянні зі статистичними моделями, універсальністю й одержав широке поширення в прогнозних розрахунках. За рівнем складності моделі якості води поділяють на 4 основні групи:* балансові моделі, в основі яких лежить баланс між надходженням, обсягом і зміною в результаті внутріводоймових процесів маси речовини у водному об'єкті;* однокомпонентні моделі, що описують трансформацію окремих речовин у водному середовищі;* двохкомпонентні моделі, що описують взаємозалежну трансформацію БВК і розчиненого кисню в природних поверхневих водах;* багатокомпонентні моделі, що описують взаємозалежну трансформацію речовин у водній масі. Балансові моделі використовують при прогнозуванні якості води у водоймах. В основі цього класу моделей лежить оцінка водного балансу і балансу речовин у водоймі. Прибуткова частина балансу визначається надходженням водних мас і речовин з водозбору, видаткова — стоками з водойми, випаром, обміном з донними відкладеннями. Внутріводоймові процеси описуються, як правило, у термінах "чорної шухляди" (як різниця між прибутковою і видатковою частиною) чи приблизно оцінюються на основі балансу мас. Балансові оцінки базуються на систематичних вимірах на водозбірній території й у самій водоймі. При довгостроковому прогнозуванні якості води у водоймах використовують балансові моделі, що дозволяють розрахувати значення середніх концентрацій речовин у залежності від величини антропогенного навантаження на водойму. У рамках цих моделей середня концентрація речовини у водоймі, що склалася під впливом постійного антропогенного навантаження, визначається за наступними розрахунковими залежностями:— для речовин у непротічних водоймах: Сср=Qст Сст Т/ W— для проточних водойм: Сср=Спр – (Спр – С0) exp(-(Qвит/W + k) Тум, Де Спр=Qст Сст / Qст + kW; Qст - сумарна витрата стічних вод, що надходять у водойму, м3/год; Сст — середньозважена концентрація речовини в стічних водах, г/м3; W — обсяг водойми, м3; Т — тривалість прогнозу, рік; к — величина коефіцієнта неконсервативності речовини, 1/рік; С0 — первісна концентрація речовини, г/м3; Qвит — витрата води, що випливає з водойми, м3/ год; Тум - умовний час водообміну, рік. Однокомпонентні моделі якості води використовуються в прогнозних розрахунках вмісту неконсервативних речовин у водоймах і водотоках. З їхньою допомогою описуються процеси біохімічної трансформації речовин. Залежність швидкості біохімічної трансформації речовин від гідродинамічних характеристик потоку і зовнішніх умов враховується за допомогою коефіцієнта неконсервативності. Двухкомпонентні моделі якості води одержали широке поширення при прогнозних розрахунках вмісту органічних речовин, оцінюваного величиною БВК, і розчиненого кисню у воді водойм і водотоків. Вміст кисню в поверхневих водах визначається співвідношенням його надходження, головним чином, у процесі атмосферної реаерації і споживанням його в основному на процеси біохімічного окислювання органічних речовин. Атмосферна реаерація являє собою процес надходження кисню з атмосфери у воду через вільну поверхню потоку. Надходження кисню у водний об'єкт обмежується його розчинністю у воді. Кількісною характеристикою розчинності кисню є величина концентрації насичення, тобто концентрації розчиненого кисню у воді, при якій кисень знаходиться в стані рівноваги. Величина концентрації насичення залежить від температури води і визначається за таблицями чи розраховується по емпіричній формулі: Сs = 14,62 - 0,4042* Т+ 0,00842Т2 – 0,00009Т3, де Т — температура води, °С. Швидкість переносу кисню через вільну границю потоку характеризується коефіцієнтом реаерації. Величина цього коефіцієнта залежить від температури і солоності води, турбулентності потоку, характеристик газообміну між водою й атмосферою. Експериментально встановлено, що процес реаерації обумовлюється явищем молекулярної дифузії на границі середовищ "вода-повітря". Існує ряд емпіричних формул для визначення величини коефіцієнта реаерації. Найбільше поширення одержала формула 0'Коннора-Доббінса, отримана для турбулентного потоку при температурі води 20° С: K2=3,68vv/h3 де k2 — коефіцієнт реаерації, 1/доба; V — швидкість течії, м/с; Н — глибина потоку, м. Звичайно величина коефіцієнта реаерації лежить у діапазоні від 0,1 до 2,0 1/доба. Величина коефіцієнта неконсервативності для БВК може мінятися в діапазоні від 0,05 до 0,7 1/доба. Для природних вод вона звичайно приймається рівної 0,23 1/доба. Прогноз величини БВК і вмісту розчиненого кисню в поверхневих водах, як правило, виробляється на основі математичної моделі Стриттера-Фелпса. Ця модель справедлива при наступних обмеженнях:* витрата і гідравлічні характеристики потоку постійні;* у водоймі дотримується режим повного перемішування. Багатокомпонентні моделі якості води використовують для прогнозу вмісту у водоймах і водотоках речовин, зв'язаних між собою процесами взаємної трансформації. Особливо важливо враховувати взаємну трансформацію речовин у водному середовищі у випадках, коли в процесі трансформації у водному середовищі утворяться нові нормовані речовини, тобто відбувається вторинне забруднення водного об'єкта. Явище взаємної трансформації речовин досить характерно для процесів самоочищення водних об'єктів. Зокрема, в основі кругообігу азоту, фосфору, вуглецю лежать процеси взаємної трансформації речовин, і з цим явищем тісно зв'язаний процес евтрофіровання водних об'єктів. Причинами антропогенного евтрофіровання водних об'єктів є:* високий рівень антропогенного навантаження на водні об'єкти, часто перевищуючий їхню асимілюючу здатність;* регулювання річкового стоку, що призводить до змін гідрологічного режиму водних об'єктів і порушенню природних умов функціонування водних екосистем;* збільшення забору води на потреби населення, промисловості і сільського господарства, що призводить, особливо в літній період, до зниження рівнів води в ріках і водоймах. Особливу небезпеку представляє надходження у водні об'єкти великої кількості біогенних елементів із сільськогосподарськими, міськими і промисловими стоками. Вміст у водній масі біогенів призводить до гіперпродукції органічних речовин, порушенню кисневого режиму й основних екосистемних механізмів. Вода здобуває неприємний смак і запах і стає непридатною для більшості видів водокористування. Ступінь евтрофіровання водних об'єктів залежить від співвідношення продукційно-деструкційних процесів у водній масі. Це співвідношення багато в чому визначається структурою водної екосистеми. Як правило, водна екосистема містить у собі планктонну, бентосну підсистеми і підсистему вищої водної рослинності (ВВР). Кожна з зазначених підсистем у свою чергу містить у собі більш прості підсистеми нижнього рівня. До складу планктонної підсистеми входять фіто-, зоо- і бактеріопланктон. Бентосна підсистема представлена мікрофіто-, макрофіто-, макрозоо- і бактеріобентосом. Підсистема ВВР містить у собі власне рослинну частину, а також планктон, бентос і перифітон на ВВР. 2. Взяття проб води у річках. Проби води в річках треба брати на струмені потоку на глибині 0,2 – 0,5 м від поверхні. Якщо річка дуже глибока, то пробу беруть з кількох горизонтів, що дає можливість відобразити середній склад води. Брати в глибоких річках одну пробу, яка відображала б середній склад води кількох горизонтів, не можна та й не дозволяється. Якщо ширина річки більша 200 м, то пробу води слід брати не менше як у трьох пунктах: дві коло берегів і одну на стрижені річки. У річках слід брати проби води в такий час: - узимку – до початку танення снігу; - навесні – у час весняного водопілля; - улітку – літню межень; - восени – перед замерзанням річок. Для повного аналізу проби слід брати близько 13 години за місцевим часом, а для скорочення – між 12 та 17 годинами. Взяття проб в озерах. Проби води в озерах слід брати у відкритій найглибшій частині, з різних горизонтів і як мінімум з двох: на глибині 0,2 – 0,5 м від поверхні і 0,5 м від дна. З проміжних горизонтів беруть пробу в тому разі, якщо глибина озера понад 30 м. У таких випадках проби беруть за окремими і інструкціями. Проби води в озерах рекомендується брати чотири рази на рік: - узимку – незадовго до скресання озера, при найменшому рівні води; - на весні – при найвищому рівні води; - улітку – в період літньої стагнації (стояча вода), при найбільшому прогріванні і найнижчому її рівні; - восени – не задовго до льодоставу. Взяття проб з криниць. Якщо в криниці є насос, то воду відкачають протягом 15 хв. і лише після цього беруть пробу. Якщо насоса немає то пробу беруть з середньої частини водяного стовпа. Пробу води з водопроводу беруть так само, як з криниці. Воду з глибин беруть спеціальним приладом – батометром, яким звичайно користуються на водопостах “Гідрометслужби”. Будову батометра ми не розглядаємо… але коротко зупинимось на будові саморобного приладу, що в якісь мірі може замінити батометр. Так псевдобатометром Верещагина можна брати проби з поверхні і глибини, яка не перевищує 12-15 м (див рис. ). До дволітрової широкошийкової склянки підбирають гумову пробку, в якій по прямій лінії три отвори. У середній отвір вставляють термометр для вимірювання температури води. В один крайній отвір вставляють коротку скляну трубку, зігнуту під прямим кутом. На верхній кінець цієї трубки надівають гумову трубку з затискачем. У другий крайній отвір вставляють також скляну трубку, кінець якої доходить до склянки. На верхній кінець трубки, зігнутий дугоподібно, надівають гумову трубку з затискачем. Довжина гумової трубки залежить від глибини, на якій беруть пробу води. На кінець гумової трубки прикріпляють невеликий тягарець (100-150 г). На гумовій трубці роблять позначки – поділки на сантиметри з тим, щоб було видно, на яку глибину опускається її кінець при відбиранні води. Пробу води беруть так. Кінець довгої гумової трубки з тягарцем опускають на потрібну глибину у воду, знімають затискачі (1) і (5) і через коротку трубку насосом відсмоктують з склянки повітря. Внаслідок утворення в склянці вакууму вода через трубку заповнює склянку. Коли вода повністю наповнить склянку, затискачі 1 і 5 закривають. Так склянку наповнюють 2-3 рази з тим, щоб добре сполоснути її водою яку братимуть для проби, після чого набирають води для проби, як і попередньо. 3. Реєстрація, зберігання та транспортування проб. 1) на відібрану пробу складають супровідний документ (акт, паспорт) в якому має бути наведена така інформація: § номер посуди; § назва проби, мета відбору; § вид проби (разова або об’єднана) із зазначення способу осереднення; § спосіб відбору; § пункт та місце відбору; § дані про обробку проби (фільтрування, відстоювання, консервування); § дата, час та відомості про особу (осіб), яка відібрала пробу. 2) Дозволяється вносити в паспорт додаткові відомості, що роз’яснюють та доповнюють попередні дані, в тому числі: § витрати води в місці відбору на момент відбору; § показники складу та властивостей, що визначені на місці чи точці відбору; § органоліптичні показники та інші. 3) Зберігати пробу лише у разі неможливості проведення аналізу зразу після відбору. При цьому необхідно врахувати можливі зміни у складі проби. Для збільшення строку зберігання проби консервують з урахуванням таких вимог: § консерванти даного компоненту або групи показників неповинні змінювати показників; § метод консервування проби має бути узгоджений з методикою визначення відповідних показників; § конкретні засоби консервування та терміни зберігання приймають у відповідності з методикою виконання вимірювань. 1) посуд з пробами призначений для транспортування має бути упакований в тару, що забезпечує його непошкодженість. 2) Проби транспортують з додержанням необхідних заходів безпеки будь-яким видом транспорту, що забезпечують їхню непошкодженість та своєчасну доставку. Проби повинні доставлятись не пізніше ніж через 3 години після відбору. Техніка безпеки до відбору проб. 1) До відбору проб допускаються особи, що мають відповідну підготовку до виконання даної роботи і пройшли відповідний інструктаж. 2) Відбір проб повинен вестися в присутності, або після попереднього повідомлення особи, що відповідальна за експлуатацію об’єкту, де встановлені місця відбору. 3) Місця призначені для ручного відбору проб повинні бути огороджені та мати вільний доступ. 4) У місцях відбору з підвищеною електронебезпекою слід дотримуватися загальних правил та конкретних інструкцій для даного місця відбору. 5) Відбір проб у небезпечних місцях до яких відненсені вільні виступи над відкритою водною поверхнею, а також з кругів і колодязів має виконуватись з групою щонайменше з 2-ох осіб, які забезпеченні засобами рятування та страхування. 6) Відбір проб гарячих (близько 800С) та радіоактивних вод має вестись відповідним обладнанням, спецодягом для персоналу. 7) Відбір проб у небезпечних місцях де можлива наявність токсичних або шкідливих газів, вогненебезпечних речовин, а також існує небезпека вірусного або мікробіологічного характеру має забезпечуватись відповідними засобами індивідуального захисту персоналу. Література: 1. Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Практикум із загальної екології. 2. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища: Навч. посіб.- К.: Т-во “Знання”, КОО, 2000.-203 с. 3. Донской Н.П., Донская С.А. Основы экологии и экономика природопользования.- Мн.: УП «Технопринт», 2000.- с 308. 4. Дорогунцов С.І., Коценко К.Ф., Аблова О.К. та ін. Екологія: навчально-методичний посібник.-К.: КНЕУ,1999,-С.152. 5. Экология города: Учебник. Под ред. док. тех. наук Стольберга Ф.В.- К.: Либра, 2000.- 464с. 6. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий курс: В 2 т. Т. 1. Теоретические основы инженерной экологии: Учеб. Пособие для вузов / Под ред. И.И. Мазура.- М.: Высш. Шк., 1996.- 637 с. 7. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий курс: В 2 т. Т. 2. Справочное пособие / Под ред. И.И. Мазура.- М.: Высш. Шк., 1996.- 655 с. 8. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. вузов / С.В. Белов, Ф.А. Козьяков, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп.- М.: Высш. шк., 1991.- 319 с. 9. Охрана окружающей природной среды / Под ред. Г.В. Дуганова.- К.: В. ш., 1988.- 305 с. 10. Сахаев В.Г., Щербицкий В.В. Экономика природопользования и охрана окружающей среды. - К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. - 263 с. 11. Топчиев А.Г. Геоэкология: географические основы природопользования. Одесса. “Астропринт”. 1996, 392 с.
1 2 3 4 5 Категория: Екологія \| Добавил: Aspirant (13.04.2014)
Просмотров: 659 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: