26.02.2011 г.

  На главную раздела "Академик Сапунов В.Б."


На главную раздела "Академик Сапунов В.Б."

 

 

5. Гидрохимия


          Гидрохимические обследования велись регулярно в период 1998–2003 гг. Сбор данных выполнялся на участке от деревни Овино Тихвинского района до деревни Чудская Бокситогорского района. Часть оценок выполнялась в полевых условиях лабораторией «Пчелка» и приборами, описанными ниже. Часть анализов выполнялась в лабораториях Научно-исследовательского центра экологической безопасности РАН.

          Даже предварительный анализ в полевых условиях показал, что концентрация основных загрязнителей: нитратов, нитритов, фосфатов, тяжелых металлов – не превышает ПДК (см. предыдущий раздел). Следовательно, возможности биологической самоочистки реки при существующих объемах загрязнения еще не исчерпаны.

5.1. Физические и физико-химические свойства воды


          Предварительный анализ физических свойств воды осуществлялся непосредственно в полевых условиях. В ходе экспедиции 2000 года были проведены следующие оценки состояния воды: 1) рН; 2) мутность (посредством мутномера волоконно-оптического  Тритон-1 в единицах ЕМФ); 3) коэффициент оптической плотности (посредством колориметра ФК-120 при длине волны 400 нм как доля потока, поглощенного при прохождении через кювету). В некоторых случаях для проверки также оценивали прозрачность воды диском Секи. В ходе экспедиции для гидрохимического анализа были взяты восемь проб воды из (приведены номера, под которыми они далее фигурируют в таблицах):
  1. озера Еглино (13.08);
  2. реки Тихвинка на территории деревни Горка близ вытекания реки из оз. Озерское (15.08);
  3. озера Озерское, в северной части (16.08);
  4. реки Тихвинка у деревни Порожек (16.08);
  5. озера Дымское близ Дымского монастыря (18.06);
  6. реки Рядань в месте впадения в реку Тихвинка (19.08);
  7. водозабора города Тихвин – разлива реки Тихвинки (21.08);
  8. реки Тихвинка в устье близ деревни Цвылево (21.08).
          На базе НИЦЭБа были проведены следующие гидрохимические анализы: 1) оценка рН; 2) оценка мутности; 3) определение химического потребления кислорода (ХПК); 4) определение концентрации следующих ионов: железа  (Fe),  нитратов (NO3), нитритов (NO2).

          рН – концентрация ионов водорода, отражающая кислотность воды, – определялась на иономере И-130 со стеклянными электродами ЭСП-4307. Мутность определяли как концентрацию взвешенных частиц мг на литр, выраженную в Фемах посредством фотокалориметра СФ-42. При этом мутность дистиллированной воды принималась за ноль.

          Химическое потребление кислорода (ХПК) – общая концентрация кислорода, равная количеству бихромата, потребленному растворенным и взвешенным веществом при обработке пробы воды данным окислителем в определенных условиях [Фомин, Ческис, 1992].

          В международном стандарте ИСО 6060 представлен метод определения ХПК воды, который применим к большинству вод со значением ХПК выше 30 мг/дм3. Химическое потребление кислорода воды, определенное бихроматным методом, можно считать приблизительной мерой теоретического потребления кислорода, т.е. ХПК – это количество кислорода, потребленное при общем химическом окислении органических компонентов до неорганических конечных продуктов.

          Сущность метода заключается в нагревании испытуемой пробы в концентрированной серной кислоте с известным количеством бихромата калия в присутствии серебряного катализатора, в течение определенного промежутка времени. Затем проводят титрование остатка бихромата калия солью Мора и рассчитывают ХПК по количеству восстановленного бихромата. Оценка воды проводится по четырем уровням качества, приведенным в табл. 4.


Таблица 4

Качество воды в зависимости от бихроматной окисляемости и содержания общего органического углерода
[Экологические проблемы Северо-Запада, 1985]
 Тип
вод
 Характеристика качества вод Величина бихроматной
окисляемости, ХПК, мг/дм3
 Содержание
Сорг, мг/дм3
 I Чистые воды 15...25 7...12
 II Незначительно загрязненные воды 26...70 13...35
 III Сильно загрязненные воды 71...100 36...50
 IV Очень сильно загрязненные воды более 100 более 50
              

          Концентрации ионов в воде определяли стандартным калориметрическим методом анализа. Результаты приведены в таблице 5.


Таблица 5. Физико-химические характеристики воды (2000 г.)
 Номер пробы рН - натурные измерения Мутность (ЕМФ) и цветность Показатель ХПК
 1 6.5 1.5 коричневая 0
 2 7.5 1.1 коричневая 40.32
 3 7.5 0.5 слабо желтоватая 6.72
 4 7.5 1.2 слабо зеленая 6.72
 5 7.5 30.0 светло-желтоватая 20.16
 6 7.5 2.0 слабо зеленоватая 0
 7 8.0 1.6 слабо желтоватая 3.36
 8 7.5 4.2 23.52
 

          Согласно принятым нормам (см. табл. 4), воду в Тихвинке можно считать чистой, лишь в районе озера Озерского и в самом низовье у деревни Цвылево, где она собрала множество стоков, – незначительно загрязненной. Вода в районе водозабора Тихвина пригодна для питья даже при самой незначительной очистке. В порядке дополнения к этим измерениям была проведена еще одна оценка ХПК физическим методом, разработанным в НИЦЭБ РАН под руководством профессора А.М. Воронцова, – методом озонохемолюминисценции. Сущность метода состоит в том, что окисление проводится не с помощью бихромата, а посредством пропускаемого через воду озона.  Интенсивность окисления пропорциональна интенсивности хемолюминисценции (ХЛ) воды, которая может быть измерена флюориметром. Она оценивается в условным единицах, которые потом пересчитываются в ХПК мг кислорода /л. Более полно результаты этого способа оценки качества воды даны в таблице 6.


Таблица 6.
Результаты анализа суммарного содержания органических соединений
в водных пробах методом озонохемолюминисценции
 Номер пробы Относительная
интенсивность ХЛ,
мм на графике
 Фототок ХЛ
озонолиза, мкА
 Показатель ХЛ,
пересчитанной в ХПК
 Концентрация
нитратов, мг/л
 1 72 2.25 46.8 0.041
 2 113 1.41 29.3 0.032
 3 72 0.9 18.7 0
 4 80 1.0 20.8 0
 5 136 1.7 35.4 0
 6 73 0.91 18.9 0.021
 7 99 1.24 25.8 0
 8 88 1.1 22.9 0.027
                                                          

          Обращает на себя внимание несовпадение данных, полученных традиционным химическим методом (табл. 6) и физическим (табл. 5). Дело в том, что первая проба делалась непосредственно после экспедиции и лучше отражает реальную ситуацию с загрязнениями. При разработке мероприятий, связанных с использованием воды, необходимо ориентироваться не неё. Данные таблицы 5 более точны методически, однако получены через три недели в лаборатории после экспедиции и отражают процессы, которые за это время шли в пробах воды. Избыток органики за это время мог трансформироваться в биомассу микроорганизмов, которая не дает высоких показателей ХПК. Продолжим сравнение  результатов 2000 и 2001 гг. – табл. 7 и 8.


Таблица 7. Содержание ионов тяжелых металлов
в пробах воды в мкг/л (результаты 2000 г.)
 № пробы Zn     
 Cd     
 Pb     
 Cu     
 1 0.3 0 0.6 0.9
 2 0.5 0 0.7 0.6
 3 0.3 0 0.8 0.1
 4 0.9 0 0.2 0.8
 5 1.8 0 1.6 4.1
 6 0.3 0 1.1 2.0
 7 1.2 0 1.3 4.5
 8 1.5 0 1.4 3.8
 ПДК 1000 1 30 1000

 

          В ходе экспедиции 2000 г. для гидрохимического анализа были взяты восемь проб воды, в 2001 – двенадцать.

          Результаты 2001 г. приведены в таблице 8.


Таблица 8.
Оценка состояния воды в полевых условиях
 Источник воды pH Мутность,
ЕМФ
 Коэфф.
поглощения
 Прозрачность по
диску Секи, м
 Чудская, дальний колодец 6 5.2 0.15 0.6
 Чудская, ближний колодец 6 33 1 0.35
 Оз. Еглино, у берега 6.5 4.0 0.395 
 Еглино, в центре 6.5 3.3 0.37 1.1
 Оз. Лебедино 4 7.4 1 
 Оз. Крупино 4 1.0 0.27 
 Тихвинка, у Киевского шлюза 5.5 8.2 0.4 0.8
 Тихвинка, у Черниговского шлюза 5.5 8.1 1 0.5
 Тихвинка, близ Окулово 6.5  0.78 3
 Тихвинка, близ Галично 6 1.0 0.67 
 Оз. Дымское 5.5 10.5 1.0 
 Река Дымка 6 15.3 1.0 


          В ходе обработки материалов экспедиции 2001 г. для лабораторного гидрохимического анализа были взяты семь проб воды, из 12 взятых в полевых условиях (приведены номера, под которыми они далее фигурируют в таблице 10):

  1. озера Еглино – в центре (02.08);
  2. озера Лебедино (04.08);
  3. озера Крупино (05.08);
  4. озера Озерское (08 .08);
  5. реки Тихвинка близ дер. Окулово (10.08);
  6. озера Дымское (12.08);
  7. реки Тихвинка близ дер. Галично (16.08).

          Химическое потребление кислорода воды, определенное бихроматным методом, можно считать приблизительной мерой теоретического потребления кислорода, т.е. ХПК - это количество кислорода, потребленное при общем химическом окислении органических компонентов до неорганических конечных продуктов. Концентрацию ионов в воде определяли стандартным калориметрическим методом анализа. Результаты приведены в таблице 9.

 

Таблица 9. Физико-химические характеристики воды (2001 г.)
 Номер пробы pH 
 Показатель ХПК Цветность,
в условных единицах
платиновой шкалы
 1 6.5 28.3 116
 2 7.5 30.1 136
 3 7.5 26.5 108
 4 7.5 8.8 31
 5 7.5 10.6 30
 6 7.5 14.2 47
 7 8.0 12.4 37



          Согласно принятым нормам (см. табл. 4), воду в Тихвинке можно считать чистой, лишь в районе озера Озерское – незначительно загрязненной. В порядке дополнения к этим измерениям была проведена еще одна оценка ХПК физическим методом – методом озонохемолюминесценции. Интенсивность окисления пропорциональна интенсивности хемолюминесценции (ХЛ) воды, которая может быть измерена флюориметром. Результаты определения ХПК двумя методами – табл. 9 и 10 – показывают высокую степень скоррелированности.

 

Таблица 10.
Результаты анализа суммарного содержания органических соединений
в водных пробах методом озонохемолюминесценции
 Номер пробы Относительная интенсивность ХЛ,
мм на графике, условные единицы
 1 34
 2 32
 3 38
 4 20
 5 16
 6 16
 7 18

 

В начало                    Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить