Исследование и разработка усовершенствованной методики аналитического экологического контроля состояния природных вод Куйбышевского и Саратовского водохранилищ (ФГБУ «Приволжское УГМС» Тольяттинская СГМО)
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Анализ методов контроля природных вод 6
1.1 Антропогенное воздействие на гидросферу 6
1.2 Основные физические свойства природных вод 8
1.3 Определение основных химических свойств природных вод 13
1.4 Физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод 16
1.5 Атомно-абсорбционная спектроскопия с электротермической атомизацией
пробы (ААС с ЭТА) 20
2 Методы проведения и организации аналитического контроля 31
2.1 Информация о комплексной лаборатории мониторинга среды Филиала
Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории (КЛМС Филиала Тольяттинской СГМО) 31
2.2 Организация аналитического контроля 37
2.3 Алгоритм определения содержания ионов металлов методом ААС с ЭТА на
атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915М 49
3 Результаты исследований 52
3.1 Анализ результатов исследования 52
3.2 Патентные исследования 60
3.3 Предложение по оптимизации отбора проб воды 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 73
1 Анализ методов контроля природных вод 6
1.1 Антропогенное воздействие на гидросферу 6
1.2 Основные физические свойства природных вод 8
1.3 Определение основных химических свойств природных вод 13
1.4 Физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод 16
1.5 Атомно-абсорбционная спектроскопия с электротермической атомизацией
пробы (ААС с ЭТА) 20
2 Методы проведения и организации аналитического контроля 31
2.1 Информация о комплексной лаборатории мониторинга среды Филиала
Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории (КЛМС Филиала Тольяттинской СГМО) 31
2.2 Организация аналитического контроля 37
2.3 Алгоритм определения содержания ионов металлов методом ААС с ЭТА на
атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915М 49
3 Результаты исследований 52
3.1 Анализ результатов исследования 52
3.2 Патентные исследования 60
3.3 Предложение по оптимизации отбора проб воды 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 73
Населённые пункты всегда располагались вблизи водоёмов и использовали воду, как для питья, так и в хозяйственных целях. Наиболее опасные изменения в экологическую систему, природные комплексы, ландшафт привносят именно хозяйственная деятельность и техногенное воздействие человечества на окружающую его природную среду, именно поэтому так важно состояние водных ресурсов для человека.
Тольятти расположен на левом берегу Волги. Из поверхностных водных ресурсов на жизнь города оказывают влияние Куйбышевское и Саратовское водохранилища.
В Тольятти находится большое количество предприятий- водопользователей, оказывающих антропогенное воздействие на водный объект, так же Тольятти является крупным судоходным узлом.
В отличие от органических загрязняющих веществ, которые в поверхностных водах со временем подвергаются химическому или биохимическому разложению до простых и безопасных неорганических соединений, металлы лишь перераспределяются в водной экосистеме, переходя во взвешенные вещества и донные отложения, являясь в таких случаях источниками вторичного загрязнения воды. Это обстоятельство обусловило необходимость изучения содержания соединений металлов в поверхностных водах.
Актуальность темы исследования заключается в необходимости постоянного контроля соблюдения качества природных вод.
Целью данной работы является исследование и разработка усовершенствованного метода аналитического экологического контроля состояния природных вод Куйбышевского и Саратовского водохранилищ (ФГБУ «Приволжское УГМС» Тольяттинская СГМО).
Для достижения цели были поставлены задачи:
1. Изучить направления работы КЛМС Филиала СГМО го. Тольятти;
2. Ознакомиться с аналитическим контролем Куйбышевского и Саратовского водохранилища и методами анализа природных вод;
3. Освоить методику определения металлов в воде методом атомно-абсорбционной спектроскопии и произвести набор данных по содержанию металлов;
4. Внести предложение по улучшению организации аналитического контроля Куйбышевского и Саратовского водохранилища.
Объектом исследования является аналитический контроль КЛМС Филиала Тольяттинской СГМО.
Теоретической и методологической базами для диссертационного исследования послужили действующие актуальные нормативно-правовые документы, технические описания патентных разработок, содержащиеся в электронном доступе и представленные по адресу http://www1.fips.ru,
относящиеся к способам и техническим устройствам для фильтрации проб природных вод.
Научная новизна исследования заключается в разработке теоретических и практических положений, совокупность которых дает системное решение задач, либо определения перспективных направлений деятельности, в том числе:
1. Рассмотрены и изучены основные методы физико-химических анализов;
2. Спроектирован и изготовлен переходник для фильтрации проб природных вод.
Теоретическая и практическая значимость работы:
Разработано предложение по оптимизации отбора проб поверхностных вод, рекомендуемое к внедрению в КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность полученных результатов диссертационного исследования основывается на соответствии предложенного технического решения действующим нормативным требованиям отечественных стандартов.
Применение технического решения для оптимизации отбора проб трос поверхностных вод было рассмотрено, одобрено и принято к реализации на основании протокола совещания по итогам успешных полевых испытаний.
По проблемам, рассматриваемым в диссертации, опубликовано человек 2 научные публикации:
1. «Физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод»;
2. «Аналитический контроль природных вод р. Волга (г. Тольятти)».
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка использованной литературы. Основная часть исследования изложена на 77 страницах, текст иллюстрирован 14 таблицами, 20 рисунками
Тольятти расположен на левом берегу Волги. Из поверхностных водных ресурсов на жизнь города оказывают влияние Куйбышевское и Саратовское водохранилища.
В Тольятти находится большое количество предприятий- водопользователей, оказывающих антропогенное воздействие на водный объект, так же Тольятти является крупным судоходным узлом.
В отличие от органических загрязняющих веществ, которые в поверхностных водах со временем подвергаются химическому или биохимическому разложению до простых и безопасных неорганических соединений, металлы лишь перераспределяются в водной экосистеме, переходя во взвешенные вещества и донные отложения, являясь в таких случаях источниками вторичного загрязнения воды. Это обстоятельство обусловило необходимость изучения содержания соединений металлов в поверхностных водах.
Актуальность темы исследования заключается в необходимости постоянного контроля соблюдения качества природных вод.
Целью данной работы является исследование и разработка усовершенствованного метода аналитического экологического контроля состояния природных вод Куйбышевского и Саратовского водохранилищ (ФГБУ «Приволжское УГМС» Тольяттинская СГМО).
Для достижения цели были поставлены задачи:
1. Изучить направления работы КЛМС Филиала СГМО го. Тольятти;
2. Ознакомиться с аналитическим контролем Куйбышевского и Саратовского водохранилища и методами анализа природных вод;
3. Освоить методику определения металлов в воде методом атомно-абсорбционной спектроскопии и произвести набор данных по содержанию металлов;
4. Внести предложение по улучшению организации аналитического контроля Куйбышевского и Саратовского водохранилища.
Объектом исследования является аналитический контроль КЛМС Филиала Тольяттинской СГМО.
Теоретической и методологической базами для диссертационного исследования послужили действующие актуальные нормативно-правовые документы, технические описания патентных разработок, содержащиеся в электронном доступе и представленные по адресу http://www1.fips.ru,
относящиеся к способам и техническим устройствам для фильтрации проб природных вод.
Научная новизна исследования заключается в разработке теоретических и практических положений, совокупность которых дает системное решение задач, либо определения перспективных направлений деятельности, в том числе:
1. Рассмотрены и изучены основные методы физико-химических анализов;
2. Спроектирован и изготовлен переходник для фильтрации проб природных вод.
Теоретическая и практическая значимость работы:
Разработано предложение по оптимизации отбора проб поверхностных вод, рекомендуемое к внедрению в КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти.
Степень достоверности и апробация результатов
Достоверность полученных результатов диссертационного исследования основывается на соответствии предложенного технического решения действующим нормативным требованиям отечественных стандартов.
Применение технического решения для оптимизации отбора проб трос поверхностных вод было рассмотрено, одобрено и принято к реализации на основании протокола совещания по итогам успешных полевых испытаний.
По проблемам, рассматриваемым в диссертации, опубликовано человек 2 научные публикации:
1. «Физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод»;
2. «Аналитический контроль природных вод р. Волга (г. Тольятти)».
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения и списка использованной литературы. Основная часть исследования изложена на 77 страницах, текст иллюстрирован 14 таблицами, 20 рисунками
В завершении можно сделать основные выводы:
1. Изучены направления работы КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти;
2. Освоен аналитический контроль Куйбышевского и Саратовского водохранилищ и методы анализа природных вод, освоен внутрилабораторный контроль Тольяттинской СГМО, а так же отбор проб воды;
3. Освоена методика определения металлов в воде
методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической
атомизацией пробы (ААС с ЭТА) и выполнен набор данных по содержанию металлов;
4. Внесено предложение по оптимизации отбора проб Куйбышевского и Саратовского водохранилища.
В результате проделанной работы были изучены и освоены физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод, они позволяют оперативно и корректно определять показатели качества природных вод.
Произведены отборы проб воды на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах. Выполнены анализы на содержание металлов в пробах воды методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией пробы (ААС с ЭТА).
Установлено, что за период исследования наблюдались превышения ПДК по цинку, в г г Тетюши, Тольятти (на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах), Самара, Сызрань, Хвалынск, Балаково.
Превышения ПДК по алюминию в г. г. Чистополь, Тетюши, Тольятти (на Куйбышевском водохранилище).
Превышения ПДК по марганцу в г.г. Чистополь, Тетюши, Ульяновск, Тольятти (на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах), Хвалынск, Балаково.
Единичное превышение ПДК по меди выявлено в г. Чистополь.
Максимальные значения содержания металлов в пробах воды:
- Марганец - Куйбышевское водохранилище - г. Чистополь (17п) - 34,6 мкг/дм3, превышение ПДК в 3,5 раза.
- Цинк - Саратовское водохранилище - г. Самара (49п) - 22,1 мкг/дм3, превышение ПДК в 2,2 раза.
- Алюминий - Куйбышевское водохранилище - г. Тетюши (23п) - 70,4 мкг/дм3, превышение ПДК в 1,4 раза.
Наиболее неблагоприятные в экологическом отношении в период половодья водные объекты:
- Куйбышевское водохранилище - г Зеленодольск, г. Чистополь, с. Лаишево, с. Заовражные Каратаи, г. Ульяновск, г. Тольятти.
- Саратовское водохранилище - г. Тольятти, пгт. Зольное, г. Самара.
Таким образом, были зафиксированы регулярные превышения ПДК, установленных для водоемов рыбохозяйственного назначения, по соединениям марганца и цинка, а также единичные случаи по соединениям алюминия. Существенно ниже ПДК были уровни содержания остальных соединений металлов, они соответствовали среднемноголетним фоновым значениям.
Увеличение содержания ионов металлов наблюдалось, в основном, в створах расположенных на уровне населённых пунктов и ниже по течению, что свидетельствует об антропогенном загрязнении.
В процессе работы было предложено оптимизировать отбор проб воды и их фильтрацию при выполнении анализа на содержание металлов. Был изготовлен переходник для ПВХ бутылей, с помощью которого производится фильтрация проб воды. Предложенная и изготовленная конструкция переходника была опробована в полевых условиях отбора проб воды и одобрена для дальнейОшего использования в работе КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти.
1. Изучены направления работы КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти;
2. Освоен аналитический контроль Куйбышевского и Саратовского водохранилищ и методы анализа природных вод, освоен внутрилабораторный контроль Тольяттинской СГМО, а так же отбор проб воды;
3. Освоена методика определения металлов в воде
методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической
атомизацией пробы (ААС с ЭТА) и выполнен набор данных по содержанию металлов;
4. Внесено предложение по оптимизации отбора проб Куйбышевского и Саратовского водохранилища.
В результате проделанной работы были изучены и освоены физико-химические методы анализа загрязнения поверхностных вод, они позволяют оперативно и корректно определять показатели качества природных вод.
Произведены отборы проб воды на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах. Выполнены анализы на содержание металлов в пробах воды методом атомно-абсорбционной спектроскопии с электротермической атомизацией пробы (ААС с ЭТА).
Установлено, что за период исследования наблюдались превышения ПДК по цинку, в г г Тетюши, Тольятти (на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах), Самара, Сызрань, Хвалынск, Балаково.
Превышения ПДК по алюминию в г. г. Чистополь, Тетюши, Тольятти (на Куйбышевском водохранилище).
Превышения ПДК по марганцу в г.г. Чистополь, Тетюши, Ульяновск, Тольятти (на Куйбышевском и Саратовском водохранилищах), Хвалынск, Балаково.
Единичное превышение ПДК по меди выявлено в г. Чистополь.
Максимальные значения содержания металлов в пробах воды:
- Марганец - Куйбышевское водохранилище - г. Чистополь (17п) - 34,6 мкг/дм3, превышение ПДК в 3,5 раза.
- Цинк - Саратовское водохранилище - г. Самара (49п) - 22,1 мкг/дм3, превышение ПДК в 2,2 раза.
- Алюминий - Куйбышевское водохранилище - г. Тетюши (23п) - 70,4 мкг/дм3, превышение ПДК в 1,4 раза.
Наиболее неблагоприятные в экологическом отношении в период половодья водные объекты:
- Куйбышевское водохранилище - г Зеленодольск, г. Чистополь, с. Лаишево, с. Заовражные Каратаи, г. Ульяновск, г. Тольятти.
- Саратовское водохранилище - г. Тольятти, пгт. Зольное, г. Самара.
Таким образом, были зафиксированы регулярные превышения ПДК, установленных для водоемов рыбохозяйственного назначения, по соединениям марганца и цинка, а также единичные случаи по соединениям алюминия. Существенно ниже ПДК были уровни содержания остальных соединений металлов, они соответствовали среднемноголетним фоновым значениям.
Увеличение содержания ионов металлов наблюдалось, в основном, в створах расположенных на уровне населённых пунктов и ниже по течению, что свидетельствует об антропогенном загрязнении.
В процессе работы было предложено оптимизировать отбор проб воды и их фильтрацию при выполнении анализа на содержание металлов. Был изготовлен переходник для ПВХ бутылей, с помощью которого производится фильтрация проб воды. Предложенная и изготовленная конструкция переходника была опробована в полевых условиях отбора проб воды и одобрена для дальнейОшего использования в работе КЛМС Филиала СГМО г.о. Тольятти.