мониторинг состояния реки Яузы в 2008-2013 годах

курсовую я защитила,поставили отлично ...

Содержание


Введение……………………………………………………………………….….3
Глава 1. Река Яуза, мониторинг качества и источники загрязнения……6
1.1.Характеристика р.Яузы……………………………………………………….6
1.2.Мониторинг качества воды р.Яузы………………………………………...10
1.3.Источники загрязнения р.Яузы…………………………………………..…17
Глава 2. Результаты исследований качества воды р.Яузы……………….21
2.1.Методы определения загрязняющих веществ в воде……………………..21
2.2.Картирование качества р.Яузы……………………………………………..25
2.3.ПДК веществ в воде…………………………………………………………30
2.4.Результаты исследований качества воды р.Яузы………………………….33
Заключение……………………………………………………………………...35
Список литературы…………………………………………………………….36

Введение

Река Я́уза – красивый, самый крупный левый приток р. Москвы с длиной 48 км, устьем в центре г.Москвы и истоком из болот Лосиного Острова. Это самый загрязненный приток Москвы-реки. На правом берегу Яузы находятся корпуса Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана, Главный ботанический сад РАН, на левом - Парк Дома офицеров. Через Яузу перекинуты очень красивые мосты, в бывшей Сыромятной слободе находится гидроузел архитектора Г.П. Гольца

На створе «ниже впадения р. Яуза» среднегодовая концентрация марганца составила 0,097 мг/л (2010 г.) или 0,97ПДКк-б. В сравнении с 2009 г.м отмечается незначительное увеличение концентрации марганца на выходе из центра города (в 1,07 раз). Динамики изменения качества воды по марганцу нет. Наибольшая концентрация марганца замечена в 2008 году - 1,4 ПДКк-б. Затем в Москве-реке концентрация марганца снижается при разбавлении стоками КОС (в 1,48 раза ежегодно). В 2010 г. содержание марганца снизилось в 1,3 раза.Из Государственного доклада "О состоянии окружающей природной среды г. Москвы" в устье Яуза органолептические показатели качества воды, в 2012 г. были желтоватый, сероватый цвет, землистый, слабо углеводородный запах, незначительный хлопьевидный осадок. Реакция среды нейтральная, прозрачность 15 см. На уровне прошлого года содержание взвешенных веществ осталось 23,17 мг/л. Отмечалось снижение нефтепродуктов с 19,4 ПДК до 14,4 ПДК, органических веществ по БПК5 с 2,2 ПДК до 1,8 ПДК, азота нитритов с 16,5 ПДК до 4,7 ПДК. Концентрация азота аммиака увеличилась с 1,31 ПДК до 5,1 ПДК. ПДК не превышают сухой остаток, сульфаты, хлориды. Снизилась концентрация ионов металлов марганца с 18 до 16,71 ПДК, железа с 20,5 до 18,3 ПДК, никеля с 2,4 до 1,51 ПДК, меди с 39,0 до 18,3 ПДК, цинка с 14,0 до 9,25 ПДК. Концентрация свинца возросла со следовых количеств (2,65 ПДК). Не превышает ПДК хром, кобальт, кадмий не обнаруживаются. [20]Итого, максимальные превышения нормативов культурно-бытового водопользования отдельных проб достигали: - в устье р. Яузы 2,3 ПДКк-б по БПК и ХПК, 4,76 ПДКк-б по взвешенным веществам, 3,7 ПДКк-б по железу, 3,2 ПДКк-б по марганцу, 7,7 ПДКк-б по нефтепродуктам. Есть разовые превышения 2,1 ПДКк-б по алюминию, 1,48 ПДКк-б по формальдегиду, 1,2 ПЛКк-б по свинцу. - в течение периода 2006-2010 годов взвешенные вещества составляли 1,3-2,4 ПДКк-б. В период 2007-2008 гг концентрации взвешенных веществ составили 10,7 мг/л. Несмотря на фиксируемое снижение концентрации взвешенных веществ (в среднем на 2 мг/л в год), содержание взвешенных веществ в устье Яузы остается повышенным (2,2 ПДКк-б). - среднегодовая концентрация взвешенных нефтепродуктов превышает нормативы культурно-бытового назначения 2006-2010 гг (1,8-3,2 ПДКк-б). Качество воды по нефтепродуктам нестабильно, а в 2008, 2010 гг концентрации нефтепродуктов превышены на 0,15 мг/л и составляют 0,5 ПДКк-б. При сохранении имеющейся динамики можно прогнозировать снижение содержания нефтепродуктов на 0,06 мг/л или 0,2 ПДКк-б в год. - в устье р. Яуза среднегодовая концентрация общего железа в течение 2006-2010 гг составляет 1,8-4,1 ПДКк-б. В 2008-2010 гг общее железо снижается на 0,35 мг/л или 1,16 ПДКк-б ежегодно [17]. В 2013 г. создана рабочая группа по созданию фонда очистки и благоустройства реки Яуза. Мурзакову М.Н., Сошину В.М, Савошу И.В., Балясовой Г.Г., Жуку И.Д. поручалось разработать документы для фонда по очистке реки Яуза. База данных о загрязнении водных объектов Москвы по 27 веществам в 14 контрольных створов на р.Москве и 13 – в устьях малых рек содержит постоянно обновляющиеся данные о загрязнении вод г.Москвы и реки Яузы. По решению Правительства Москвы ГПУ «Мосэкомониторинг» стал оператором Единого городского фонда данных экологического мониторинга или базы данных по загрязнению атмосферного воздуха, водных объектов, почв, состоянию зеленых насаждений, уровней шума, реестра зеленых насаждений, другое. По сведениям лаборатории "Мосэкомониторинга" за 2014 год экологические показатели воды в Москве-реке улучшились в два раза. В этом же 2014 г. мер Москвы посетил лабораторию «Мосэкомониторинга» и признал её одной из лучших в России и одной из лучших в мире по оборудованию [38]. В 2012-2014г. г. преподаватели кафедры общей и инженерной экологии Московского государственного университета природообустройства провели мероприятие и конференцию «Образовательный экологический мониторинг рек г. Москвы» направленное на формирование у подрастающего поколения экологического мировоззрения. В рамках этого мероприятия проведено экологическое обследование водосборов рек - Москва, Чермянка, Сетунь, Лихоборка, Раменка, Яуза, Сходня, Химка, Очаковка, Самородинка с участием обучающихся и преподавателей. Проведено фотодокументирование экологических нарушений [39]. Концентрация нефтепродуктов створа ниже впадение реки Яуза (0,306 мг/л) за 2012г. составила 1,12 ПДКк-б. Среднегодовая концентрация железа на створе ниже впадения р.Яуза (2012 г) составила 0,16 мг/л, это 0,76ПДКк-б. Это ниже ПДК. Среднегодовая концентрация марганца в 2012 году составила 0,077 мг/л или 0,65 ПДКк-б. Динамика изменения качества воды по марганцу была одинакова в 2012 и 2011гг. Концентрация нефтепродуктов створа ниже впадение реки Яуза (0,306 мг/л) в 2013г. находилась в пределах нормативов культурно-бытового водопользования (0,98 ПДКк-б). Среднегодовая концентрация железа в 2013 г составила 0,21 мг/л или 0,91ПДКк-б. Среднегодовая концентрация марганца на створе «ниже впадения р. Яуза» составила 0,091 мг/л (2013 г.) или 0,92ПДКк-б. Динамики изменения качества воды по марганцу почти нет [41]. 1.3.Источники загрязнения р.ЯузыЗагрязнение природных вод это попадание загрязнителей в воды озер, рек, подземные водоисточники; происходит при прямом или непрямом попадании загрязнителей в воду при отсутствии мер очистки и удаления вредных веществ. В большинстве случаев загрязнение невидимо, загрязнители растворены в воде. Пенящиеся моющие средства, нефтепродукты, неочищенные стоки заметны. Соединения алюминия попадают в водоёмы из-за химических реакций. Паводки вымывают соединения магния почв лугов. Это приносит ущерб ихтиофауне. Однако количество естественных загрязнителей очень мало. В водные бассейны попадает огромное количество химических веществ. В воде обнаруживаются тяжёлые металлы (кадмий, хром, ртуть, свинц, др.), фосфаты, пестициды, ПАВ, нефтепродукты, нитраты, лекарственные препараты. Вклад в повышение концентрации тяжелых металлов вносят кислотные дожди, растворяющие минералы грунтов. Сброс неочищенных сточных вод в водные источники приводит к микробиологическим загрязнениям. 80 % заболеваний мира связаны с антисанитарным состоянием воды. Большую силу как загрязнители имеют стоки. Быстро загрязненяются подземные воды. Твёрдые и жидкие загрязняющие вещества попадают в источники водоснабжения выщелачиванием почв. Отходы свалок растворяются дождём и попадают в грунтовые воды, затем местные ручьи, небольште реки. Жидкие отходы проникают быстрее. Загрязняющие вещества промышленных предприятий называют промышленными стоками.На загрязнения указывает мёртвая рыба и сложные методы обнаружения. Загрязнение пресной воды может быть измерено показателем биохимической потребности в кислороде (БПК), количеству кислорода поглощенного загрязнителем. Это оценивает степень кислородного голодания живых организмов воды. Законы это средство предотвращения загрязнения [13, с.76; 28]. Источники загрязнения всех водных объектов города Москвы, промышленность, транспорт, энергетика, жилищное строительство, инженерные системы водоотведения, др., все, что через почвенно-грунтовый слой, атмосферный воздух загрязняет водные объекты. В Москве эксплуатируются две централизованные системы водоотведения: система городской канализации МГУП «Мосводоканал», система городской водосточной сети ГУП «Мосводосток». Все предприятия Москвы абоненты коммунальных предприятий и по сбросу сточных вод. Поэтому именно стоки МГУП «Мосводоканал», ГУП «Мосводосток» оказывают наибольшее загрязнение, в том числе и реку Яуза. Около 150 предприятий Москвы имеют собственные сбросы в водные объекты. В их перечень входят: ОАО «Северный речной порт», МГУП «Промотходы», ОАО «Московский завод Кристалл», ОАО «Мосэнерго», др. Общий годовой сток Москвы в 2012 году составил 2176 млн. м3 и сократился на 13% по сравнению с 2011г. Основной стоков является МГУП «Мосводоканал» (около70%). Городские сточные воды относятся в основном к хозяйственно-бытовым. Доля промышленных стоков не превышает 10%. Городские очистные сооружения имеют проектные показатели очистки, но при этом превышают рыбохозяйственные нормы. Для нивелирования этого ведутся работы реконструкции. Недостаточная очистка сточных вод основной загрязнитель вод по биогенному азоту, фосфору. Их сброс не меняется уже 5 лет. В черте города источник загрязнения поверхностные сточные воды поступающие в природные воды по водосточным сетям, рельефу местности.Эксплуатацию городской водосточной сети исполняет ГУП «Мосводосток». Протяженность водосточной сети в ведомстве предприятия 6200 км. Городская водосточная сеть имеет более 1,5 тысяч выпусков в водные объекты. Её объем стока 580 млн. м3/год. Абоненты Мосводосток более 5,5 тыс. предприятий, организаций, с объемом сброса 174,5 млн. м3/год. С селитебной территории города в городскую водосточную сеть и водные объекты попадают около 70 % поверхностных сточных вод без учета в статотчетности. В крупных водосточных коллекторах построены сооружения очистки от мусора, нефтепродуктов и взвешенных веществ. Существующие очистные сооружения сейчас технически устарели и не обеспечивают современных требований. Наиболее неблагополучная ситуация очистки поверхностного стока в Центральном административном округе, где 80% стока без очистки поступают в реки Москва, Яуза. Поэтому, мониторинг в пределах Садового кольца показывает наибольшее загрязнение по нефтепродуктам, органике, металлам. Ситуация осложняется высокой плотностью застройки, высоким износом сетей дождевой канализации. Поверхностные сточные воды очищаются на 192 сооружениях различных конструкций. Воды городских станций аэрации основной источник загрязнения биогенными азотом, фосфором. В черте города загрязняют поверхностные сточные воды. [28]Источниками загрязнения р.Яуза являются: крупноразмерный мусор, сухостой, топляки, местные наносы (для этого разово производились очистка реки, дноуглубительные работы, укрепление набережной); нефтепродукты, неочищенные сточные воды, в том числе сети городского водостока; несанкционированные свалки; предприятия г.Москвы, другое. Загрязнение р. Яузы идет при мытье машин в неположенном месте. 30 июня 2011г. СМИ совместно со специалистами общественной организации "Зеленый патруль" сообщило о массовой гибели рыбы в реке Яуза из-за залпового сброса загрязняющих веществ. Виновник не был найден [27].Глава 2. Результаты исследований качества воды р.Яузы 2.1.Методы определения загрязняющих веществ в водеВ гидробиологической и гидрохимической литературе для оценки качества вод, подверженных антропогенному воздействию, разработаны методы: физические (органолептические), биологические, бактериологические, химические, радиационные.Качество воды источников определяют по наличию неорганических и органических веществ, микроорганизмов, характеризуют физическими, биологическими, химическими, бактериологическими показателями.Существует много классификаций загрязнителей, основная из них по биологическому, химическому, физическому составу. Классификацию по физическим загрязнениям проводят по температуре, мутности, запаху, цветности, вкусу, электропроводимости [26]. К физико-химическим методам относят: 1.Качественные методы, определяющие тип вещества в пробе. 2.Количественные методы. 3. Гравиметрические методы. Определение массы, процентного содержания элемента, иона, химического соединения в пробе. 4.Титриметрический метод (метод кислотно-основного титрования, метод осаждения, метод окисления-восстановления, метод комплексообразования) 5. Колориметрический метод (метод абсорбционного анализа). 6.Экспресс-методы (инструментальные методы). 7. Потенциометрические методы. [1, с.13; 25] Для химических методов установлены химические показатели качества - сухой остаток, рН, окисляемость, щелочность, наличие азотсодержащих соединений, железа, хлоридов, марганца, сульфатов, кальция и др. элементов в воде. Например, определение никеля проводят по следующей методике. Определение никеля. При определении никеля объем воды, в котором содержится не менее 5 мкг никеля, помещают в делительную воронку, прибавляют такое количество 10-процентного раствора лимоннокислого аммония, чтобы конечная концентрация его составляла около 2%, нейтрализуют аммиаком до pH 7,5. Прибавляют 3 мл спиртового раствора диметилглиоксима, проводят анализ, как при определении содержания никеля в почве. При очень низком содержании никеля в воде рекомендуют соосаждение никеля в виде альфа-фурилдиоксима. Микрограммовые количества никеля в виде альфа-фурилдиоксимата при pH 7,8 - 9,5 практически полностью соосаждаются с 2,4-динитроанилином. На каждые 150 мл анализируемой воды, подкисленной соляной кислотой и содержащей микроколичество никеля, приливают 10 мл 1% ацетонового раствора альфа-фурилдиоксима, затем раствором аммиака устанавливают pH pH 8 - 9,5. Через 20 - 30 мин. приливают 2 мл 7% ацетоновый раствор 2,4-динитроанилина. Через 10 - 15 мин. осадок отфильтровывают, промывают 3 - 5 раз промывным раствором (в литре воды 4 - 5 мл 1% ацетонового раствора альфа-фурилдиоксима и 0,5 мл 7% ацетонового раствора 2,4-динитроанилина). Осадок с фильтром переносят в тигель, подсушивают, прокаливают в муфеле. Зольный остаток обрабатывают 2 - 3 мл конц.HCl при слабом нагревании, раствор переносят в стакан. Раствор упаривают до 1 - 2 мл, переносят в мерную колбу емкостью 50 мл. Приливают 2 капли индикатора конго, добавляют 5% раствор NaOH до перехода окраски индикатора в красную. Затем приливают 3 - 5 капель соляной кислоты (1:1), 5 мл 20-процентного раствора сегнетовой соли, 5 мл 5% раствора NaOH, 5 мл 5% раствора персульфата аммония и 5 мл 1% раствора диметилглиоксима в 5% растворе NaOH. Через 5 - 7 мин. после полного развития окраски приливают 10 мл 10% раствора трилона Б, объем раствора доводят до метки 5% раствором NaOH. Измеряют оптическую плотность раствора при 453 нм в кювете с толщиной просматриваемого слоя 3 см, против холостого опыта, проведенного через весь анализ [40].В настоящее время М.А. Бабуевым, А.М.Амировым (2011) разработана новейшая методика сорбционно-атомно-абсорбционного определения кобальта и никеля в природных водах. Сложный состав объектов, наличие мешающей матрицы, незначительные концентрации определяемых микрокомпонентов затрудняют, а иногда делают невозможным получение надежных результатов анализа элементов. Перспективным решением проблемы является разработка комбинированных методов анализа со стадией сорбционного концентрирования на предварительной стадии. Изучение зависимости степени извлечения ионов кобальта и никеля от рН среды показывает, что максимальная сорбция ионов кобальта и никеля достигается при pH 4 – 10. Полнота сорбции для ионов кобальта и никеля достигает 15-30 минут. Сорбционная емкость сорбента по исследуемым элементам, рассчитанная по кривым насыщения, составляет для Со (II) – 253, Ni (II) – 104 мг/г. Изучение влияния макрокомпонентов на полноту сорбции ионов исследуемых элементов показывает, что весовые количества, кратные 1 . 10 4 – К + , Na + , NО 3– , Cl – ; 1 . 10 3 – Са 2+ , Mg 2+ , Ва 2+ , Si 2+ не влияют на полноту сорбции. Это свидетельствует о достаточно высокой избирательности сорбции суммы ионов изучаемых элементов выбранным сорбентом. Эффективным элюентом является 2 М раствор HCl. Сорбционные свойства полимерного сорбента – полистирол-азо-хромотроповой кислоты показывают новые неплохие результаты [40].Биологические методы используют биологические показатели по индикаторным организмам на поверхности, в толще воды, на дне водоема, у берегов, на поверхности подводных предметов [8, с.43]. Требования качества могут быть различны и определяются целевым назначением вод. Каждый из показателей качества воды хотя и несет информацию о качестве воды, но все же не служит мерой качества, так как не судит о значениях других показателей. Косвенно конечно может быть связан с некоторыми из них. Увеличенное БПК5 косвенно свидетельствует о повышенном содержании легкоокисляющихся органических веществ; увеличенное значение электропроводности свидетельствует о повышенном солесодержании. Результатом качества воды должны быть интегральные показатели качества [4, с.80; 7, с.60].Биологический метод осуществляется в рамках таких направлений, как биоиндикация, биотестирование. Биондикация – оценка естественного состояния среды с помощью живых организмов. Биотестирование –прием лабораторной оценки качества воды по реакциям подопытных организмов с известными характеристиками. Тест-организм биотестирования используется аналитическим прибором. Биоиндикация осуществляется на всех уровнях организации живого: от макромолекул, клеток, тканей, органов, до организмов, популяций, сообществ. Критериями выбора биоиндикаторов являются быстрый ответ, ошибка менее 20%, простота, постоянно присутствующий в природе объект. Биотестирование основано на регистрации токсического действия на тест-организм всех компонентов загрязнения; оценивает является ли анализируемая проба загрязненной или нет. Третий метод биоиндикации - оценка компонентов биоразнообразия  — является совокупностью методов сравнительного анализа компонентов биоразнообразия [15, с.89]. Для многих загрязняющих воды органических соединений промышленных сточных вод не существует специфических лабораторных методов определения. Для некоторых применяются дифференцированные методы анализа, но их чувствительность выше пороговой токсической устанавливаемой с учетом комбинированного действия нескольких токсических веществ. Большое разнообразие органических веществ сточных вод затрудняет возможность определения каждого в отдельности. Поэтому пользуются методом окисления. Органические вещества проб сжигают окисляющей смесью с использованием катализатора - солей серебра. Образующийся диоксид углерода поглощают раствором едкой щелочи и определяют обратным титрованием. Чувствительность 3…400 мг/л на углерод. Но для многих органических веществ чувствительность недостаточна. При работе этим методом вместо хлороформа используют спирт, ацетон, бензин. Недостаток метода в трудоемкости из-за фильтрации значительного количества воды каждой пробы, не полного извлечения оргвеществ из пробы (50…90%) с погрешностью 10%.Для быстрого метода определения общего углерода водных растворов в концентрациях менее 2 мг/л экстрагируемые вещества окисляют в токе кислорода до диоксида углерода. Затем используют метод фотометрии.Наряду с методом «экстракт углерода в хлороформе» ВОЗ для определения органических веществ рекомендует применять хроматографические, спектрофотометрические методы. Для этих же целей были использовуют методы ультрафиолетовой абсорбции, колориметрический, хроматографии, атомноабсорбционной и УФ-спектроскопии, потенциометрический, тонкослойной хроматографии, другие. Для исследования токсических органических веществ сточных вод перспективны методы с использованием автоматических анализаторов [24]. 2.2.Картирование качества р.ЯузыЭкологическое картографирование это вид тематического картографирования, отражающий состояние экосистем и воздействие на них экологических факторов (загрязнения, размещение ООПТ, др.) [23]. Экологическое картографирование стыковая дисциплина со своими методами получения, интерпретации данных, общекартографическими приемами отображения информации. Отличие экологического картографирования во внедрении экологического элемента. Экологическое картографирование стало актуальным последние 70 лет при угрозе значительного ухудшения состояния окружающей среды.Экологическое картографирование начинают со сбора данных от различных источников, например, дистанционного зондирования, статистических, полевых исследований. Для этого нужна предельная точность и достоверность. Затем следует анализ и оценка данных. Сюда относят территориальную интерпретацию, интеграцию данных [16].Организации, предоставляющие данные делят на: государственные, научные, коммерческие, некоммерческие. Экологические карты классифицируют по тематике, научно-прикладной направленности, содержанию, источникам информации.