Загрязнение пресных вод
Волга в Рыбинске
Бассейн реки занимает треть Европейской территории России
Волхов
Часть Пути из варяг в греки
Енисей
Одна из самых длинных и полноводных рек мира и России
Тверца
Левый приток Волги, одна из любимых рек у водных туристов
Катунь
Река на Алтае, при слиянии с Бией образует реку Обь
Загрязнение пресных вод
Вода – основа жизни всех организмов на нашей планете.
Человек более чем на семьдесят процентов состоит из воды. По мере роста численности населения Земли многие регионы испытывают сильный недостаток в природных запасах жидкости, поэтому проблема доступности пресной воды для всех в нужном количестве становится все более острой. На фоне этого пренебрежительное отношение к сохранению чистоты водоемов является крайне недальновидным, так как в будущем пресная вода может быть более ценным природным ресурсом, чем нефть и газ в настоящее время.
Основными источниками загрязнения пресных вод являются: бытовой мусор, канализационные стоки и отходы промышленных предприятий. Ежедневно огромные объемы чистой пресной воды поступают из специальных водозаборников, построенных на берегах расположенных вблизи населенных пунктов водоемов, в дома и квартиры. Где после использования в бытовых нуждах вода смешивается с отходами, различными химически активными жидкостями и сливается в канализацию. Туда же попадают по ливневкам дорожные стоки, наполненные сильными реагентами, вытекающими из неисправных автомобилей топливом и горюче смазочными материалами, прочими загрязнителями, оседающими на дорожном полотне.
Часть этих стоков перед сбросом в водоем проходит очистку на специальных сооружениях, но огромное количество загрязненной пресной воды вытекает из городской канализации беспрепятственно.
На мусорных полигонах, являющихся местом накопления бытовых отходов, не всегда производится сортировка, с целью отделения от общей массы особо токсичных частей. Поэтому все отходы хранятся вместе, гниют, разлагаются на части, которые с дождевой влагой просачиваются в подземные воды, и далее попадают в водоемы. Утилизация отходов на мусоросжигательных заводах также не всегда решает проблему. Продукты сгорания попадают в атмосферу, разносятся вокруг предприятия на большие расстояния и далее, оседая или выпадая вместе с дождем, в конечном итоге также загрязняют пресные водоемы вблизи от завода.
Промышленные предприятия в процессе своей работы используют воду в различных технологических процессах, поэтому они строятся в непосредственной близости от водоемов для ее забора.
Степень загрязнения пресных вод техническими стоками с производства во многом зависит от установленной системы очистки и контролем за ее правильной работой.
Качество воды: обнаружение загрязнения воды изотопными методами
Действия человека и промышленная деятельность часто отрицательно влияют на качество воды, превращая главный источник жизни в ее угрозу. С помощью ядерных методов можно выявить факторы, которые приводят к ухудшению качества воды, и найти способ сохранения надлежащего качества воды и очистки загрязненной воды.
Организация Объединенных Наций признала доступ к чистой воде одним из основных прав человека. Однако бо́льшая часть населения планеты вынуждена каждый день мириться с плохим качеством воды. Дело может быть в непригодности питьевой воды или в том, что источникам поверхностных вод был нанесен ущерб – другими словами, произошло загрязнение рек, озер и океанов. Это отрицательно влияет не только на людей, но и на все формы жизни.
Источники воды могут быть загрязнены тяжелыми металлами, сложными органическими соединениями (к которым относятся побочные нефтепродукты или фармацевтические средства), радиоактивными изотопами и микроэлементами.
Сейчас прикладываются огромные усилия, чтобы улучшить качество водоемов, находящихся в критическом состоянии. Удалось добиться прогресса. Для изучения движения загрязнителей в воде и определения качества воды МАГАТЭ использует ядерные и изотопные методы. Оно использует стабильные изотопы и радиоиндикаторы , чтобы изучить попадание подземных вод в озера, реки и мировой океан и лучше понять пути перемещения загрязнителей. Это помогает государствам-членам предотвращать случаи загрязнения и смягчать их последствия.
Чтобы повысить уровень точности аналитических методов и уровень обнаружения загрязнений, Агентство также проводит обучение по данным вопросам. Благодаря этому правительства и руководители директивных органов могут быть уверенными в надежности получаемых ими данных о качестве воды.
Дренажные воды и качество воды
На качество воды могут отрицательно повлиять загрязнители, попадающие в нее в результате сброса сельскохозяйственных и городских стоков, а также дренажные воды, образуемые в результате горнодобывающей деятельности. Во многих сельскохозяйственных районах происходит загрязнение водоносного горизонта в результате инфильтрации удобрений. МАГАТЭ вносит вклад в обеспечение водной безопасности, проверяя зависимость времени восстановления качества воды от количества нитратов в ней. Оно также изучает связь нагрузки по питательным веществам и эвтрофикации (избыточным уровнем питательных веществ) с повышением частоты и интенсивности вспышек вредоносного цветения водорослей в пресных водах.
Во многих странах одной из самых серьезных проблем общественного здравоохранения стала проблема повышенной концентрации микроэлементов в подземных водах. Речь идет, например, о высоком уровне содержания мышьяка в подземных водах.
Чтобы определить, имеет ли уран в воде природное происхождение или связан с ядерным топливным циклом, МАГАТЭ использует изотопы урана-238 и урана-235.
Исследователи МАГАТЭ могут также определить уровень радионуклидного загрязнения поверхностных вод, контактирующих с воздухом, который поступает из открытых бассейнов выдержки. Такая информация была особенно актуальна после чернобыльской аварии и аварии на Фукусиме.
Обеспечение надежности лабораторий государств-членов
Чтобы выявить загрязнителей прежде, чем они станут угрозой здоровью или окружающей среде, лабораториям необходимы экспертные знания в области аналитических методов, которые дают высокоточные результаты даже при незначительном количестве загрязнителей. Для принятия директивными органами правильных решений нужно также, чтобы они могли полагаться на предоставляемые лабораториями данные.
Чтобы решить эту задачу и помочь подтвердить и повысить надежность лабораторий всего мира, МАГАТЭ проводит межлабораторные сопоставления и аттестационные испытания. Главная цель этих испытаний – выявить, обнаруживаются ли содержащиеся в воде при весьма низких концентрациях такие элементы, как свинец, кадмий, мышьяк, медь, цинк или уран.
Измерение качества воды | WaterMatters.org
Ученые используют множество различных инструментов для определения качества воды, в том числе диски Секки (для измерения прозрачности воды), зонды, сети, датчики и счетчики. Качество воды измеряется не только прямым отбором проб. Информацию также можно получить из аэрофотоснимков и спутниковых фотографий, наблюдая за окружающей средой и собирая организмы, обитающие в водоеме.
Хотя у вас может не быть доступа к ресурсам ученого, есть несколько простых тестов, которые вы можете выполнить, чтобы получить представление о качестве конкретного водоема:
Температура
Температура воды может влиять на нее по-разному. Одни организмы предпочитают прохладную воду, другие — теплую. Большинство водных организмов хладнокровны. Это означает, что температура их тел соответствует температуре окружающей среды. Реакции, происходящие в их телах, такие как фотосинтез и пищеварение, могут зависеть от температуры. Также важно знать, что при повышении температуры вода будет содержать больше растворенных твердых веществ (например, соли или сахара), но меньше растворенных газов (например, кислорода).
Противоположное верно для более холодной воды. Растения и водоросли, использующие фотосинтез, предпочитают жить в теплой воде, где меньше растворенного кислорода. Как правило, бактерии имеют тенденцию к более быстрому росту в теплых водах. Более холодная вода содержит больше кислорода, что лучше для животных, таких как рыбы и личинки насекомых.
Растворенный кислород (DO)
Кислород необходим для выживания многих водных видов. Этот тест показывает, сколько кислорода растворено в воде для дыхания рыб и других организмов. Большинство здоровых водоемов имеют высокий уровень DO. Некоторые водоемы, такие как болота, естественно имеют низкий уровень DO в воде. Большое количество органического мусора (опавшие листья, утечка сточных вод) может вызвать снижение концентрации растворенного кислорода. Микроорганизмы в процессе разложения органического материала используют весь кислород, содержащийся в воде. Как кислород попадает в воду в первую очередь? Большая часть кислорода в воде поступает из растений во время фотосинтеза, а также из воздуха, когда ветер дует над поверхностью воды.
pH (кислотность)
Потенциал водорода, также известный как pH, является мерой кислотности и колеблется от 0 (чрезвычайно кислая) до 14 (чрезвычайно щелочная), где 7 означает нейтральность. Большая часть воды находится в диапазоне 6,5–8,5. Давайте посмотрим на несколько примеров для сравнения значений pH. Лимонный сок имеет рН 3 — это делает его кислотой. Все мы знаем, каково это, когда на порезанный палец случайно попал лимонный сок. Более сильные кислоты способны разъедать твердые предметы, если их пролить. Жидкий отбеливатель имеет рН 11 — это делает его основой. Сильные основания, как и кислоты, могут обжечь кожу. Давайте подумаем, почему. Наши тела состоят в основном из воды. Вода имеет рН 7. Вещи, близкие к рН 7, хорошо работают с нашим телом. То же самое относится и к водным организмам. Если вода станет слишком кислой или щелочной, это может их убить. Не все кислоты и основания плохие. Аспирин и помидоры кислые, а магнезиальное молоко и пищевая сода — щелочные.
Шкала pH »
Мутность
Мутность относится к прозрачности воды или к тому, насколько она прозрачна.
Это определяет, сколько света попадает в воду и как глубоко он уходит. Чрезмерная эрозия почвы, растворенные твердые вещества или избыточный рост микроорганизмов могут вызвать помутнение. Все это может блокировать свет. Без света растения погибают. Чем меньше растений, тем меньше растворенного кислорода. Мертвые растения также увеличивают количество органических остатков, которыми питаются микроорганизмы. Это еще больше уменьшит содержание растворенного кислорода. Отсутствие растворенного кислорода означает, что другие водные формы жизни не могут жить в воде.
После проверки этих параметров запишите время года, текущие погодные условия, облачность, температуру воздуха и любые другие наблюдения за окружающей средой, которые могут повлиять на результаты проверки.
7 способов измерения, мониторинга и оценки качества воды
Здоровые водоемы существенно влияют на подводную флору и фауну и общее состояние окружающей среды. Многочисленные физические, химические и биологические факторы влияют на качество воды в прудах, озерах, ручьях, реках, океанах и подземных водах.
Эффективные и упреждающие стратегии мониторинга качества воды могут помочь экологам определить природные и человеческие факторы, влияющие на водоемы. Результаты могут быть использованы для планирования проектов восстановления, чтобы водные объекты соответствовали экологическим стандартам.
Вот семь способов измерения и контроля качества воды, способствующих сохранению чистой и здоровой водной экосистемы.
1. Мониторинг COM/FDOM
Окрашенные или хромофорные растворенные органические вещества (COM) встречаются в естественных условиях в водоемах. Это органическое вещество поглощает ультрафиолетовый свет и разлагается с выделением танина, органического загрязнителя, из-за которого вода становится мутной. Кроме того, танин способствует снижению pH (кислотности) воды и снижению уровня кислорода.
Часть COM флуоресцирует и называется флуоресцентным растворенным органическим веществом (FDOM), из-за чего вода выглядит мутной.
Уровни COM/FDOM можно измерить с помощью электрических оптических датчиков, в которых используются флуорометры и сапфировые линзы.
Эти датчики измеряют доступность света в водоемах в зависимости от уровня воды и показывают концентрацию растворенного органического вещества (РОВ).
2. Флуоресцентный анализ хлорофилла
Когда поверхностная вода в прудах и озерах богата минералами, а именно фосфором и азотом, водоросли процветают. Непропорциональный рост водорослей приводит к истощению кислорода и повышению уровня азота и фосфора, которые могут быть токсичными для флоры и фауны.
Флуоресценция хлорофилла, измеренная с помощью водорослевых токсиметров, показывает процентное содержание хлорофилла, содержащего влажные химические вещества, и активного хлорофилла в пробе воды при освещении. Это эффективный метод контроля чрезмерного роста водорослей и контроля качества воды.
3. Мониторинг электропроводности, солености и TDS
Электропроводность водоема является ранним индикатором качества воды. Проводимость влияет на соленость и общее содержание растворенных твердых веществ (TDS), что, в свою очередь, влияет на концентрацию кислорода в воде.
Некоторые экологические (температура, чрезмерное количество осадков и повышенное содержание органических веществ) и антропогенные (загрязнение) факторы могут увеличивать или уменьшать проводимость водоемов, серьезно влияя на качество воды.
Например, разлив нефти или повышенный уровень органических веществ в океане может снизить его проводимость, что свидетельствует о загрязнении воды.
Измерители проводимости, солености и TDS анализируют качество воды путем измерения удельной электропроводности электролитов, растворенных в воде. Хотя каждый из этих инструментов измеряет отдельный параметр, результаты коррелируют и указывают на загрязнение.
4. Регистрация температуры воды
Температура является решающим фактором, влияющим на другие параметры качества воды, такие как скорость фотосинтеза и метаболизма, концентрации растворенных газов, электропроводность и соленость, рН и плотность воды. другие факторы.
Например, аммиак при высоком pH токсичен для растений и водных животных, однако резкое изменение температуры может удвоить воздействие.
Несколько устройств, таких как термометры, термисторы, термопары и цифровые датчики температуры, используются для получения показаний температуры на разных глубинах, в разное время и в разных местах.
5. Измерение уровня растворенного кислорода
Растворенный кислород (DO) является мерой количества кислорода, доступного для флоры и фауны, и выражается в виде процента насыщения или мг/л. Уровень кислорода в воде снижается из-за разложения органических материалов, таких как мертвые растения и животные, а также человеческие отходы. Уровень растворенного кислорода менее 6 мг/л может нанести вред экосистеме водоемов.
Концентрацию растворенного кислорода можно измерить с помощью электрохимического или оптического датчика, колориметрического метода, метода титрования Винклера и оптических датчиков растворенного кислорода.
6. Тестирование pH и KH
Повышение уровня pH опасно для экосистемы водоема. Безопасный диапазон pH для пруда или озера составляет от 6,0 до 8,0; однако некоторые факторы, такие как чрезмерный рост водорослей и загрязнение, изменяют pH воды и повышают уровень токсичного аммиака.
pH можно проверить с помощью наборов для анализа воды, которые имеют цветовую маркировку и предлагают широкий диапазон измерений pH. Эти наборы работают лучше всего, чтобы дать вам представление о диапазоне pH, в который попадает вода. Однако для точных измерений pH электронные датчики pH предлагают значения измерения до двух знаков после запятой.
KH или карбонатная жесткость (показатель содержания карбонатов и бикарбонатов) является еще одним фактором, который необходимо контролировать, поскольку он значительно влияет на pH воды. Поэтому, чтобы скорректировать pH, вам часто может понадобиться стабилизировать KH воды.
7. Оценка мутности, TSS и прозрачности
Солнечное излучение обеспечивает светом, теплом и энергией все живое на Земле. Низкий или высокий уровень ультрафиолетового излучения может остановить процесс фотосинтеза, нанеся необратимый ущерб водной экосистеме.
Взвешенные вещества, разлагающаяся растительность и другие растворенные цветные вещества делают воду мутной и мутной, что влияет на проникновение солнечного света в воду и водную жизнь.
Внезапное увеличение мутности и общего содержания взвешенных твердых частиц (TSS) является индикатором эрозии почвы и точечного загрязнения, добавляющего в воду тяжелые металлы и сточные воды.
Нефелометр используется для измерения рассеянного света под углом 90 ◦ , результаты выводятся в нефелометрических единицах измерения мутности (NTU). Общее содержание взвешенных веществ измеряют путем фильтрации и взвешивания образца и измеряют в миллиграммах твердых веществ на литр воды.
Диск Секки часто опускают в водоем для измерения глубины, до которой он больше не виден (также называется глубиной Секки). Это мера мутности воды.
Эти устройства помогают измерять прозрачность воды и фотосинтетически активное излучение (ФАР), создавая здоровую среду для растений и животных, обитающих в водоеме.
Измеряя и контролируя ключевые показатели качества воды, исследователи и экологи могут планировать и реализовывать стратегии сохранения водоемов и поощрения биоразнообразия.