Оценка воздействия стадиона Петровский на качество воды в бассейне р. Ждановка для разработки нормативов допустимого воздействия

Введение

Качество окружающей среды - состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью . Качество среды - мера соответствия природных условий потребностям живых организмов.

Загрязнением компонента природы (атмосферы, воды, почвы) обычно считают привнесение в среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде. Загрязнителем могут быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид. Загрязнением окружающей среды можно назвать изменение качества среды, способное вызвать отрицательные последствия. По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека.

Для оценки загрязнения окружающей среды используют следующие нормативы:

нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов - нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем;

нормативы допустимых физических воздействий (ПДУ) - нормативы, которые установлены в соответствии с уровнями допустимого воздействия физических факторов на окружающую среду и при соблюдении которых обеспечиваются нормативы качества окружающей среды.

Качество природных вод зависит от состава и количества растворенных и взвешенных веществ, микроорганизмов, гидробионтов, а также от температуры, кислотности и других физико-химических показателей. Таким образом, оценка качества воды может производиться по физическим, химическим, бактериологическим и гидробиологическим показателям. Стандарты и нормативы качества воды различны для водных объектов санитарно-бытового и рыбохозяйственного назначения.

Правилами установлены следующие показатели состава и свойств воды водоема в пунктах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования: растворенный кислород, биохимическая потребность в кислороде, взвешенные вещества, запахи и привкусы, окраска воды, реакция воды водоема после смешения ее со сточными водами, содержание ядовитых веществ, плавающие примеси, содержание возбудителей заболеваний, минеральный состав воды, температура воды водоема. При выпуске сточных вод в рыбохозяйственные водоемы предъявляются более высокие требования, чем при выпуске сточных вод в водоемы, используемые для питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Для таких водоемов нормируются следующие показатели состава и свойств воды: биохимическая потребность в кислороде, ядовитые вещества, температура воды, ПДК радиоактивных веществ. Очевидно, что не имеется универсального или общепринятого набора требований к качеству воды. Для каждой формы использования применяются свои стандарты качества.

Цель: Оценка качества воды в бассейне р. Ждановка и при разработке норм допустимого воздействия (НДВ).

Задачи:

• Провести обзор подходов к оценки качества воды
• Описать бассейн р. Ждановка по гидрохимическим и гидрологическим показателям
• Рассчитать фоновые концентрации (Сф*) и сравнить с ПДК
• Рассчитать удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) и индекс загрязнения воды (ИЗВ).

Интегральные показатели и индексы для оценки экологического состояния водных объектов

Нормативы допустимого воздействия на водный бассейн или его участок устанавливаются в соответствии гидрографическим или водохозяйственным районированием, а также по результатам оценки качества воды по индивидуальным и интегральным показателям.

НДВ на водные объекты предназначены для установления безопасных уровней содержания загрязняющих веществ, а также других показателей, характеризующих воздействие на водные объекты, с учетом природно-климатических особенностей водных объектов данного региона и сложившейся в результате хозяйственной деятельности природно-техногенной обстановки.

1 Нормативы допустимого воздействия (НДВ)

Нормативы допустимого воздействия (НДВ) на водные объекты - это допустимое совокупное воздействие всех источников, расположенных в пределах речного бассейна или его части, на водный объект или его часть.

НДВ разрабатываются и утверждаются по водному объекту или его участку в соответствии с гидрографическим и/или водохозяйственным районированием в целях поддержания поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем требованиям законодательства, в том числе для:

• обеспечения устойчивого функционирования естественных или сложившихся экологических систем, сохранения биологического разнообразия и предотвращения негативного воздействия в результате хозяйственной и иной деятельности;
• сохранения или улучшения состояния экологической системы в пределах водных объектов или их участков;
• сведения к минимуму последствий антропогенных воздействий, создающих риск возникновения необратимых негативных изменений в экологической системе водного объекта;
• обеспечения устойчивого и безопасного водопользования в процессе социально-экономического развития территории.

Нормативы допустимого воздействия на водные объекты устанавливаются на период не менее 15 лет, исходя из состояния каждого конкретного водного объекта. Корректировка нормативов допустимого воздействия на водные объекты осуществляется на основе результатов государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов не чаще одного раза в 5 лет. При НДВ необходима оценка качества водных объектов.[2]

1.2 Предельно допустимая концентрация (ПДК). Фоновая концентрация (Сф*)

Нормативы качества водных объектов устанавливаются в форме предельно допустимых концентраций вредных веществ (ПДК). ПДК - это концентрация вещества в воде, при превышении которой воды становятся непригодными для одного или нескольких видов водопользования. Величина ПДК - это экспериментально установленное и официально утвержденное максимально допустимое постоянное содержание конкретного вредного вещества в водах водного объекта. Водоем считается загрязненным, если показатели качества воды изменились в результате антропогенного воздействия и вода стала непригодной хотя бы для одного из видов водопользования или водопотребления. Степень предельно допустимого загрязнения воды определяется предельно допустимой нагрузкой, которая зависит от вида использования водного объекта. В России нормирование качества воды водоемов и водотоков осуществляется в зависимости от видов водопользования:

• хозяйственно-питьевое водопользование - использование водных объектов в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения;
• коммунально-бытовое водопользование - использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения;
• рыбохозяйственное водопользование - использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Фоновая концентрация (Сф*).

Для нормирования сброса сточных вод для проектируемых, реконструируемых и действующих предприятий, а также при проектировании и осуществлении забора воды из водотоков на различные хозяйственные нужды, рассчитываются фоновые концентрации химических веществ.

Фоновая концентрация химического вещества (Сф*) - расчетное значение концентрации химического вещества в конкретном створе водного объекта, расположенном выше одного или нескольких контролируемых источников этого вещества, при неблагоприятных условиях, обусловленных как естественными, так и антропогенными факторами воздействия.

водоём фоновый концентрация норматив

1.3.Интегральные оценки качества воды

.3.1 Гидрохимические интегральные оценки

Гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ):

ИЗВ установлен Госкомгидрометом СССР рекомендован СанПиН 4630-88 и относится к категории показателей, наиболее часто используемых для оценки качества водных объектов (впрочем, необходимость его применения не подтверждается ни одним из опубликованных позже официальных нормативных документов). Этот индекс является типичным аддитивным коэффициентом и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов:

 

где: Ci - концентрация компонента (в ряде случаев - значение физико-химического параметра); n - число показателей, используемых для расчета индекса (n = 6); ПДКi - установленная величина норматива для соответствующего типа водного объекта.

В число 6 основных, так называемых «лимитируемых» показателей, при расчете ИЗВ входят, в обязательном порядке, значение БПК5, а так же значения еще 5 показателей, являющихся для данного водоема(воды) наиболее неблагополучными, либо имеющих наибольшие приведенные концентрации. Такими показателями, по опыту гидрохимического мониторинга водоемов, нередко бывают следующие: содержание нитратов, нитритов, аммонийного азота, тяжелых металлов - меди, марганца, кадмия и др., фенолов, нефтепродуктов, СПАВ. Не все из перечисленных показателей качества воды могут быть определенны полевыми методами. Задачи интегральной оценки осложняются еще и тем обстоятельством, что для получения данных при расчете ИЗВ необходимо проводить анализ по широкому кругу показателей, с выделением из их числа тех, по которым наблюдаются наибольшие приведенные концентрации. Можно так же воспользоваться имеющимися данными о результатах гидрохимического мониторинга для данного объекта, места, условий и т. п. Таким образом, задачи интегральной оценки качества воды в водоеме практически совпадают с задачами гидрохимического мониторинга, т. к. для окончательного вывода о классе качества воды необходимы результаты анализов по целому ряду показателей в течение продолжительного периода.

Таблица 1. Классификация качества вод по ИЗВ

Воды	Значения ИЗВ	Классы качества вод
Очень чистые	до 0,2	I
Чистые	0,2-1,0	II
Умеренно загрязненные	1,0-2,0	III
Загрязненные	2,0-4,0	IV
Грязные	4,0-6,0	V
Очень грязные	6,0-10,0	VI
Чрезвычайно грязные	>10,0	VII

 

Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ):

Наиболее информативными комплексными оценками, получаемые по данному методу являются:

• удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ);
• класс качества воды.

Значение УКИЗВ может варьировать в водах различной степени загрязненности от 1 до 16. Большему значению индекса соответствует худшее качество воды в различных створах, пунктах и т. д.

Классификация качества воды, проведенная на основе значений УКИЗВ, позволяет разделять поверхностные воды на 5 классов в зависимости от степени их загрязненности:

• й класс - условно чистая;
• й класс - слабо загрязненная;
• й класс - загрязненная;
• й класс - грязная;
• й класс - экстремально грязная.

Большей степени загрязненности воды комплексом загрязняющих веществ соответствует больший номер класса.

С помощью комбинаторного индекса загрязненности воды оценивается степень ее загрязненности по комплексу загрязняющих веществ, устанавливается класс качества воды.

Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого створа, либо пункта наблюдений за состоянием поверхностных вод, для участка, либо акватории водного объекта, для водных объектов в целом, речных бассейнов, гидрографических районов и т.д. По мере укрупнения объекта изучения возрастает относительность расчетных характеристик. Это обстоятельство относится не столько к комбинаторному индексу, сколько к любому из показателей, характеризующих однозначно сложные и крупномасштабные природные системы. Однако, несмотря на это, их информативность и репрезентативность при наличии достаточного объема информации высока. Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого периода времени: суток, декады, месяца, квартала, гидрологического сезона, полугодия, года, любого многолетнего периода при наличии достаточного числа проб. Расчет значения комбинаторного индекса загрязненности и относительная оценка качества воды проводится в 2 этапа: сначала по каждому изучаемому ингредиенту и показателю загрязненности воды, затем рассматривается одновременно весь комплекс загрязняющих веществ и выводится результирующая оценка.

Индекс оценки трофического состояния водоёма (ITS) :

Научно-методические основы данной методики расчета региональных экологических нормативов разработаны д.т.н., проф. Неверовой-Дзиопак Е.

Известны следующие градации степени трофности в зависимости от биотического баланса. (табл.2)

Таблица 2. Трофическое состояние водного объекта в зависимости от биотического баланса органических веществ

Трофическое состояние	Биотический баланс	Соотношение скоростей продукции и деструкции органических веществ
Дистрофное Олиготрофное Эвтрофное	Отрицательный Нулевой Положительный	νпрод/ νдестр<1 νпрод/ νдестр≈1 νпрод/ νдестр>1

Между основными выделяют промежуточные состояния: ультраолиготрофное (между дистрофным и олиготрофным) и мезотрофное (между олиготрофным и эвтрофным). Наиболее надежным показателем трофического состояния водных объектов, в том числе, Невской губы и восточной части Финского залива, может служить «Index of trophical state» - ITS, который рассчитывается по формуле:

 

где pHi - pH, измеренное за определённый период; [O2] - О2, в процентах насыщения; n - количество измерений; а - коэффициент, определяемый по формуле:

.

В результате расчётов, полученные значения сравниваются с приведёнными в таблице 3, что позволит сделать выводы о трофическом состоянии водоёма.

Таблица 3

Продукционно-деструкционный баланс	Экологическое состояние	ITS
Отрицательный П<Д	Дистрофное	< 5,7 ± 0,3
	Ультраолиготрофное	6,3 ± 0,3
Нулевой П=Д	Олиготрофное	7,0 ± 0,3
Положительный П>Д	Мезотрофное	7,7 ± 0,3
	Эвтрофное	> 8,3 ± 0,3

1.3.2 Гидробиологические интегральные оценки качества

Индекс Шеннона - основан на уравнении, выведенном К. Шенноном в 1948 году, с помощью которого можно определить степень информированности (степень упорядоченности) системы, широко используется для оценки видового разнообразия сообществ:

 

где Pi - вероятность события; K - число элементов - носителей информации.

Олигохетный индекс Гуднайта-Уотлей - используется для непроточных водоёмов в качестве характеристики. Он показывает долю олигохет от общего количества бентоса в процентах. Чем больше значение индекса, тем выше степень загрязнения водоема:

 

где D - показатель загрязнения; N1 - количество олигохет; N2 - общая численность бентических организмов.

Биотический индекс Вудивисса - используется во всем мире для определения качества воды в водотоках по структурным характеристикам зообентоса (донных организмов). Индекс учитывает общее разнообразие населяющих водоем донных беспозвоночных и наличие в нем организмов, принадлежащих к индикаторным группам.

Биотестирование (от англ. bioassay) - это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Биотестирование проводится с использованием комплекса оборудования, который автоматизирует основные этапы биотестирования: поддержание достаточного количества маточной культуры, сам процесс тестирования и регистрацию тест-функций.

На сегодняшний день известно много биотестов с использованием различных тест-объектов, начиная от одноклеточных водорослей, бактерий и простейших и заканчивая высокоорганизованными животными. Большинство процедур по биотестированию токсичности вод достаточно длительны по времени и имеют значительный ряд особенностей их выполнения. Так при проведении биотестирования на простейших и мелких гидробионтах необходимо строгое соблюдение внешних условий (соотношение «светового и темнового» периодов, обеспечение постоянного встряхивания или перемешивания, поддержание одинакового газового состава сред и требуемого температурного режима) в контрольных и всех тестируемых пробах.

Относительную оценку биологической активности различных веществ проводят, в частности, на дафниях. Метод биотестирования с использованием ветвистоусых рачков очень удобен, так как дафнии широко распространены в природе, культивируются в лабораторных условиях, обладают высокой чувствительностью к токсикантам различной природы. В России дафниевый тест обязателен при установлении ПДК отдельных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов.

Биотестирование обязательно при установлении 5 класса опасности отходов (Приказ МПР РФ №511). При этом необходимо использовать минимум два тест-организма из разных групп.
 

Характеристика ОАО «Петровский» как водопользователя (из 2-ТП водхоз Приложение №1):

ОАО «Петровский» является пользователем бассейна р. Ждановка и р.Малая Нева. Всего за год в среднем на хозяйственную деятельность стадиона уходит около 40 т тонн воды из систем водоснабжения коммунального назначения (ПК).

Самый водоёмкий процесс - полив поля, ну а остальная вода используется для хозяйственно - бытовых нужд. Полив осуществляется один раз в день, перед восходом солнца. И весь недостаток стадиона в том что все стоки сбрасывают в водные объекты совершенно без очистки. По разделу№2 Водоотведение 2-ТП (водхоз) видно что у стадиона Петровский в наличии 12 выпусков сточных вод двух категорий: ливневая (ЛВ) и сточная в прочих системах водоотведения (СД). На данный момент из 12 выпусков 7 - законсервированы, а остальные 5 полноценно используются. Отбор производится 6 месяцев в году с апреля - по сентябрь, контролируют не законсервированные стоки (рис.2 красные - 5 сточных) и природные (рис.2 зелёные - 5 природных)

Подробное расположение стоков со всей территории ОАО «Петровский» указано в Приложении №4.

 

Рис.2: Отбор сточных и природных вод

.2 Описание бассейна р.Ждановка

Река Ждановка - протока дельты Невы <#"703245.files/image009.gif">

Рис.3: Бассейн р.Ждановка и р.Малая Нева
 

3. Оценка качества воды

.1 Расчет фоновой концентрации

Расчет фоновой концентрации производится согласно методическим указаниям РД 52.24.622-2001 «Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков».

БПК5

Вещества		Дата отбора проб (2012)
месяц	апрель	май	июнь	июль	август	Сент.
БПК5	X1	X2	X3	X4	X5	X6
	0,76	1,3	0,8	0,57	0,56	0,73
Вещества		Дата отбора проб (2013)
месяц	апрель	май	июнь	июль	август	Сент.
БПК5	X1	X2	X3	X4	X5	X6
	0,98	0,28	1,24	1,8	2,30	1,77

 

Из результатов наблюдений исключают непоказательные экстремальные значения.

Для этого рассчитывают величины  и  по формулам:

,

 

где , ,  - соответственно средняя, максимальная и минимальная концентрации вещества за рассматриваемый период;

 - среднеквадратическое отклонение значений концентрации вещества.=1,3-0,79/0,224=2,28;=1,8-1,4/0,224=1,78

В том случае, если  или , то взятое для анализа экстремальное значение концентрации вещества исключается из рассматриваемого ряда данных.(Iн=1,82,при n=6)

Значения концентраций располагаются в общую последовательность.

Каждому значению концентрации в общей возрастающей последовательности присваивается ранг в виде

Xn, Yn	концентрация	ранг
Y2	0,28	1
Х5	0,56	2
Х4	0,57	3
Х6	0,73	4
Х1	0,76	5
Х3	0,8	6
Y1	0,98	7
Y3	1,2	8
Х2	1,3	9
Y6	1,77	10
Y4	1,8	11
Y5	2,3	12

 

Отдельно для каждой выборки подсчитывается сумма рангов:

2012
Y2	0,28	1
Y1	0,98	7
Y3	1,2	8
Y6	1,77	10
Y4	1,8	11
Y5	2,3	12
		49
2013
Х5	0,56		2
Х4	0,57		3
Х6	0,73		4
Х1	0,76		5
Х3	0,8		6
Х2	1,3		9
			29

 

Критерий U* определяется по формуле

 

где: Т1 - меньшая сумма рангов в сравниваемых выборках;- число значений концентраций в выборке с суммой рангов T1;- большая сумма рангов в сравниваемых выборках;- число значений концентраций в выборке с суммой рангов T2.

При сравнении выборок 2012 и 2013 годов величина U*составляет:*= 29 - (6*(6+1)/2) = 8

В большей по объёму выборке количество данных равно 6 (m*=6).

Если число данных в большей из сравниваемых выборок m* менее или равно восьми (m*≤ 8), то рассчитывается теоретическое (критиче-ское) значение критерия uт по формуле

UT=(0,448m*-0.301) n*- 0.287 m*- 0.204

UT=(0,448*6-0.301) *6- 0.287 * 6- 0.204 = 12.4

В случае, если рассчитанное значение U*< UT, тогда выборки не подходят

Считаем только за 2013 год:

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
БПК5, мг/л	0,98	0,28	1,24	1,8	2,3	1,77
	X1	X2	X3	X4	X5	X6

 

Выбираем наибольшее среднее значение и его назначаем главным:

С(ср)=1,4 мг/л

σ =0.65; Сф*=1.4+(0.65∙2,02/√6)=2.04 мг/л

Результаты расчета приведены в таблице 4. Исходные данные и расчеты других веществ представлены в приложении

Таблица

Вещество	ПДК,мг/л	Сф/ПДК
1.ХПК	68.7	30	2.29
2.БПК5	2.04	2	1.02
3.НП	0,053	0,05	1,06
4.Фенол	0,0022	0,001	2,2
10.Марганец	0,009	0.01	0,9

 

По результатам расчета фоновой концентрации (Сф*) и сравнения полученных значений с ПДК (рыб-хоз), наблюдается превышение нормативом по следующим веществам: ХПК, БПК5,НП, Фенол, Марганец.

.2 Расчет УКИЗВ

Расчет УКИЗВ производится согласно методическим указаниям РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям». Руководствуясь данными методическими указаниями в программе Microsoft Exel составим расчётную таблицу для определения УКИЗВ. Определим расчётный комбинаторный индекс загрязненности воды за 2013 год в двух точках отбора Т13 и Т17.

Повторяемость случаев загрязненности, т.е. частота обнаружения концентраций, превышающих ПДК:

 

где - число результатов анализа по -му ингредиенту в -м створе за рассматриваемый период времени, в которых содержание или значение их превышает соответствующие ПДК;

- общее число результатов химического анализа за рассматриваемый период времени по -му ингредиенту в -м створе.

По значению повторяемости определяют характер загрязненности воды по устойчивости загрязнения. По значению повторяемости рассчитывается частный оценочный балл по повторяемости.

Среднее значение кратности превышения ПДК , рассчитанное только по результатам анализа проб, где такое превышение наблюдается. Результаты анализа проб, в которых концентрация загрязняющего вещества была ниже ПДК, в расчет не включают.

Расчет ведется по формуле

 

где - кратность превышения ПДК* по -му ингредиенту в -м результате химического анализа для -го створа.

По значениям средней кратности превышения ПДК определяют частный оценочный балл. Определение баллов проводится с применением линейной интерполяции.

Обобщенный оценочный балл по каждому ингредиенту. Он рассчитывается как произведение частных оценочных баллов по повторяемости случаев загрязненности и средней кратности превышения ПДК:

 

где - частный оценочный балл по повторяемости случаев загрязненности -м ингредиентом в -м створе за рассматриваемый период времени;

- частный оценочный балл по кратности превышения ПДК -го ингредиента в -м створе за рассматриваемый период времени.

Обобщенный оценочный балл дает возможность учесть одновременно значения наблюдаемых концентраций и частоту обнаружения случаев превышения ПДК по каждому ингредиенту.

Значение обобщенного оценочного балла по каждому ингредиенту в отдельности может колебаться для различных вод от 1 до 16. Большему его значению соответствует более высокая степень загрязненности воды.

Затем определяются комбинаторный индекс и удельный комбинаторный индекс загрязненности воды по следующим формулам:

 

где - комбинаторный индекс загрязненности воды в -м створе;

число учитываемых в оценке ингредиентов;

 

где - удельный комбинаторный индекс загрязненности воды в -м створе.

Критическим показателем загрязненности считается такой показатель, для которого 9, т.е. когда наблюдается устойчивая либо характерная загрязненность высокого или экстремально высокого уровней загрязненности и вода по своему качеству оценивается как "очень грязная" и "экстремально грязная".Для анализа состояния загрязненности используется перечень и число критических показателей загрязненности (КПЗ) воды.

Коэффициент запаса рассчитывается по формуле:

 

Результаты расчета приведены в таблице 4 и 5 Расчет УКИЗВ (по 2013 году).

Таблица 5

Год	,индекс загрязнения воды Т.17	Класс	Характеристика состояния загрязненности воды
2012	0,43	1	условно чистая
2013	0,84	1	условно чистая

 

После расчета УКИЗВ , видно, что качество воды бассейна р. Малая Нева относится к 1 классу и считается условно чистой, т.к. имеет не большое значение индекса загрязнения воды.

.3 Расчет ИЗВ

Расчет ИЗВ производился по значениям показателей, полученных в результате расчета фоновых характеристик. Методика определения ИЗВ представлена в п. 1.3. В таблице 6 представлены значения фоновых концентраций и соотношение с нормативами ПДК.

Таблица 6 Исходные данные для расчета ИЗВ

Вещество	Сф, мг/л	ПДК, мг/л	Сф/ПДК
1.ХПК	68.7	30	2.29
2.БПК5	2.04	2	1.02
3.НП	0,053	0.05	1,06
4.Фенол	0,0022	0.001	2,2
10.Марганец	0,009	0.01	0,9

 

Для расчета ИЗВ используются следующие вещества: БПК5,фенол, марганец,

ИЗВ=( 1,02+2,2+0,9)/3=1,37

Согласно классификации представленной в таблице 1, качество воды в бассейне р. Ждановка по ИЗВ относиться к III классу, следовательно воды умеренно загрязнённые.
 

Заключение

В соответствии с поставленными задачами были рассмотрены методы оценки качества природной воды и роль этой оценки при расчете антропогенной нагрузки в рамках бассейна водного объекта (НДВ).

Так же дана комплексная характеристика бассейна р.Ждановка и стадиона Петровский.

По результатам расчета фоновых концентраций, ИЗВ и УКИЗВ, можно сделать вывод, что уровень загрязненности в р. Ждановка "Низкий ", вода 1 класса «Условно чистая» по УКИЗВ и "Умеренно загрязнённый" по ИЗВ. Оценка по индивидуальным показателям показывает превышение санитарно-гигиенических нормативов по следующим ингредиентам: ХПК (в 2,29 раза); БПК5 (в 1,02 раза); Фенол (в 2,2 раз); Нефтепродукты (в 1,06 раз).

Данная работа служит первичным этапом для анализа и расчёта антропогенной нагрузки на водный бассейн р. Ждановка и дальнейшего распределения нагрузки между водопользователями.
 

Приложение1

Xn,Yn	Конц.	ранг
Х1	0,035	8
Х2	0,027	2
Х3	0,027	2
Х4	0,049	11
Х5	0,03	4,5
Х6	0,054	12
Y1	0,033	6,5
Y2	0,027	2
Y3	0,03	4,5
Y4	0,047	10
Y5	0,041	9
Y6	0,033	6,5

 

Сумма рангов по Y(2013год)= 38,5;

Сумма рангов по X(2012год)=39,5.

U*=38,5-(6∙(6+1)/2)=17,5;

z=(17,5-0,5∙6∙6-0,5)/√6∙6(6+6+1)/12= -0,16

Т.к. z попадает от -1,28 до 1,28

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
НП, мг/л	0,035	0,027	0,027	0,049	0,03	0,054
НП, мг/л	0,033	0,027	0,03	0,047	0,041	0,033
Сумма	0,068	0,054	0,057	0,096	0,071	0,087
кол-во измерений	2	2	2	2	2	2
среднее	0,034	0,027	0,0285	0,048	0,0355	0,0435

 

С(ср)=0,048мг/л

Сравниваем этот месяц с другими:

Сравниваем август с июлем:

Вещества
	июль	август
НП, мг/л	0,049	0,03
НП, мг/л	0,047	0,041

 

Назначаем ранги:

Вещества			ранг			ранг
	июль			август
НП, мг/л	0,049	Х1	4	0,03	Y1	1
НП, мг/л	0,047	Х2	3	0,041	Y2	2

 

Критерий U* определяется по формуле:

 

*=3-(2(2+1)/2)=0

Рассчитываем теоретическое (критическое) значение критерия  по формуле:

 

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Выборка не верна (т.к U*

Сравниваем июль и сентябрь:

Вещества	июль	сент
НП, мг/л	0,049	0,054
НП, мг/л	0,047	0,033

 

Назначаем ранги:

Вещества			ранг			ранг
	июль			сент
НП, мг/л	0,049	Х1	3	0,054	Y1	4
НП, мг/л	0,047	Х2	2	0,033	Y2	1

 

 

*=5-(2(2+1)/2)=2

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Сравниваем июль с июнем:

Вещества
	июль	июнь
НП, мг/л	0,049	0,027
НП, мг/л	0,047	0,03

 

Назначаем ранги:

Вещества			ранг			ранг
	июль			июнь
НП, мг/л	0,049	Х1	4	0,027	Y1	1
НП, мг/л	0,047	Х2	3	0,03	Y2	2

 

 

*=3-(2(2+1)/2)=0

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Выборка не верна (т.к U*

Сравниваем июль с маем:

Вещества
	июль	май
НП, мг/л	0,049	0,027
НП, мг/л	0,047	0,027

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг
	июль			май
НП, мг/л	0,049	Х1	4	0,027	Y1	1,5
НП, мг/л	0,047	Х2	3	0,027	Y2	1,5

 

 

*=3-(2(2+1)/2)=0

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Выборка не верна (т.к U*

Сравниваем июль с апрелем :

Вещества
	июль	апрель
НП, мг/л	0,049	0,035
НП, мг/л	0,047	0,033

 

Назначаем ранги.

Вещества			ранг			ранг
	июль			апрель
НП, мг/л	0,049	Х1	4	0,035	Y1
НП, мг/л	0,047	Х2	3	0,033	Y2	1

 

 

*=3-(2(2+1)/2)=0

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Выборка не верна (т.к U*

Общая таблица:

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
НП, мг/л	0,035	0,027	0,027	0,049	0,03	0,054
НП, мг/л	0,033	0,027	0,03	0,047	0,041	0,033

 

Рассчитываем среднеквадратическое отклонение, определяемое для анализируемого ряда значений концентрации вещества по формуле:

 

- i-тое значение концентраций в этой водной массе;- число значений Сф, взятых для определения .

σ = 0,009

Находим, что фоновая концентрация составляет:

 

где: Сф(ср) - средняя концентрация вещества в рассматриваемой градации

 - среднее квадратичное отклонение концентрации;- коэффициент Стьюдента при p = 0,95, определяемый по таблице;- число данных в градации.=1,8

С*ф=0,048+0,009∙1,8/√12=0,053 мг/дм

ХПК: Исходные данные по ХПК

Xn,Yn	Конц.	ранг
Х1	52	6
Х2	13	1,5
Х3	20	4
Х4	26	5
Х5	17	3
Х6	13	1,5
Y1	68	11
Y2	57	8
Y3	64	10
Y4	75	12
Y5	59	9
Y6	53	7

 

Сумма рангов по Y(2013год)= 57;

Сумма рангов по X(2012год)=22.

U*=22-(6∙(6+1)/2)=1;т=(0,448*6-0,301)*6-0,287*6-0,204=12,4

U*

Следовательно, расчет фона ведем по 2013 году.

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
ХПК, мг/л	68	57	64	75	59	53
	х1	х2	х3	х4	х5	х6

 

σ =7,32; Сф*=62,7+(7,32∙2,02/√6)=68,7 мг/л

Фенол:

Исходные данные по фенолу в приложении 2.

Из результатов наблюдений исключают непоказательные экстремальные значения.(Y5=0,02 Y9=0,05)

Xn,Yn	Конц.	ранг
Х1	0,0005	4,5
Х2	0,0005	4,5
Х3	0,00061	12
Х4	0,0005	4,5
Х5	0,0031	10
Х6	0,0005	4,5
Y1	0,0005	4,5
Y2	0,0005	4,5
Y3	0,0005	4,5
Y4	0,0032	11
Y5	0,0005	4,5
Y6	0,0022	9

 

Сумма рангов по Y(2012год)=40;

Сумма рангов по X(2013год)=38.*= 38 - (6∙(6+1)/2) = 17; z=(17-0,5∙6∙6-0,5)/√6∙6(6+6+1)/12= -0,74

Т.к. z попадает от -1,28 до 1,28

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005	0,0061	0,0005	0,0031	0,0005
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005	0,0005	0,0032	0,0005	0,0022
Сумма	0,001	0,001	0,0066	0,0037	0,0036	0,0027
кол-во измерений	2	2	2	2	2	2
среднее	0,0005	0,0005	0,0033	0,00185	0,0018	0,00135

 

С(ср)=0,00185мг/л

Сравниваем этот месяц с другими:
 

Сравниваем август с июлем:

Вещества
	июль	август
Фенол, мг/л	0,0005	0,0031
Фенол, мг/л	0,0032	0,0005

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг
	август			июль
Фенол, мг/л	0,0031	Х1	3	0,0005	Y1	1,5
Фенол, мг/л	0,0005	Х2	1,5	0,0032	Y2	4

 

Критерий U* определяется по формуле:

 

*=4,5-(2(2+1)/2)=1,5

Рассчитываем теоретическое (критическое) значение критерия :

 

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Сравниваем июль и сентябрь:

Вещества	июль	сент
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005
Фенол, мг/л	0,0032	0,0022

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг
	июль			сент
Фенол, мг/л	0,0005	Х1	1,5	0,0005	Y1	1,5
Фенол, мг/л	0,0032	Х2	4	0,0022	Y2	3

 

*=4,5-(2(2+1)/2)=1,5

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Сравниваем июль с июнем:

Вещества
	июль	июнь
Фенол, мг/л	0,0005	0,0061
Фенол, мг/л	0,0032	0,0005

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг
	июль			июнь
Фенол, мг/л	0,0005	Х1	1,5	0,0061	Y1	4
Фенол, мг/л	0,0032	Х2	3	0,0005	Y2	1,5

 

 

*=4,5-(2(2+1)/2)=1,5

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Сравниваем июль с маем:

Вещества
	июль	май
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005
Фенол, мг/л	0,0032	0,0005

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг
	июль			май
Фенол, мг/л	0,0005	Х1	2	0,0005	Y1	2
Фенол, мг/л	0,0032	Х2	4	0,0005	Y2	2

 

*=4-(2(2+1)/2)=1

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Сравниваем июль с апрелем:

Вещества
	июль	апрель
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005
Фенол, мг/л	0,0032	0,0005

 

Назначаем ранги

Вещества			ранг			ранг			апрель
Фенол, мг/л	0,0005	Х1	2	0,0005	Y1	2
Фенол, мг/л	0,0032	Х2	4	0,0005	Y2	2

 

 

*=4-(2(2+1)/2)=1

т=(0,448*2-0,301)*2-0,287*2-0,204=0,412

Различия между выборками незначительны (т.к U*>Uт)

Общая таблица:

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005	0,0061	0,0005	0,0031	0,0005
Фенол, мг/л	0,0005	0,0005	0,0005	0,0032	0,0005	0,0022

 

Рассчитываем среднеквадратическое отклонение, определяемое для анализируемого ряда значений концентрации вещества по формуле:

 

- i-тое значение концентраций в этой водной массе;- число значений Сф, взятых для определения .

σ = 0,0017

Находим, что фоновая концентрация составляет:

 

где: Сф(ср) - средняя концентрация вещества в рассматриваемой градации, определяемая по формуле:

 - среднее квадратичное отклонение концентрации;- коэффициент Стьюдента при p = 0,95, определяемый по таблице;- число данных в градации.=1,8

С*ф=0,00155+0,0017∙0,8/√12= 0,0022мг/дм3

Марганец:

Исходные данные по марганцу в приложении 2.

Из результатов наблюдений исключают непоказательные экстремальные значения.

Xn,Yn	Конц.	ранг
Х1	0,006	7,5
Х2	0,0071	10
Х3	0,006	7,5
Х4	0,0107	12
Х5	0,004	3
Х6	0,0038	1
Y1	0,005	5
Y2	0,0068	9
Y3	0,0072	11
Y4	0,0054	6
Y5	0,0048	4
Y6	0,0039	2

 

Сумма рангов по Y(2013год)= 158;

Сумма рангов по X(2012год)=37.

U*= 37- (6∙(6+1)/2) =16 ; z=(16-0,5∙6∙6-0,5)/√6∙6(6+6+1)/12= -0,4

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
Марганец, мг/л	0,006	0,0071	0,006	0,0107	0,004	0,0038
Марганец, мг/л	0,005	0,0068	0,0072	0,0054	0,0048	0,0039
Сумма	0,011	0,0139	0,0132	0,0161	0,0088	0,0077
кол-во измерений	2	2	2	2	2	2
среднее	0,0055	0,00695	0,0066	0,00805	0,0044	0,00385

 

С(ср)=0,00805 мг/л

Сравниваем июль с другими месяцами:

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
Марганец, мг/л	0,006	0,0071	0,006	0,0107	0,004	0,0038
Марганец, мг/л	0,005	0,0068	0,0072	0,0054	0,0048	0,0039

 

Назначаем ранги:

Вещества			ранг			ранг
	июль			август
Марг.мг/л	0,0107	Х1	4	0,004	Y1	1
Марг.мг/л	0,0054	Х2	3	0,0048	Y2	2
Вещества			ранг			ранг
	июль			сент
Марг.мг/л	0,0107	Х1	4	0,0038	Y1	1
Марг.мг/л	0,0054	Х2	3	0,0039	Y2	2
Вещества			ранг			ранг
	июль			апрель
Марг.,мг/л	0,0107	Х1	4	0,006	Y1	3
Марг.,мг/л	0,0054	Х2	2	0,005	Y2	1
Вещества			ранг			ранг
	июль			май
Марг.,мг/л	0,0107	Х1	4	0,0071	Y1	3
Марг.,мг/л	0,0054	Х2	1	0,0068	Y2	2
Вещества			ранг			ранг
	июль			июнь
Марг.,мг/л	0,0107	Х1	4	0,006	Y1	2
Марг.,мг/л	0,0054	Х2	1	0,0072	Y2	3

 

Различия между выборками по всем месяцам незначительны (т.к U*>Uт).

Общая таблица:

Вещества	апрель	май	июнь	июль	август	сент
Марганец, мг/л	0,006	0,0071	0,006	0,0107	0,004	0,0038
Марганец, мг/л	0,005	0,0068	0,0072	0,0054	0,0048	0,0039

σ = 0,0019 ; С*ф=0,00805+0,0019∙1,8/√12=0,009мг/дм3

Предельные значения:

n	Iн
3	1,150
4	1,460
5	1,670
6	1,820
7	1,940
8	2,030
9	2,110
10	2,180
11	2,230
12	2,290
13	2,330
14	2,370
15	2,410
16	2,440
17	2,480
18	2,500
19	2,530
20	2,560

 

Приложение 2

Значения коэффициента Стьюдента:

n-1	TSt
5	2,02
6	1,94
7	1,90
8	1,86
9	1,83
10	1,81
11	1,80
12	1,78
13	1,77
14	1,76
15	1,75
16	1,75
17	1,74
18
19	1,73
20	1,72
21	1,72
22	1,72
23	1,71
24	1,71

 

Повторяемость, %	Характеристика загрязненности воды	Частный оценочный балл по повторяемости	Доля частного оценочного балла, приходящаяся на 1% повторяемости
[1*; 10)	Единичная	[1; 2)	0,11
[10; 30)	Неустойчивая	[2; 3)	0,05
[30; 50)	Устойчивая	[3; 4)	0,05
[50; 100)	Характерная	4	-
* При значениях повторяемости меньше единицы принимаем =0.

 

Приложение 3

Кратность превышения ПДК	Характеристика уровня загрязненности	Частный оценочный балл по кратности превышения ПДК	Доля частного оценочного балла, приходящаяся на единицу кратности превышения ПДК
(1; 2)	Низкий	[1; 2)	1,00
[2; 10)*	Средний	[2; 3)	0,125
[10; 50)**	Высокий	[3; 4)	0,025
[50;]	Экстремально высокий	4	0,025