Українська  English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Водное хозяйство является составной частью экономики. Главная его задача – обеспечить потребителей водой в необходимом количестве и необходимого качества. В условиях маловодного климата Донецкой степи стратегически важное значение имеет водоснабжение населения и предприятий. Основой водного хозяйства являются ресурсы поверхностных и подземных вод. Их рациональное использование и охрана от загрязнения и истощения регулируется законодательством и обуславливает управление водными ресурсами как единым механизмом. Особенное значение имеет проблема рационального использования и охраны водных ресурсов в условиях маловодного региона Донецкой Народной Республики. Все воды (водные объекты) на территории ДНР являются достоянием народа и могут передаваться только в пользование. Водоемы имеют большое значение не только для жизнеобеспечения населения, промышленности, сельского хозяйства, но и для отдыха, туризма, спорта. В условиях антропогенных нагрузок на природную среду существует необходимость разработки и соблюдения правил пользования водными ресурсами, рационального их использования и экологически направленной защиты. Предметом данной работы являются поверхностные воды г.Донецка. Целью работы является: исследовать состояние и проблемы поверхностных вод, рассмотреть перспективы решения данных проблем. Задачи работы: о характеризировать особенности водных ресурсов региона; изучить использование водных ресурсов в г.Донецке; изучить проблему загрязнения воды; рассмотреть основные направления по улучшению состояния водных ресурсов. Для написания работы использовались такие методы: литературный; картографический; статистический; сравнительный; программно-целевой. В данной работе использовались многочисленные источники: учебники и учебные пособия; статистические материалы; книги-справочники; буклеты; Интернет - сайты.

1. Состояния и рациональное использование водных ресурсов на территории г. Донецка

Все водные объекты г. Донецка и временно присоединенных территорий являются объектами общегосударственного значения. По территории города Донецка и временно присоединенным территориям проходит водораздел бассейна Днепра и бассейна рек Приазовья. Из 120 водных объектов города и временно присоединенных территорий следует выделить 8 водохранилищ и 112 прудов. Общая площадь водоемов составляет 864,7 га, объем водных ресурсов – 28,1 млн. куб. м. Кальмиус – основная река, которая протекает через центр города по пяти районам: Киевскому, Ворошиловскому, Калининскому, Ленинскому и Буденновскому. Ее притоками в пределах городской черты являются балки Широкая, Богодухова, Дурная, Игнатьевская, балки без названия. На реке Кальмиус в пределах Киевского и Ворошиловского районов располагается два водохранилища – Кальмиусское и Нижне-Кальмиусское. В пределах г. Моспино в Пролетарском районе протекает р. Грузская – левый приток р. Кальмиус. Северо-западная часть города рассечена балками и реками Осыковая и Лозовая (бассейн р. Волчья). Водные ресурсы рек и балок г. Донецка представлены: естественным, незарегулированным поверхностным стоком, формирующимся за счет атмосферных осадков и дренирования подземных вод; сточными и шахтными водами; зарегулированным стоком – прудами и водохранилищами. Основными потребителями водных ресурсов являются шахты и предприятия г. Донецка. На государственном учете в г. Донецке в текущем году зарегистрировано 104 специальных водопользователя. В 2019 году общий объем сброшенных в поверхностные водные объекты сточных вод составил 103,5 млн. куб. м, из них недостаточно очищенных – 41,1 млн. куб. м или 40 % валового сброса. Из-за высокой антропогенной и техногенной нагрузки в течение длительного времени многие водные объекты города предельно обмелели, имеют значительный уровень бактериального и химического загрязнения. Контроль качества воды в них показывает, что при различных фазах гидрологического режима концентрации загрязняющих веществ практически не меняются, что говорит о потере самоочищающей способности водных объектов. Основными субъектами сброса недостаточно очищенных сточных вод в водные объекты на территории г. Донецка являются действующие предприятия угольной промышленности: ГП «Донецкая угольная энергетическая компания» (шахта им. Челюскинцев, шахта им. Скочинского – работают на добычу угля, шахта 17-17 бис, шахта Абакумова, шахта Лидиевка – работают в режиме водоотлива) и ГП «Шахта им. Засядько», а также РП «Донбассуглереструктуризация», в которую входит в том числе и «Донецкая дирекция по исполнению проектов ликвидации и подготовке шахт к ликвидации» (шахта им. М. Горького, шахта № 9 Капитальная, шахта Заперевальная № 2). Результаты исследования качества воды, выполненные субъектами экологического мониторинга, указывают на отклонения показателей качества воды от принятых санитарных нормативов охраны поверхностных вод от загрязнения по сульфатам, взвешенным веществам, солесодержанию и нефтепродуктам. В летний период наблюдается превышение действующих норм по биохимическому потреблению кислорода и обогащению вод минеральными формами азота, что указывает на повышенное содержание легкоокисляемых органических веществ в воде поверхностных водоемов и значительную долю сбросов шахтных вод. Качество сбрасываемых шахтных вод оценивается согласно нормативам состава и свойств воды, предусмотренным санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения СанПиН 4630-88 для поверхностных водных объектов культурно-бытового водопользования. Отклонения показателей качества шахтной воды, сбрасываемой в водные объекты, в основном, отмечаются по сухому остатку, хлоридам, сульфатам. Данные вещества, согласно санитарной классификации, отнесены к 4 классу опасности – умеренно опасные вещества. Вода в поверхностных водных объектах, расположенных на территории г. Донецка, не отвечает нормативам качества воды для водных объектов хозяйственно-питьевого назначения, и соответственно, не используется для питьевого водоснабжения. По результатам лабораторных исследований, качество воды водоемов не соответствует санитарным нормам для купания. Однако в городе имеются водоемы, которые в летний период стихийно используются населением для отдыха и купания. Основные источники загрязнения водоемов г. Донецка: сброс сточных вод от промышленных предприятий с наличием неэффективной системы очистки; сброс шахтных вод; утечки канализационных коллекторов; стихийные свалки твердых бытовых отходов, устройство огородов в границах прибрежных защитных полос водоемов; ливневые/поверхностные стоки с городских территорий.

2. Содержание ртути в водных объектах г. Донецка

Ртуть в очень малых количествах присутствует в поверхностных природных водах, основным ее хранилищем в водных системах являются донные отложения. На нахождение в водной среде той или иной формы ртути влияют кислотность водной среды и ее окислительный потенциал. В водах ртуть мигрирует в двух основных фазовых состояниях – в растворе вод (растворенные формы) и в составе взвеси (взвешенные формы). В свою очередь, в растворе вод она может находиться в виде двухвалентного иона, гидроксида ртути, комплексных соединений (с хлором, органическим веществом и др.). Среди соединений Hg (II), по своему экологическому и токсикологическому значению особая роль принадлежит ртутьорганическим соединениям. Важнейшими аккумуляторами ртути, особенно в условиях загрязнения, являются взвесь и донные отложения водных объектов. Наиболее высокими концентрациями ртути характеризуются техногенные илы, активно накапливающиеся в реках и водоемах, куда поступают сточные воды промышленности. Уровни содержания ртути в них достигают 100-300 мг/кг и больше (при фоне до 0,1 мг/кг). Известны случаи, когда количество ртути, поступившей со сточными водами и накопившееся в таких илах, составляло десятки и сотни тонн. Нормальное функционирование таких рек и водоемов, их практическое использование возможно только при удалении загрязненных отложений. Использование загрязненных ртутью вод для орошения сельскохозяйственных угодий приводило к ее накоплению в сельхозпродукции до уровней, превышающих ПДК. Наличие ртути в поверхностных водных объектах г. Донецка обусловлено в большей степени техногенным поступлением этого элемента. Химический состав речных вод находится в прямой зависимости не только от химического состава поверхностного стока и подземных вод, но и от химического состава и количества сбрасываемых вод. Значительный вклад вносят сточные воды угольных предприятий (шахтные воды). Содержание ртути в шахтных водах обусловлено их количеством в подземных водах угленосных отложений и процессами, связанными с миграцией этого элемента из горных пород в шахтные воды. При определенных условиях ртуть может накапливаться в поверхностных и грунтовых водах в количествах, не позволяющих использовать их в народном хозяйстве, зачастую отрицательно влияя на водоемы хозяйственно-питьевого и рыбохозяйственного назначения.

3. Методы химического анализа

3.1 Определение содержания растворенных газов в воде

Количество кислорода, растворенного в воде, имеет большое значение для оценки состояния водоема. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести: процесс абсорбции кислорода из атмосферы; выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза; поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом. Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта, ее скорость повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Фотосинтетическое выделение кислорода прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном происходит тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше питательных веществ в воде. Содержание растворенного кислорода подвержено сезонным и суточным колебаниям. Его снижение указывает на резкое изменение биологических процессов в водоемах, а также на загрязнение водоемов. Метод основан на способности гидрата закиси марганца окисляться в щелочной среде в соединения высшей валентности, количественно связывая растворенный в воде кислород, и затем снова переходить в кислой среде в двухвалентные соединения, окисляя при этом эквивалентное (связанному кислороду) количество йода. Выделившийся при этом йод определяется титрованием тиосульфатом.

3.2 Определение железа в поверхностных водах

Железо постоянно присутствует в поверхностных и подземных водах; концентрация его в этих водах зависит от геологического строения и гидрологических условий бассейна. Высокое содержание железа в поверхностных водах указывает на загрязнение их шахтными или промышленными сточными водами, особенно водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности, с сельскохозяйственными стоками. Соединения железа не обладают выраженными токсичными свойствами, но ухудшают качество воды, придавая ей при концентрации более 0,3 мг/дм3 неприятный железистый привкус. После стирки в такой воде на тканях появляются ржавые пятна. Такие же пятна появляются на посуде, в раковине и в ваннах. Допустимая концентрация железа в питьевой воде составляет 0,3 мг/дм3. Содержание общего железа в воде определяют фотоколориметрически на основании реакции ионов Fe3+ с роданид-ионом, сульфосалициловой кислотой или о-фенантролином. Колориметрический анализ железа с сульфосалициловой кислотой основан на реакции сульфосалициловой кислоты с солями железа в щелочной среде с образованием желтого комплекса железа. Этим способом можно установить 0,1 – 10 мг/дм3, железа с точностью 0,1 мг/дм3. При реакции о-фенантролина с ионами железа (III) в области рН от 3 до 9 образуется красно-фиолетовое комплексное соединение. Прямое определение возможно при содержании железа 0,05 – 2 мг в 1 дм3 воды, при этом не требуется предварительного консервирования пробы.

3.3 Определение концентрации ионов водорода (рН)

Потенциометрический (электрометрический) метод определения величины pH воды со стеклянным электродом более универсален и точен. Большинство серийных рН-метров позволяет производить измерения с точностью 0,05—0,02 единицы pH. Он пригоден для анализа вод с широким диапазоном минерализации и содержащих окрашенные и взвешенные вещества. Метод основан на измерении разности потенциалов, возникающих на границах между внешней поверхностью стеклянной мембраны электрода и исследуемым раствором, с одной стороны, и 27 внутренней поверхностью мембраны и стандартным раствором кислоты, с другой. Так как внутренний стандартный раствор стеклянного электрода имеет постоянную активность ионов водорода, потенциал на внутренней поверхности мембраны не изменяется и измеряемая разность потенциалов определяется потенциалом, возникающим на границе внешней поверхности электрода и исследуемого раствора. Измерения производят относительно потенциала другого, электрода, называемого электродом сравнения. В качестве последнего. выбирают такой электрод, потенциал которого практически не зависит от активности ионов водорода, например, каломельный, хлорсеребряный. Электродвижущая сила, возникающая в измерительных ячейках, составленных из индикаторного (стеклянного) электрода, электродов сравнения (каломельного, хлорсеребряного) - исследуемого раствора и растворов с постоянной активностью водородных ионов является функцией активности ионов водорода (pH) в исследуемом растворе (и температуры). Содержание в поверхностных водах. Величина концентрации ионов водорода (рН) в речных водах обычно колеблется в пределах 6,5-6,0, океане 7,9-8,3 рН. рН воды шахт и рудников достигает иногда единицы, а содовых озер и термальных источников десяти. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина рН для большинства речных вод составляет 6,8-7,4, летом 7,4-8,2.

3.4 Определение физических показателей качества воды

Физическими показателями качества воды являются ее температура, запах и вкус, мутность, прозрачность, цветность. Температура воды Температура воды зависит от местоположения источника, времени года, температуры тех грунтов, с которыми она соприкасается. Температура поверхностных вод подвержена существенным колебаниям, в то время как на водах подземных источников сезонные колебания температур отражаются мало. Наиболее благоприятная температура питьевой воды находится в интервале 7 – 12°С, она имеет наиболее приятный и освежающий вкус. Вода с высокой температурой содержит в себе мало растворенных газов, поэтому она плохо утоляет жажду и неприятна на вкус. Температура определяется исключительно в момент отбора проб ртутным термометром с ценой деления 0,1-0,5°С, который опускают на заданную глубину и выдерживают в течение 3-10 мин. Запах и вкус Запах и вкус природных вод зависят от температуры воды, растворимых в воде газов и химического состава примесей. Запах воды определяется летучими пахнущими веществами. Большую роль в формировании запаха и привкуса природных вод играет жизнедеятельность гидробионтов, особенно биохимическое разложение органических веществ микроорганизмами, выделение различных специфических органических соединений некоторыми водорослями и микроорганизмами, особенно при массовом их развитии, например, при цветении водоема, природа химических компонентов, поступающих в данный водоем в результате естественных причин или со сточными водами предприятий. По характеру запахи делятся на две группы: запахи естественного происхождения, причиной которых являются живущие и отмершие в воде организмы, окружающие почвы, загнивающие растительные остатки и т.д. Определение таким запахам дают в соответствии с классификацией запахи искусственного происхождения, вызываемые примесями некоторых промышленных сточных вод, реагентами для обработки водопроводной воды и т.д. Эти запахи получают название по соответствующему веществу: фенольный, бензиновый, хлорный и др. Различают четыре виды вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый. Остальные виды вкусовых ощущений называют привкусами. Причиной привкуса воды может быть присутствие в ней сероводорода, нефтепродуктов, в частности, фенола, некоторых солей. Так, соли железа (II) и марганца (II) придают воде железистый вкус, сульфат кальция –вяжущий, сульфат магния – горький, хлорид натрия – соленый вкус. Характер и интенсивность запаха и вкуса воды определяют органолептически: дают экспертную качественную характеристику и оценивают интенсивность в баллах по пятибалльной системе. Цветность воды Чистая вода в тонких слоях бесцветна. В толстом слое она имеет голубоватый оттенок. Иные оттенки свидетельствуют о наличии в воде различных растворенных и взвешенных примесей. Цвет природных вод открытых водоемов чаще всего обусловливается наличием гуминовых веществ, окрашивающих воду в различные оттенки желтого и бурого цвета. Количество этих веществ зависит от геологических условий, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Коллоидные железистые соединения придают воде оттенки от желтоватых до зеленых. При попадании в воду отходов различных производств ее цвет может изменяться в зависимости от цвета загрязняющих веществ. Цветность определяют колориметрически или фотометрически, сравнивая цвет исследуемой воды с эталонной шкалой, имитирующей окраску природных вод. Для этого используют платино-кобальтовую или дихромато-кобальтовую шкалу. Результаты выражают в условных единицах – градусах цветности. Цветность природных вод варьирует от нескольких единиц до нескольких тысяч градусов. Прозрачность и мутность Прозрачность (или светопропускание) и мутность воды являются физической характеристикой воды, зависящей от присутствия в воде окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различить на белой бумаге стандартный шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). При регулярном контроле работы водоподготовительных станций и при определении качества воды в водопроводной сети прозрачность воды определяется по методу креста. Результаты выражают в сантиметрах с указанием способа измерения. При содержании в воде взвешенных веществ более 3 мг/дм3 находят величину, обратную прозрачности, – мутность воды. Мутность воды устанавливают, сравнивая мутность исследуемой воды со стандартами, и выражают в мг/дм3. Определение прозрачности (мутности) воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Повышение мутности воды может быть обусловлено наличием в ней гуминовых веществ, коллоидных соединений железа, взвешенных и окрашенных веществ, являющихся отходами производства, а также массовым развитием водорослей, что характерно для загрязненных и атрофированных водоемов.

3.5 Определение тяжелых металлов

Тяжелые металлы выделяются из общей группы металлов по специфической вредности для живых организмов. Понятие «тяжелые металлы» не относится к строго определенным. Разные авторы в составе группы тяжелых металлов указывают разные химические элементы. В экологических публикациях в эту группу включают около 40 элементов с атомной массой более 50 атомных единиц. Н.Ф. Реймерс относит к тяжелым металлы с плотностью более 8 г/см3, выделяя при этом подгруппу благородных металлов. Таким образом, к собственно «тяжелым» отнесены медь, никель, кадмий, кобальт, висмут, ртуть, свинец. Группа специалистов, работающая под патронажем Европейской экономической комиссии ООН и занимающаяся мониторингом выбросов в окружающую природную среду тяжелых металлов, включает в эту группу также цинк, мышьяк, селен, сурьму.

3.6 Определение хлоридов и сульфатов

Концентрация хлоридов в водоемах - источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л. В поверхностных водах количество хлоридов зависит от характера пород, слагающих бассейны, и варьирует в значительных пределах - от десятых долей до 1000 миллиграммов на литр. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующим с изменением общей минерализации воды. Принцип метода. Хлориды определяют титрованием пробы анализируемой воды нитратом серебра в присутствии хромата калия как индикатора. Нитрат серебра дает с хлорид - ионами белый осадок, а с хроматом калия - кирпичнокрасный осадок хромата серебра. Из образовавшихся осадков меньшей растворимостью обладает хлорид серебра. Поэтому, лишь после того, как хлорид - ионы будут связаны, начинается образование красного хромата серебра. Появление оранжево-бурой окраски свидетельствует о конце реакции. Титрование можно проводить в нейтральной или слабо¬щелочной среде. Если pH исследуемой пробы меньше 7, анализируемую воду нейтрализуют 0,01 М раствором гидрокарбоната натрия, а если больше - 0,01 М раствором серной кислоты. Контроль за pH ведут с помощью универсальной лакмусовой бумажки. Выполнение измерений массовой концентрации сульфатов титриметрическим методом основано на образовании труднорастворимого сульфата бария при прибавлении раствора хлорида бария к анализируемой воде. После практически полного осаждения сульфатов избыток ионов бария реагирует с индикатором с образованием комплексного соединения. При этом окраска раствора изменяется от сине-фиолетовой (фиолетовой) до голубой. Для уменьшения растворимости осадка сульфата бария титрование проводят в водно-спиртовой или водно-ацетоновой среде. Уравнения реакций напишите самостоятельно. Диапазон измерений 30-300 мг

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВОДЫ

Гидрохимический контроль за качеством воды состоит из системы контроля и наблюдений: за химическим составом воды водоемов и водотоков бассейна; поступающими атмосферными осадками; антропогенными источниками загрязнения. Сеть гидрохимических наблюдений создается с учетом сбросов сточных вод, а также видов водопользования. Состав и объем гидрохимических наблюдений определяется требованиями, предъявляемыми органами Государственного управления и надзора и основными водопользователями. При этом обычно определяются: минерализация; содержание кислорода; биологическое потребление кислорода (БПК); химическое потребление кислорода (ХПК); содержание основных ионов, биогенных веществ, нефтепродуктов, детергентов, фенолов, пестицидов, тяжелых металлов. Определяются также физические параметры: цветность, температура.

4.1 Результат гидрохимического анализа поверхностных вод

Рисунок 1

ВЫВОДЫ

В результате химического анализа мы выяснили, что показатель сульфатов превышает допустимую концентрацию. Являются показателем загрязнения поверхностных вод производственными сточными водами и подземных вод водами вышележащих водоносных горизонтов. Атмосферная двуокись серы (SO2), образующаяся при сгорании топлива и выделяющаяся в процессах обжига в металлургии, может вносить вклад в содержание сульфатов в поверхностных водах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Другов, Ю. С. Анализ загрязненной воды: практическое руководство / Ю. С. Другов, А. А. Родин. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 678 с.

2. Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши.- Л.,Гидрометеоиздат, 1973.- 268с.

3. Семенов А.Д. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши.- Л., Гидрометеоиздат, 1977.- 541с.

4. Евдокимов, С.А. Обобщающие показатели качества поверхностных вод/ С.А. Евдокимов // Водные ресурсы, №2, 1990. С. 109-115.

5. Методические основы оценки антропогенного влияния на качество поверхностных вод / Под ред. А.В. Караушева. Л.:Гидрометеоиздат. - 1981. - 176 с.

6. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод. Дата введения 2001-01-01.

7. Петросян В. С. Загрязнение ртутью: причины и последствия / В. С. Петросян // Экология и промышленность, 1999, № 12. C. 34–38

8. Рамамурти, С. Е. Тяжелые металлы в природных водах / С. Е. Рамамурти. – М.: Мир, 1987. – 286 с.