Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. Литературный обзор 8
1.1. Экологический мониторинг водных объектов 8
1.1.1 Классификация и виды водного мониторинга 9
1.1.2. Структура государственного экологического мониторинга в
России *
1.2. Формирование состава природных вод 12
Состав и показатели качества природных вод 12
Источники воздействия на водный объект 17
Изменение качества воды реки Москвы 24
Нормативно - методическое обеспечение, регламентирующее
29
качество водной среды
1.3. Методы определения загрязняющих веществ в системе
34
экологического мониторинга -^
Контроль загрязнения поверхностных водных объектов 34
Методы, применяемые для анализа различных показателей в
водной среде и
1.4. Методы улучшения экологических и санитарно-гигиенических
46
параметров водной среды и
1.4.1. Основные методы очистки сточных вод пред сбросом в водные
объекты
1.4.2. Озонирование как эффективный метод очистки 48
Зарубежный опыт применения различных способов озонирования
Отечественный опыт применения озонирования для очистки во-
да 52
1.4.3. Мероприятия по улучшению экологической ситуации на водном
объекте
2. Объект и методы его исследования 57
2.1, Объект исследования 57
Характеристика исследуемого объекта 57
Пункты наблюдения и определяемые параметры среды 60
2.2. Методология исследования 64
Технология отбора проб природных вод 64
Спектрофотометрический метод анализа 65
Определение химической потребности в кислороде (ХПК) 69
Использование тест-систем для экспресс мониторинга водного объекта
Кондуктометрические измерения 75
Анализ загрязнений воды методом газовой хроматографии 76
3. Разработка экспресс - метода с использованием газовой хрома
тографии ''
3.1. Разработка методики интегральной характеристики органиче
ских примесей газохроматографическим методом ''
3.1.1. Аппаратура. Реагенты. Подготовка к анализу 79
Выбор модели хроматографа 79
Определение технологических параметров хроматографирова-ния 82
Выбор типа сорбента и колонки 83
3.1.2. Экспериментальный физико-химический поиск оптимальных
86
условии
Определение рабочих режимов хроматографа 87
Определение градуировочных коэффициентов 89
3.1.3. Обработка результатов измерений 94
3.2. Проведение корреляции интегрального значения суммы органи
ческих соединений (С8 - С\2) с ХПК и БПК
4. Анализ полученных результатов исследований 96
Результаты проведенных эколого-химических исследований 96
Анализ полученных данных, с определением коэффициента ан-
тропогенной нагрузки
5. Применение экспресс - метода определения ХПК для оперативного контроля процесса очистки сточных вод от техногенных
, - 111
органических загрязнении в озонофлотационнои установке
5.1. Принцип работы озоно-флотационной установки 1И
ВЫВОДЫ 120
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 122
ПРИЛОЖЕНИЯ 134
Введение к работе
Актуальность темы
Органические соединения, попадающие в процессе хозяйственной деятельности человека в окружающую среду, загрязняют водоемы, влияют на кислородный баланс воды и поведение токсичных соединений в экосистемах. Контроль их содержания в водном объекте является одной из приоритетных задач экологического мониторинга.
Проведение экологических исследований водных экосистем с использованием современных методов анализа часто связано с необходимостью предварительной пробоподготовки, использованием дорогостоящих реактивов и привлечением высококвалифицированного персонала и, что особенно существенно, с большой длительностью анализов проводимых в лабораторных условиях. Высокие требования, предъявляемые к обеспечению быстрого получения результатов, являются одной из главных особенностей экологического мониторинга. В связи с этим, разработка метода экспресс - оценки общей органической загрязненности водоема для проведения анализа непосредственно на месте отбора пробы без предварительной пробоподготовки является актуальной проблемой.
Другим важнейшим элементом системы экомониторинга является эффективная обработка данных с целью существенного сокращения времени необходимого для принятия природоохранных решений.
Работа проводилась в плане научных исследований Московского государственного индустриального университета, кафедры «Основ экологии» МГОУ и ФГУП НИИ «Синтез» с КБ совместно с ООО «Микросенсорная техника» и МЭИ (ТУ).
Цель и задачи работы Цель работы - разработка экспресс- метода оценки суммы органических соединений для целей экологического и технологического мониторинга.
Гипотеза исследования - применение экспресс - метода анализа без предварительной пробоподготовки для экологического и технологического мониторинга позволит повысить эффективность и оперативность принятия природоохранных решений. Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:
обосновать возможность использования полосы (С8 - С12) при проведении хроматографического анализа для оценки суммарной органической загрязненности природных и сточных вод;
разработать методику экспресс-анализа оценки суммы органических соединений (С8 - С12) природных и сточных вод без предварительной пробоподготовки;
-показать эффективность применения разработанной экспресс - методики для целей экологического и технологического мониторинга;
-выбрать статистическую методику обработки результатов исследования водного объекта и показать возможность её применения на примере р. Москвы. Научная новизна:
Обоснована возможность использования полосы (С8 -Сіг) при проведении хроматографического анализа для оценки суммарной органической загрязненности сточных и природных вод.
Разработана методика выполнения измерений суммы органических соединений (Cg - С12) в природных и сточных водах газохроматографическим методом, позволяющая проводить анализ непосредственно на месте отбора проб в течение короткого времени (10 мин.) без предварительной пробоподготовки. Показана эффективность применения методики, на примере р. Москвы и сточных вод, очищенных с помощью озонофлотационной установки. Установлена корреляция значения суммы органических (С8 - С^) с ХПК; коэффициент корреляции-0,95.
Выбранная методика статистической обработки результатов экологических исследований позволяет достоверно и быстро выявлять изменения, происходящие в экосистеме под влиянием различных факторов. Практическая значимость:
К настоящему времени методика выполнения измерений суммы органических соединений (Cg-Ci2) в сточных и природных водах газохроматографиче-ским методом внедрена в ФГУП НИИ «Синтез» с КБ, а также имеются 3 положительных заключения от предприятий, где разработанная методика проходит производственные испытания с целью последующего внедрения.
Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается экспериментальными данными, полученными с использованием апробированных методик, современного оборудования и средств измерения. На защиту выносится:
-обоснование выбора полосы (Св-Сіг) при газохроматографическом анализе для оценки суммарной органической загрязненности водных объектов;
-газохроматографическая экспресс - методика оценки содержания суммы органических соединений (Се—С]2) в сточных и природных водах;
-результаты применения разработанной газохроматографической методики для оценки качества воды р. Москвы и эффективности работы экспериментальной озонофлотационной установки при локальной очистке;
-результаты экологических исследований р. Москвы по 26 створам с применением различного аналитического оборудования, обработанных с помощью выбранной статистической методики.
Апробация результатов работы. Проверка и внедрение методики выполнения измерений суммы органических соединений (Cs-Ci2) в сточных и природных водах газохроматографическим методом осуществлялась в ФГУП НИИ «Синтез» с КБ. Данная методика аттестована в соответствии с ГОСТ Р ИСО 5725-1-6 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений».
Результаты исследования обсуждались на Международных практических конференциях: «Экология человека: Концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками» (г. Пенза, 2004 г.), «Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства» (г. Пенза, 2005 г.), «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2005г.); на 7 - м Международном конгрессе «Вода: экология и технология» ЭКВАТЕК-2006 (Москва 30 мая -2 июня, 2006); на VI Международной конференции «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий» (г. Москва 20-24 ноября 2006 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных статей, 4 тезиса докладов на конференциях, 1 статья находится в печати.
