Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
РД 52. 24. 643-2002 Руководящий документ. Методические указания. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям.
Расчет удельного комбинаторного индекса загрязнения воды (УКИЗВ) и проведения классификации степени загрязненности воды водного объекта в ГХИ разработана программа расчета на ПЭВМ UKISV-сеть, эксплуатируемая в среде Windows.
Межрегиональные территориальные управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (УГМС) программой обеспечиваются.
Основные принципы метода
Уровень загрязненности воды данного водного объекта в конкретном пункте наблюдений, определенный через относительную характеристику, рассчитанную по реальным концентрациям совокупности загрязняющих веществ и соответствующим им нормативам, является одним основным элементом метода комплексных оценок.
Частота обнаружения концентраций, превышающих нормативы, являющиеся косвенной оценкой продолжительности загрязнения воды, также характеризует характеристику воздействия загрязняющих веществ на качество водной среды и является следующим составным элементом рекомендуемого метода оценки.
Сочетание уровня загрязненности воды определенными загрязняющими веществами и частоты обнаружения случаев нарушения нормативных требований позволяют получить комплексные характеристики, условно соответствующие “долям” загрязненности, вносимым каждым ингредиентом и показателем загрязненности в общее качество воды.
Вклад отдельных загрязняющих веществ в общую загрязненность воды водного объекта в реальных условиях может определяться либо высокой концентрацией, наблюдаемой в течение короткого промежутка времени, либо низкими концентрациями в течение длительного периода, либо другими возможными комбинациями рассматриваемых факторов оценки, учет которого должен вестись не параллельно по двум самостоятельным характеристикам, а одновременно через обобщенный показатель.
Качество воды водного объекта есть функционирование не только отдельных показателей химического состава воды, продолжительности, меры воздействия каждого из них и различных комбинаций этих оценочных характеристик, но также перечня и количества учитываемых в комплексной оценке загрязняющих веществ.
Принимая условие аддитивности действия токсических веществ при их одновременном присутствии, окончательный комплексный показатель качества воды определяется суммированием отдельных показателей, оценивающих вклад каждого загрязняющего вещества в отдельности.
Система формализованных показателей комплексной оценки.
Промежуточная и основная оценка показателя. Большинство показателей, входящих в группу промежуточных общеизвестны и используются для дальнейших расчетов основных показателей и коэффициента запаса. Основные показатели служат для комплексной оценки степени загрязненности воды водного объекта. Оценивание качества воды может проводиться как с применением всего набора показателей, так и отдельных характеристик. Помимо численных значений для оценки употребляются и соответствующие им качественно словесные характеристики.
Наиболее информативными комплексными оценками, получаемые по данному методу являются – удельный комбинаторный индекс загрязнения 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 на основе УКИЗВ поверхностных воды на 5 классов:
1 – условно чистая
2 – слабо загрязненная
3 – загрязненная
4 – грязная
5 – экстремально грязная.
Большей степени загрязненности воды комплексом загрязняющих веществ соответствует больший номер класса.
Требования к исходной информации.
Нижний предел количества учитываемых ингредиентов определяется их минимальным числом, достигаемым для характеристики качества исследуемой воды по всем лимитирующим показателям вредности.
Верхний предел количества учитываемых ингредиентов не ограничивается.
Оптимальное число учитываемых в процессе оценки ингредиентов может составлять от 10 до 25. Объем сведений о химическом составе воды, минимальное количество четыре пробы в год или один в квартал (в гидрологическую фазу), максимальное количество данных не ограничивается.
Техника расчета показателей комплексной оценки.
Комплексная оценка степени загрязненности воды водного объекта с помощью комбинаторного индекса загрязнения воды. Два этапа расчета:
1) по каждому изучаемому ингредиенту и показателю загрязненности воды;
2) рассматривается одновременно весь комплекс загрязняющих веществ и вводится результирующая оценка.
Расчет величины сначала производится по каждому изучаемому ингредиенту и показателю загрязненности воды:
Повторяемость случаев загрязненности αij, то есть частота обнаружения концентраций, превышающих ПДК
αij = n'ij / nij * 100%,
где n'ij – число результатов анализа по i-му ингредиенту в j-м створе за рассматриваемый период времени, в который содержание или значения их превышает соответствующие ПДК.
nij – общее число результатов химического анализа за рассматриваемый период времени по i-му ингредиенту в j-м створе.
По значению повторяемости определяют характер загрязненности воды по устойчивости загрязнения в соответствии с таблицей 3.
По значению повторяемости рассчитывается частный оценочный балл по повторяемости Sαij. Определение баллов проводится с применением линейной интерполяции.
Среднее значение кратности превышения ПДК β'ij, 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:
n'кj
β'ij = βifj / n'ij ,
f=1
где βifj = cifj / ПДКi – кратность превышения ПДК* по i-му ингредиенту в f-м результате химического анализа для j-го створа.
* определение кратности нарушения норматива для растворенного в воде кислорода осуществляется по формуле βо2 fj = ПДКо2 / со2 fi
cifj – концентрация i-го ингредиента в f-м результате химического анализа для
j-го створа мг/ дм3.
По значению кратности превышения ПДК определяют уровень загрязненности воды в соответствии с таблицей 4. по значению средней кратности превышения ПДК β'ij и данным таблицы 4 рассчитывается частный оценочный балл по кратности превышения Sβ'ij. Определение баллов проводится с применением линейной интерполяции.
Обобщенный оценочный балл Sij по каждому ингредиенту рассчитывается как произведение частных оценочных баллов по повторяемости случаев загрязненности и средней кратности превышения ПДК.
S'ij = Sαij* Sβij,
где Sαij – частный оценочный балл по повторяемости случаев загрязненности i-м ингредиентом в j-м створе за рассматриваемый период времени,
Sβij - частный оценочный балл по кратности превышения ПДК i-го ингредиента в j-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.
Затем определяется комбинаторный индекс и удельный комбинаторный индекс загрязнения воды по следующим формулам:
Nj
Sj = Sij,
i=1
где Sj - комбинаторный индекс загрязнения воды в j-м створе,
Nj – число учитываемых в оценке ингредиентов.
S'j = Sj / Nj,
где S'j – удельный комбинаторный индекс загрязнения воды в j-м створе,
Nj – число учитываемых в оценке ингредиентов.
УКИЗВ используется для оценки уровня загрязнения и является весьма удобной и показательной характеристикой. Его использование обязательно, если расчеты проводили по разному числу ингредиентов.
Выделение критических показателей загрязненности воды.
Критическим показателем загрязненности считается такой показатель, для которого
Sij ≥ 9, то есть когда наблюдается устойчивая, либо характерная загрязненность (табл. 3), высокая и экстремально высокое загрязнение (табл. 4) 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.
Классификация качества воды по степени загрязненности.
Классификация качества воды по степени загрязненности осуществляется с учетом следующих данных: КИЗВ, числа КПЗ воды, коэффициента запаса, количества учтенных в оценке ингредиента и показателей загрязненности.
Коэффициент запаса k рассчитывается по формуле:
k = 1-0,1F,
где F – число критических показателей загрязненности воды.
Коэффициент запаса вводится далее в градации классов качества воды дополнительно к КИЗВ для ужесточения оценки в случае обнаружения концентраций, близких или достигающих уровней высокого и экстремально высокого загрязнения. Его значение уменьшается с увеличением числа КПЗ: от 1 при отсутствии КРЗ до 0,9 при одном КПЗ и т.д. Коэффициент запаса рассчитывается при F≤5.
Определение классов качества воды проводится на основе произведения указанных величин и последующего подбора соответствующей ему градации класса следующей классификации:
1 класс - 1 Njk - условно чистая
2 класс - (1 Njk; 2Njk] -слабо загрязненная
3 класс (2 Njk; 4Nj k] - загрязненная
разряд “а” (2 Njk; 3Njk] -загрязненная
разряд “б” (3 Njk; 4Njk] - очень загрязненная
4 класс (4 Njk; 11 Nj k] - грязная
разряд “а” (4 Njk; 6 Njk] - грязная
разряд “б” (6 Njk; 8 Njk] - грязная
разряд “в” (8 Njk; 10 Njk] - очень грязная
разряд “г” (10 Njk; 11 Njk] - очень грязная
5 класс (11 Njk; ω] - экстремально грязная.
Число учитываемых ингредиентов или показателей загрязненности воды вводится в градации классов с целью достижения независимости установления класса качества воды от этой величины. Для более детальной оценки качества воды третьего и четвертого класса разбиты соответственно на два и четыре разряды. В случае, когда F≥6 и k≤0,4, воду без расчетов относят к пятому классу и оценивают как “экстремально грязная”.
В практической работе для определения класса качества воды рекомендуется использовать условное разделение воды на классы по степени загрязненности (табл. 1); условное разделение воды на классы и разряды по степени загрязненности (табл. 2).
Таблица 1
Классификация качества воды водотоков по значению комбинаторного индекса загрязнения воды (КИЗВ).
|
класс |
характеристика состояния загрязненности воды |
КИЗВ |
|||||
|
без учета числа КПЗ |
в зависимости от числа учитываемых КПЗ |
||||||
|
1(k=0,9) |
2(k=0,9) |
3(k=0,9) |
4(k=0,9) |
5(k=0,9) |
|||
|
1 |
условно чистая |
1 Nj |
0,9 Nj |
0,8 Nj |
0,7 Nj |
0,6 Nj |
0,5 Nj |
|
2 |
слабо загрязненная |
(1 Nj; 2Nj |
(0,9Nj; 1,8Nj |
(0,8 Nj; 1,6 Nj |
(0,7 Nj; 1,4 Nj |
(0,6 Nj; 1,2 Nj |
(0,5 Nj; 1,0 Nj |
|
3 |
загрязненная |
(2 Nj; 4Nj |
(1,8Nj; 3,6Nj |
(1,6 Nj; 3,2 Nj |
(1,4 Nj; 2,8 Nj |
(1,2 Nj; 2,4 Nj |
(1,0 Nj; 2,0 Nj |
|
4 |
грязная |
(4 Nj; 11 Nj |
(3,6Nj; 9,9Nj |
(3,2 Nj; 8,8 Nj |
(2,8 Nj; 7,7 Nj |
(2,4 Nj; 6,6 Nj |
(2,0 Nj; 5,5 Nj |
|
5 |
экстремально грязная |
(11 Nj; ω |
(9,9 Nj; ω |
(8,8 Nj; ω |
(7,7 Nj; ω |
(6,6 Nj; ω |
(5,5 Nj; ω |
Таблица 2
Классификация качества воды водотоков по значению удельного комбинаторного индекса загрязнения воды (УКИЗВ).
|
класс |
характеристи-ка состояния загрязненности воды |
УКИЗВ |
|||||
|
без учета числа КПЗ |
в зависимости от числа учитываемых КПЗ |
||||||
|
1(k=0,9) |
2(k=0,9) |
3(k=0,9) |
4(k=0,9) |
5(k=0,9) |
|||
|
1 |
условно чистая |
1 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
|
2 |
слабо загрязненная |
(1; 2 |
(0,9;1,8 |
(0,8;1,6 |
(0,7;1,4 |
(0,6;1,2 |
(0,5;1,0 |
|
3 разряд а разряд б |
загрязненная загрязненная очень загрязненная |
(2; 4 (2; 3 (3; 4 |
(1,8;3,6 (1,8;2,7 (2,7;3,6 |
(1,6;3,2 (1,6;2,4 (2,4;3,2 |
(1,4;2,8 (1,4;2,1 (2,1;2,8 |
(1,2;2,4 (1,2;1,8 (1,8;2,4 |
(1,0;2,0 (1,0;1,5 (1,5;2,0 |
|
4 разряд а разряд б разряд в разряд г |
грязная грязная грязная очень грязная очень грязная |
(4; 11 (4; 6 (6; 8 (8; 10 (10; 11 |
(3,6;9,9 (3,6;5,4 (5,4;7,2 (7,2;9,0 (9,0;9,9 |
(3,2;8,8 (3,2;4,8 (4,8;6,4 (6,4;8,0 (8,0;8,8 |
(2,8;7,7 (2,8;4,2 (4,2;5,6 (5,6;7,0 (7,0;7,7 |
(2,4;6,6 (2,4;3,6 (3,6;4,8 (4,8;6,0 (3,6;5,4 |
(2,0;5,5 (2,0;3,0 (3,0;4,0 (4,0;5,0 (5,0;5,5 |
|
5 |
экстремально грязная |
(11; ω |
(9,9; ω |
(8,8; ω |
(7,7; ω |
(6,6; ω |
(5,5; ω |
Рекомендации по использованию метода комплексной оценки.
- метод комплексной оценки разработан для обобщения материалов наблюдений за качеством поверхностных вод, получаемых в системе Государственной службы наблюдений за загрязнением водных объектов.
- методика комплексной оценки степени загрязненности воды водных объектов может быть использована как в целом, так и по отдельным ее смысловым звеньям.
Комбинаторный и удельный комбинаторный индексы загрязнения воды водных объектов используются для однозначной оценки степени загрязненности воды водных объектов комплексом загрязняющих веществ в цифровом выражении. Росту степени загрязненности воды соответствует увеличение значений индексов. Классы качества воды, из качественные (словесные) характеристики используют для однозначной качественной оценки степени загрязненности воды водного объекта комплексом учитываемых ингредиентов и показателей качества воды.
В качестве оценочных показателей для смыслового анализа загрязненности воды целесообразно использовать частные оценочные баллы отдельных загрязняющих веществ по кратности превышения ПДК Sβij, повторяемости случаев загрязненности Sαij и соответствующие им качественные характеристики загрязненности (табл. 3, 4).
Таблица 3.
Классификация воды водного объекта по повторяемости случаев загрязненности.
|
повторяемость % |
характеристика загрязненности воды |
частный оценочный балл по повторяемости Sαij |
доля частного оценочного балла, приходящийся 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 Sαij = 0.
Классификация воды водных объектов по разностям превышения ПДК.
|
кратность превышения |
характеристика уровня загрязненности |
частный оценочный балл по повторяемости Sβij |
доля частного оценочного балла, приходящийся на 1 % повторяемости |
|
[1;2) |
низкая |
1; 2) |
1,00 |
|
[2;10)* |
средняя |
2; 3) |
0,125 |
|
[10;50)** |
высокая |
3; 4) |
0,025 |
|
[50; ω) |
экстремально высокая |
4 |
0,025 |
Примечание: для растворенного кислорода следующее:
(1; 1,5 - низкая
(1,5; 2 - средняя
(2; 3 - высокая
(3; ω - экстремально высокая
Если концентрация растворенного кислорода в пробе равна 0, для расчета условно принимаются величина, равная 0,01 мг/ куб. дм.
* указанные значения кратности соответствуют ситуациям на водном объекте, характеризуемым как “высокое загрязнение” для большинства веществ 3-4-го классов опасности. Для тех загрязняющих веществ, у которых критерий высокого загрязнения отличен от 10, число 10 должно быть заменено критериями высокого загрязнения, определенными в соответствии с приложением Г и инструкцией.
** указанные значения кратности соответствуют ситуациям на водном объекте, характеризуемым как “экстремально высокое загрязнение” для большинства веществ 3-4-го классов опасности. Для тех загрязняющих веществ, у которых критерий высокого загрязнения отличен от 50, число 50 должно быть заменено критериями высокого загрязнения, определенными в соответствии с приложением Г и инструкцией.
Примеры:
Более комплексную оценку дают обобщенные оценочные баллы.
Примеры:
Данный метод может быть применен для комплексной оценки современного состояния загрязненности воды водных объектов, используя его можно охарактеризовать:
речной бассейн и т.д.
сезон год, многолетний период и т.д.
Метод комплексной оценки может быть использован для решения различных задач сравнения.
Он позволяет осуществлять по комплексам загрязняющих веществ:
водного объекта, его бассейна на отдельных участках в различных
створах по течению реки за конкретный сезон, год, многолетний период;
и регионов между собой за конкретный временной интервал;
качеству вод, а также установление наиболее загрязняющих из них;
по определенному набору показателей, установленному в
каждом конкретном случае (например, по группе веществ,
характеризующих общесанитарное состояние воды)
веществами, выделение приоритетных загрязняющих веществ.
При неодинаковой изученности водных объектов сравнение степени их загрязненности между собой за определенный период времени можно проводить, используя УКИЗВ.
Данный метод дает возможность по предложенным комплексным показателям изучить тенденции, динамику степени загрязненности либо качества воды водного объекта в створе, пункте, участке или водного объекта в целом.
Комплексные показатели могут быть использованы для решения различных задач анализа, оценки, классификации, картографирования, прогнозирования загрязненности поверхностных вод при решении различных задач в области охраны поверхностных вод.
Использование комплексных оценок для любых целей определяется надежностью их получения.
Точность рассчитываемых комплексных оценок в значительной степени зависит от обеспеченности исходной информации. При наличии восьми и более определений каждого учитываемого химического вещества комплексные оценки достаточно адекватно отражают ситуацию на водном объекте. При более низкой разрешающей способности сети наблюдений (число определений менее восьми) рассчитанные показатели характеризуют качество воды с меньшей достоверностью и должны использоваться как ориентировочные.
Перечни ингредиентов и показателей качества воды
для расчета комплексных оценок.
Обязательный перечень:
Растворенный кислород, БПК-5, ХПК, фенолы, нефтепродукты, нитрит-ион, нитрат-ион, аммоний-ион, железо общее, медь, цинк, никель, марганец, хлориды, сульфаты.
Рекомендуемый перечень: обязательный перечень и специфические загрязняющие вещества, которые характерны для определенного водного объекта на территории некоторых УГМС и имеют локальное распространение: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, бор, фтор, алюминий, формальдегид, анилин, сульфиды и водород и т.д.
Свободный перечень: включает те ингредиенты, которые важны для водопользователя или проведения отдельных научно-исследовательских работ или решения производственных задач.
Перечень расчетных оценочных показателей степени загрязненности поверхностных вод.
|
Характеристика информации, отражающие показателем |
рассматриваемые оценочные показатели |
|
|
промежуточные компоненты |
основные компоненты |
|
|
По каждому ингредиенту для отдельного результата анализа |
Кратность превышения 1 ПДК Кратность превышения концентраций соответствующих высоких загрязнений Кратность превышения концентраций соответствующих экстремально высоких загрязнений |
|
|
По каждому ингредиенту для всех результатов анализа за оценивае- мый период времени |
Средняя кратность превышения 1 ПДК для проб, в которых она обнаружена Повторяемость случаев превышения 1 ПДК Среднегодовая концентрация |
Частные оценочные баллы по кратности превышения ПДК Частные оценочные баллы по повторяемости случаев превышения ПДК Обобщенный оценочный балл |
|
По комплексу ингредиентов за оцениваемый период времени |
Общее количество ингредиентов, учитываемых в оценке качества воды Число ингредиентов, по которым наблюдается нарушение нормативных требований Коэффициент запаса |
Коэффициент комплексного загрязнения воды Коэффициент комплексности высокого и экстремально высокого уровней загрязнения воды Критические показатели загрязненности воды (число и перечень) КИЗВ, УКИЗВ |