Суммарный показатель химического загрязнения Zc

Задание 2. Оценка качества природной среды по интегральным геохимическим показателям.

Определение гидрохимического индекса загрязнения воды (ИЗВ)

Гидрохимический ИЗВ является аддитивным показателем и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов и вычисляется по формуле:

(1.1)

где n – число показателей, используемых для расчета индекса; С_i – концентрация химического вещества в воде, мг/л; ПДК_i – предельно допустимая концентрация вещества в воде, мг/л.

При определении ИЗВ для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового видов водопользования расчет ведут по величине ПДК_в для шести компонентов, имеющих наибольшую кратность превышения (С/ПДК_в), т.е. n = 6. В число шести основных, так называемых «лимитируемых» показателей, входят в обязательном порядке концентрация растворенного кислорода и значение БПК₅.

Учитывая, что показатель биохимического потребления кислорода (БПК₅) является интегральным показателем наличия легкоокисляемых органических веществ (ПДК для БПК_полн − 3 мг О₂/л), а также то, что с увеличением содержания легкоокисляемых органических веществ (уменьшением содержания растворенного кислорода) качество вод снижается более резко, ПДК для этих показателей принимается по табл. 1.6.

Внимание! Для кислорода находится отношение ПДК_i к C_i.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяются по качеству на 7 классов, представленных в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Классификация качества воды водоемов в зависимости от комплексного ИЗВ

Качественное состояние воды	Значения ИЗВ	Класс качества воды
Очень чистые	< 0,2
Чистые	0,2 – <1,0
Умеренно загрязненные	1,0 – <2,0
Загрязненные	2,0 – 4<,0
Грязные	4,0 – <6,0
Очень грязные	6,0 – <10,0
Чрезвычайно грязные	≥ 10,0

Задание к работе

Река Т. используется по многоцелевому назначению. На различных участках реки вода используется для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. Загрязнение воды может быть от недостаточно очищенных сбросов сточных вод различных предприятий, а также от смыва с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты. Необходимо определить экологическое состояние и пригодность водоема для указанных видов водопользования, а также предложить способы решения возникающих проблем.

1. Определить индекс загрязнения воды (ИЗВ):

1.1. Используя данные ГН 2.1.5.1315-03 заполнить таблицу 1.4

1.2. Рассчитать кратность превышения (С/ПДК_в) для указанных веществ, используя данные таблиц 1.2, 1.3, 1.4.

1.3. Выбрать шесть компонентов для расчета: концентрация растворенного кислорода, значение БПК₅, а также значения 4 показателей, имеющих наибольшую кратность превышения.

1.4. Рассчитать ИЗВ для выбранных компонентов по формуле (1.1).

1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 1.5.

1.6. Указать качественное состояние воды в соответствии с данными таблицы 1.1

1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим воду (по превышению ПДК)

В табл. 1.2 приведены результаты стандартного анализа воды. В табл. 1.3 и 1.5 приведены данные химического анализа воды по содержанию в ней токсичных металлов и справочные данные для определения величины ИЗВ.

Таблица 1.2

Стандартный анализ воды

№ вар	Показатели
Коли- индекс	Запах, баллы	БПК₅, мг О₂/л	рН	Растворенный кислород, мг/л	Цвет-ность, град	Взвешенные вещества, мг/л	Общая минерализация, мг/л	Хлориды, мг/л	Сульфаты, мг/л
	10⁸	1,5			7,2
	10⁷				9,4
					1888 8,3
					3,5
	10				5,2
					7,1
	10⁶				9,8
	10⁶	1,5			1,5
			1,5		3,4
			0,5		5,5
					7,6
	10⁵				9,1
	10⁸				1,8
					3,6
		1,5			5,4

Таблица 1.3

Результаты химического анализа воды по содержанию в ней катионов токсичных металлов

№ вар	Концентрация С, мг/л
Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
	0,15	0,03	2,0	0,1	0,001	0,05	0,35	0,05	0,2
	0,03	0,02	1,0	0,2	0,001	0,07	0,16	0,70	0,1
	0,02	0,01	0,5	0,1	0,001	0,20	0,25	0,05	1,0
	0,02	0,07	0,5	0,2	0,001	0,30	0,46	0,02	2,0
	0,30	0,01	2,0	0,5	0,001	0,05	0,34	0,02	0,05
	0,02	0,10	0,2	0,1	0,001	0,05	0,33	0,02	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,2	0,001	0,07	0,08	0,05	7,0
	0,002	0,01	0,5	0,1	0,003	0,03	0,37	0,03	2,0
	0,01	0,03	2,0	2,0	0,001	0,50	0,03	0,05	0,5
	0,02	0,02	0,1	0,1	0,001	0,05	0,05	0,02	0,5
	0,03	0,05	1,5	0,6	0,001	0,30	0,31	0,05	1,5
	0,01	0,10	1,8	0,2	0,002	0,05	0,25	0,03	1,0
	0,02	0,05	0,5	0,15	0,001	0,10	0,10	0,07	0,5
	0,01	0,02	0,1	0,3	0,001	0,03	0,48	0,02	1,0
	0,30	0,03	0,3	1,6	0,001	0,25	0,36	0,03	0,5

Таблица 1.4

Предельно допустимые концентрации и класс опасности химических веществ в воде

Показатель	Компоненты хим. состава
Сl^-	SO₄^2-	Al³⁺	As³⁺	Cu²⁺	Fe³⁺	Hg²⁺	Mn²⁺	Ni²⁺	Pb²⁺	Zn²⁺
ПДК_в, мг/л
Класс опасности

Таблица 1.5

Индекс загрязнения воды

Компоненты	Концентрация С, мг/л	ПДК_в, мг/л	С/ПДК_в	Участвуют в расчете ИЗВ
БПК₅, мг О₂/л
Растворенный кислород, мг/л
Сl^-
SO₄^2-
Al³⁺
As³⁺
Cu²⁺
Fe³⁺
Hg²⁺
Mn²⁺
Ni²⁺
Pb²⁺
Zn²⁺
-	ИЗВ

Таблица 1.6

Нормативные величины БПК5 и растворенного кислорода

Потребление кислорода (БПК₅)	Величина мг О₂/л принимается за ПДК
До 3 мг О₂/л включительно Более 3 до 15мг О₂/л Свыше 15 мг О₂/л
Для растворенного кислорода при содержании, мг/л	Величина мг О₂/л, принимается за норматив
Свыше 6 Менее 6 до 5 Менее 5 до 4 Менее 4 до 3 Менее 3 до 2 Менее 2 до 1 Менее 1 до 0

Суммарный показатель химического загрязнения Zc

Химическое загрязнение грунтов и донных отложений оценивают по суммарному показателю химического загрязнения Zc, являющимся индикатором неблагоприятного воздействия на здоровье населения.

Суммарный показатель химического загрязнения Zc характеризует степень химического загрязнения грунтов, обследуемых участков металлов I-III классов опасности, и определяется как сумма коэффициентов концентрации Kc, отдельных компонентов загрязнения по формуле

Zс = Кci + … + Кcn — (n — 1), (2.1)

где: n — количество учитываемых химических элементов;
Кci — коэффициент концентрации i-го компонента загрязнения, превышающий единицу.

Задание к работе

1.1. Используя данные СанПиН 2.1.7.1287-03, ГН 2.1.7.2041-06, ГН 2.1.7.2511-09 заполнить таблицу 2.2. В случае отсутствия установленного ПДК (ОДК), указать кларк элемента в городских почвах (по Алексеенко).

1.2. Рассчитать коэффициенты концентрации элементов (Кс) для указанных веществ, используя данные таблиц 2.1, 2.2.

1.3. Выбрать для расчета компоненты, Кс которых превышает 1.

1.4. Рассчитать Zс для выбранных компонентов по формуле (2.1).

1.5. Результаты расчетов представить в виде таблицы 2.3.

1.6. Сделать вывод об уровне суммарного загрязнения и привести рекомендации по использованию почв в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287–03.

1.7. Дать характеристику 3 веществам, наиболее сильно загрязняющим почву (по превышению ПДК)

Таблица 2.1

Результаты химического анализа почвы по содержанию в ней токсичных металлов

№ вар.	Концентрация вещества в почве, мг/кг
Pb	Zn	Cu	Ni	Co	Mn	V	As	Sr
	152,3	461,1	30,0	32,3	3,7	583,1	35,0	35,5	209,5
	18,7	91,0	24,7	23,9	2,8	509,9	24,3	12,2	139,9
	44,8	117,7	24,4	22,5	1,9	422,2	16,7	15,8	169,6
	26,3	82,7	32,3	23,5	0,9	491,4	35,0	12,7	193,1
	30,4	75,0	37,9	23,9	0,9	401,0	36,7	12,8	129,3
	31,2	109,1	39,4	28,2	3,5	725,1	59,1	13,1	166,0
	133,7	219,6	26,8	22,1	2,7	484,4	23,4	31,9	155,1
	29,0	89,5	31,5	20,4	1,5	404,5	20,4	35,0	165,8
	49,6	142,3	26,8	22,8	1,8	485,8	26,3	24,3	140,4
		169,8	26,8	30,1	2,1	521,3	31,4	16,7	123,8
	44,5	205,6	38,4	30,4	1,6	525,3	33,8	35,0	174,0
	67,8	200,0	31,0	36,8	3,5	300,0	25,4	36,7	178,9
	72,3	350,7	24,0	28,7	0,8	298,0	27,8	27,8	165,0
	40,1	99,8	22,0	25,5	0,4	425,0	26,3	26,3	123,8
	18,9	95,0	36,6	24,0	2,6	523,6	18,5	18,5	114,5

Таблица 2.2

Предельно допустимые концентрации и класс опасности элементов в почве

Показатель	Металлы
Pb	Zn	Cu	Ni	Co	Mn	V	As	Sr
ПДК_в, мг/кг
Класс опасности

Таблица 2.3

Показатель химического загрязнения

Элемент	Концентрация, мг/кг	ПДК (ОДК), мг/кг	Кс	Участвуют в расчете Zc
Pb
Zn
Cu
Ni
Co
Mn
V
As
Sr
	Zc
Вывод (уровень суммарного загрязнения, рекомендации)