Тема: Прилади і системи контролювання забруднення водного середовища

Точність, достовірність, комплексність оцінювання забруднень водного середовища забезпечує використання нових, сучасних приладів моніторингу. Останнім часом у всьому світі впроваджуються автоматизовані системи контролю. Вони поки що виконують не всі необхідні функції, однак їх перевагою є безперервність вимірювань.

Автоматизовані системи дають змогу автоматично здійснювати відбір проб води, вимірювання, оброблення та передавання інформації. Прискорення і практично безперервне одержання інформації про якість води за допомогою автоматизованих систем контролю зумовлює необхідність їх широкого використання при моніторингу якості вод суші.

Технічні засоби оперативного контролювання якості природних вод. Оперативне контролювання хімічного складу природних вод забезпечує автоматизована система контролю якості води АСЯНС-ВГ (автоматизовані спостереження якості навколишнього середовища — водний горизонт), створена вченими Гідрохімічного інституту Держкомгідромету.

Автоматизована система контролювання якості води — комплекс технічних засобів, що вимірюють у часі і просторі фізичні, хімічні і біологічні показники якості води, передають інформацію на центральний пункт управління і попереджають про порушення норм водокористування.

Єдину систему моніторингу формують три рівні — засоби оперативного автоматичного контролю забруднення вод; пересувні і стаціонарні гідрохімічні лабораторії; центр опрацювання інформації, отриманої від автоматичних станцій, пересувних і стаціонарних лабораторій.

Показники якості води, які можуть бути рекомендовані для автоматизованих визначень

Засоби оперативного автоматичного контролювання забруднення вод. їх поділяють на дві групи — автоматичні станції контролю якості води (АСКЯВ), або монітори, і аналізатори. За їх допомогою визначають низку показників якості води таких, як катіони та аніони, а також мінеральні речовини, специфічні (нафтопродукти, важкі метали, пестициди та ін.) та органічні забруднювачі.У табл. 4.4, 4.5 наведено показники якості води, які можуть бути рекомендовані для автоматичних визначень, а в табл. 4.6 — методи, які використовують для автоматизації аналізу поверхневих вод.

Таблиця 4.4

Характерні показники	Властивості води та інгредієнти, що вимірюються
Мінеральні речовини	Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺, С , S , НС
Органічні речовини	Загальний органічний вуглець, БСК, розчинений кисень
Показники евтрофікації	Первинна продукція та деструкція або хлорофіл; розчинений кисень; N , N , N N₃_ar, Р0₄,
Показники токсичності	Специфічні біологічні тести (водні організми, ферментативні реакції)
Специфічні забруднюючі речовини	Важкі метали (Hg, Pb, Cd та інші), пестициди, нафтопродукти, феноли, СПАР
Загальні показники	Температура, рН, електрична провідність, окисно-відновний потенціал, завислі речовини
Таблиця 4.5 Показники якості поверхневих вод, які можна визначити автоматичним методом контролю
Характерні показники	Властивості води та інгредієнти, що вимірюються
Органічні речовини	Сума органічних речовин
Показники евтрофікації	Хлорофіл, сума мікроводоростей, N ⁺, N , N , Р
Специфічні забруднюючі речовини	Нафтопродукти (плівка)
Загальні показники	Температура, електрична провідність, завислі речовини
Таблиця 4.6 Методи, які використовуються для автоматизації аналізу поверхневих вод
Метод	Показники, що вимірюються
Електрохімічні методи
Потенціометрія (нонометрія)	рН, Eh, С , , Na⁺, N , та ін.
Кулонометрія (кулоно- метричне титрування)	NH₄⁺, , As, Se, Sb, U, Ce, органічні сполуки
Кондуктометрія (кондуктометричне титрування)	Питома електрична провідність води, загальна мінералізація, деякі йони (S , Cd, Pb, Cu, Sb, Bi, As та ін.), О2 (розчинений кисень, первинна продукція та деструкція БСК); органічні речовини (пестициди, феноли)
Полярографія (хронопотенціометрія)
Спектрометрія
Фотоколориметрія	Головні йони (С , Mg2⁺, Na⁺, , S ), біогенні речовини, важкі метали, феноли, ХСК
УФ-спектроскопія	Загальний органічний вуглець
ІЧ-спектрофотометрія	Органічні речовини (лігнін, нафтопродукти та ін.)
Люмінесценція (флюорисценція)	Органічні речовини (гумусові речовини, хлорофіл та продукти його розпаду, нафтопродукти), канцерогенні речовини
Атомна абсорбція	Важкі метали (Cu, Zn, Ni, Co, Fe, Cd, Bi, Hg), лужні та лужноземельні метали
Рентген-спектрометрія	As, Se, Те, Bi та ін.
Хроматографія
Газорідинна хроматографія	Органічні речовини (пестициди, вуглеводні, органічні кислоти, аміни та ін.)
Комбіновані органічні речовини
Хроматомас-спектрометрія	Органічні речовини
Газова (колоночна, тонкостінна) хроматографія +УФ- (ІЧ-, люмінесцентна) спектрометрія.	Нафтопродукти
Фотохімічне (хімічне) спалювання + 14 — спектрометрія (кулонометрія)	Загальний органічний вуглець
Фотохімічне (хімічне) спалювання + фотоколориметрія	Загальний органічний фосфор, загальний органічний азот

Автоматична станція контролю якості води (АСКЯВ). Це комплексний багатофункціональний пристрій, що дає змогу без участі людини швидко отримувати, опрацьовувати, зберігати і передавати в центр інформацію про фізичні властивості і хімічний склад поверхневих вод. Типовий перелік показників, які визначаються АСКЯВ, наведено в табл. 4.7.

Таблиця 4.7 Типовий перелік показників, що визначаються ланками автоматизованої системи контролю якості води

Показник	АСКЯВ	пгхл	СГХЛ

h (глибина)	+
Т, °С	+	+
Мутність	+	+
X	+	+
рН	+	+
Eh	+	+
	+	+	+
СІ	+	+	+
S0₄			+
N	+	+	+
N	+	+	+
Р	+	+	+
HC		+	+
С		+	+
	+	+	+
УФ- світлопропус- кання	+
			+
C		+	+
Na⁺	+	+	+
К⁺	+		+
Са²⁺	+		+
Mg²⁺			+
NH⁴⁺	+	+	+
	+	+	+
	+	+	+
		+	+
		+	+
			+
C	+		+
	+		+
	+		+
			+
			+
	+		+
		+	+
	+	+	+
		+	+
			+
			+
			+
			+
		+	+
			+
			+
			+

Аналізатори. До них відносять прилади, що дають змогу отримувати дані про хімічний склад води в умовах лабораторій або безпосередньо на місці біля водного об'єкта автоматичним або напівавтоматичним способом.

Пересувні гідрохімічні лабораторії (ПГХЛ). Вони забезпечують оперативне контролювання якості води, яке неможливо здійснити за допомогою АСКЯВ, одержують інформацію безпосередньо на водному об'єкті й одночасно доставляють проби для детального аналізу в стаціонарних лабораторіях.

Стаціонарна гідрохімічна лабораторія (СГХЛ). У постійній, непересувній гідрохімічній лабораторії можна робити хімічний аналіз води, визначати багато компонентів її хімічного складу, отримувати ту інформацію про якість води, яку неспроможні надати АСКЯВ і ПГХЛ.

Центр оброблення гідрохімічної інформації. Завданням центру є опрацювання, систематизація і інтерпретація інформації, одержаної від АСКЯВ, ПГХЛ, СГХЛ; організація зв'язку з усіма ланками АСЯНС-ВГ і споживачами інформації; технічне обслуговування засобів; збирання, перевірка на достовірність, опрацювання, збереження і надання користувачам різноманітних видів інформації, зокрема оперативних короткострокових прогнозів стану водного об'єкта.

Кількість спостережень, які здійснюються на різноманітних рівнях АСЯНС-ВГ залежно від поставлених завдань, коливається від 1—4 на місяць до 12 за добу. їх доцільно виконувати в басейнах річок, де є напружений водний баланс. При цьому АСЯНС-ВГ стають частиною загальної системи управління якістю води, що сприяє оптимізації водоохоронних заходів.