Використання: визначення здатності водойми до самоочищення. Суть винаходу: в шарі донного осаду глибиною до 20 см вимірюють окісяітельнс відновний потенціал Eh, розраховують середню з величин Eh, більших ніж нуль, встановлюють товщину шару осаду з величиною Eh, більшою нуля. Оцінку здатності водоймі до самоочищення здійснюють за розрахунковою формулою. 5 мул. fe
Держава ЮЕ ПАТЕНТНОЕ
ВІДОМСТВО СРСР (ГОСЙАТЕНТ СРСР) ОПИС ВИНАХОДИ
До ABTOPCKOMY СВІДЕТЕЛЬСТ8У. (21) 4774953/13 (22) 28.12.89 (46) 30.06.93. Бюл. М 20 (71) Інститут біохімії і фізіології мікроорганізмів АН СРСР (72) В.Г.Токарев і І.Н.Трібрат (56) Ащепкова Л.Я. та ін. Прогнозування. екологічних процесів. Новосибірськ: На. вка, 1986. с.26-74.
Камшилов М.М. Екологічні аспекти забруднення водних об'єктів і принципи-: альні шляху боротьби з ним. †"Гідробіологі- ний журнал. 1979, т.15, t4 31, с.3-10.
Алімов А.Ф..Основние положення теорії функціонування водних екосістем.†"
Винахід відноситься до охорони навколишнього середовища, а саме до контролю за екологічним станом водойм і за рівнем наростаючого забруднення водойм. Воно може бути використано при проведенні моніторингу та перспективного прогнозування стану водойм, при плануванні використання водойми для вирішення певних народногосподарських завдань: оцінки придатності використання водойм для розведення риби та інших водних організмів і можливості використання водойм для подальшої нейтралізації промислових малоочіщенних стоків, а також при рекультивації водойм .
Здатність водойми до самоочищення †"здатність екосистеми водойми, що складається ІЕ пелагической екосистеми та екосистеми донних опадів. переробляти і (; 5U. 1818583 А1 (5l) 5 З 01 і 33/18, А 01 К 61/00
2 (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ СПОСОБНОСТИ ВОДОЙМИ до самоочищення (57) Використання; визначення здатності водойми до самоочищення. Суть винаходу: в шарі донного Осадка глибиною до
20 см вимірюють Окисно-відновний гютемціал Еп, розраховують срщ ню з величин ЕЬ, більших ніж нуль, встановлюють товщину шару осаду з величиною ЕЬ; більшої нуля; Оцінку здатності водойми до самоочищення Здійснюють за розрахунковою формулою. Б иа. видаляти речовини природного походження і забруднюючі речовини, здатність прим'яти додаткову кількість забруднень і проводііь переробку цього загрязнвніа.Способность водойми а самООчіщвнію визначається збереженням умов, сприятливих для проживання Ьрганізмов, проізводящіхх процеси Очищення водойми, доотаточним кількістю кисню і сохраммость буферних властивостей екосистеми.
До теперішнього часу немає зручних, достовірних, простих і надійних методів для дослідження состоямія водойм, його здатності до самоочіщенйю в умовах максимально наближених або безпосередньо в природних умовах прямими вимірами комплексних показників, гостро реагують на зміну екологічної обстановки.
8 літературі є відомості про визначення швидкості процесів самоочищення в системах біологічного очищення води за швидкістю деструкції основних видів забруднюючих речовин з урахуванням гідрологічних процесів розбавлення води.
У морських і прісноводних водоймах швидкість процесів самоочищення може бути побічно визначена на підставі літературних даних виміром біохімічного споживання кисню (БПК1 і хімічного споживання кисню (ХПК) і по їх співвідношенню, а також за прямим втрат конкретних забруднюючих речовин.
Вапняку способи оцінки процесів самоочищення водойми не можуть бути використані для визначення здатності водойм до самоочищення не тільки тому, що онінеточно і неповно характеризують складний процес самоочищення, але і не дозволяють прогнозувати можливість самоочищення і здатність водойми до тривалого самоочищення. Дані способи дозволяють враховувати руйнування забруднюючих речовин тільки у водній товщі (в пелагической екосистемі) на початковій стадії їх руйнування, але не враховують подальшу їх деструкцію в екосистемі донних опадів, де відбувається руйнування і поховання основної частки органічної речовини водойми та інших забруднень, Відомі способи констатують наявність процесу самоочищення і в тому випадку, коли процес самоочищення у дна і 8 донних відкладах вже не йде, Завданням, на вирішення якої спрямовано заявляється винахід, являють я створення способу визначення здатності водойми до самоочищення s водоймах.
Суть методу полягає в тому, що вимірюють величину окисно-відновного потенціалу Eh в шарі донного осаду глибиною до 10 см, розраховують середню з величин Eh більше О і встановлюють товщину шару осаду з величиною Eh більше О, а оцінку способності.к самоочищення здійснюють за формулою : Kco = (Eh> 0) cp h / 6500, де Kco †"частка здатності активного шару донних опадів до переробки забруднень від теоретично максимально можливої в найбільш сприятливих умовах; (Eh> 0) cp †"середнє з величин Eh більше 0, h вЂ" товщина шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами з Eh, більше О, при цьому, якщо КСВ менше 0,2, вважають здатність до самоочищення низькою, якщо КСВ більше 0,2, але менше 0,5. вважають здатність до самоочищення обмеженою і якщо
КСВ більше 0.5, вважають здатність до самоочищення високою.
Спосіб заснований на тому, що окисно-відновний потенціал Eh і його просторовий розподіл в осаді відображають і описують напруженість окислювально-відновних умов в осаді, що відображають перебіг. активність і збалансованість біогеохіміче10 ських процесів на останній стадії переробки органічних залишків і забруднень в донних опадах в аеробному. мікроаерофільна і аеробному шарах, що визначають самоочищаються здатність
15 осаду †"останньої ланки ланцюга очищення водойми.
50 шару осаду від максимальної товщини шару активної биотурбации від 10 см до 2 см, після чого і відбувається руйнування донної і придонному екосистеми і, відповідно, зменшується до мінімуму здатність до самоочищення. При цьому також спостерігається поступове наростання восстановленности верхнього шару осаду і напруженості кисневого режиму у верхньому шарі осаду. При різкому нарастаf
50 ня зазначених параметрів дозволяє простежити за станом водойми.
55, Вимірювання ЕЬ в верхньому шарі опадів ванні забруднення у водоймі донні опади адекватно відображають ситуацію у водоймі.
Для характеристики, описи і кількісної оцінки здатності водойми до самоочищення використовують співвідношення (Eh> 0) cp / Ehmax характеризує здатність до окислення речовин ЕА рахунок присутнього і кисню, і їх поглинання за рахунок буферної ємності, а співвідношення товщини шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (з Eh більше О), яка визначається дифузією кисню в умовах біотурбаціонного перемішування осаду, до теоретичної глубйне активної биотурбации (h / Í), що дозволяє оцінити воеможность
° протікання аеробних процесів і буферну ємність до органічних речовин, в тому числі пестицидів, відновленим з'єднанням і важких металів, Здатність до Самоа. помсти висловлюють в частках від теоретично максимально можливої величини в найбільш сприятливих умовах:
До «= (Е Ь> 0)« h / E hmax Н. де величина До «може бути дорівнює від 0 до1.
Коефіцієнт здатності водойми до самоочищення (До «), що визначається за з- стояння донних опадів, характеризує також і самоочищаються здатність водної частини екосистеми, показуючи повного споживання речовини у водній товщі водойми. При До «близькому до Про водойму практично не справляється з очищенням, проявляється евтрофірованіе водойми, а при К« = 1,0 основне споживання забруднюючих речовин йде у водній товщі і на поверхні осаду, що характерно для оліготорофного водойми.
Товщину шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (h) визначають по товщині шару з Eh більше (Ь З огляду на, що Ehmax за літературними даними та нашими вимірами становить
+650мв, а теоретична глибина активної біс Турбація †"10 см, для розрахунку коефіцієнта здатності до самоочищення використовують формулу: Kco = (Eh> 0) cp h / 6500.
Пропонований спосіб опробірован в районах екологічних криз в морських умовах (Чорне море) і в прісноводому водоймищі (Тульчинському озері) з відомим екологічним станом.
Діапазон граничних значень Кв†"характеристик для оцінки самоочищає, водойми встановлено на підставі вимірів Eh в північно-західному районі Чорного моря, яке найбільше постраждало від антропогенного забруднення і порівняння їх з величинами розподілу
Eh в малозабруднених водоймах. При товщині шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами, що не перевищує 2 см, внаслідок дефіциту кисню у дна в момент вимірювання або в періоди підвищеного споживання кисню буферна ємність незначна і не може сприяти, переробці великими кількостей забруднень. Водна товща в цьому випадку не справляється з коливаннями кількостями рівня забруднення і коливанням по сезонах колічествв виділяється органічної речовини. Здатність водойми до самоочищення вкрай низька і К "не більше
До «перевищує величину 0,5.
У разі постійного збільшення рівня забруднення товщина шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (з ЕЬ: О) і величини Eh в цьому шарі будуть повільно зменшуватися і К "буде змінюватися від 1,0 до 0; Регулярне ізмерепроводят або на іонометри або рН-метревольтметре після відбору осаду дночерпателем, або. безпосередньо в водоймі дистанційним датчиком, що представляє собою блок платинових електродів, со1818583 ка шляхом занурення стандартних Pt-елект-35 пологів і електрода порівняння (KCI-електрода) 40
50 здатність водойми до самоочищення. 55
Приклад 2. Вимірюють Eh непосредстедіненних кабель-тросом з реєструючим приладом. Для визначення здатності водойми до самоочищення в районі водойми проводять вимір Eh в верхньому шарі осаду на сітці станцій. При вимірі Eh досить фіксувати значення цього параметра до глибини, де Eh менш або дорівнює О. Величину (Eh> OQp розраховують як середню ІЕ величин Eh, виміряних або визначених за графіком розподілу Eh через рівні відстані по глибині осаду.
Нз фіг.1 показано розподіл Eh в верхньому шарі осаду в море в районі з украй низькою здатністю до самоочищення; на фіг.2 †"To ж, в прісноводому водоймищі на ділянці з вкрай низькою здатність до самоочищення; на фіг, 3 †"то ж, в море в районі з обмеженою здатністю до самоочищення; на фіг.4 †"то ж, в море в районі з високою здатністю до самоочищення; на фіг.5 †"то ж, в прісноводому водоймищі на ділянці з обмеженою здатністю до самоочищення.
Eh більше 0 у всьому шарі (Eh> 0) 0) cp становить +140 мВ, товщина шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (h) становить 1 см, Розраховують коефіцієнт здатності водойми до самоочищення від зовнішнього забруднення:
КСВ = +140 1/6500 -0,022
В даному районі відзначають підвищений рівень забруднення, дефіцит кисню у дна, масові щорічні еамори, КСВ менше 0,2, констатують вкрай низьку венно в воді і осаді переносним милливольтметром біля берега в північній частині
Тульчинського озера (ст.1) в кінці осіннього
На даній ділянці озера в кінці літнього періоду відзначають виділення сірководню в воду, наявність потужного замору.
Констатують вкрай низьку здатність до самоочищення в даній точці прісноводного водоймища в досліджуваний період навіть в період збагачення води киснем.
Подальше наростання рівня забруднення неприпустимо.
Приклад 3, Спосіб здійснюють, як описано в прикладі 1, вимірювання проводять на ст.106 / 60 (p = 45 48 ON, Л = 32 35 ОЕ). За результатами вимірювань величин Eh строятграфік вертикального розподілу (Фіг.3). Середнє значення величин Eh більше 0 (Еп> 0) ср становить +260 мВ, товщина шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (h) становить 6,5 см. Розраховують коефіцієнт здатності водойми до самоочищення від зовнішнього забруднення:
В даному районі не відзначають виникнення заморів. Донні опади містять багато черв'яків, що свідчить про сприятливі умови для проживання бентосних організмів, які сприяють протіканню процесів самоочищення в верхньому шарі осаду. I4> більше 0,2, але менше 0,5, вважають здатність водойми до самоочищення обмеженою.
Приклад 4. Спосіб здійснюють, як описано в прикладі 1, вимірювання проводять на ст. 89/62 (р = 45О48 ON, Л = 32О18 ОЕ). За результатами вимірювань обчислюють (Eh> Ogp у всьому шаром і товщину шару донних опадів з Eh більше 0 (h). Як випливає з фіг.4, (Eh> 0) становить +388 мВ, товщина шару окислених опадів і опадів з мікроаерофільна умовами (h) становить не менше 10 см. Розраховують коефіцієнт здатності водойми до самоочищення від зовнішнього забруднення за формулою;
Ксо- + 388 10/6500 = 0,60.
l4o більше 0,5, констатують високу здатність водойми до самоочищення.
Розраховують коефіцієнт здатності водойми до самоочищення від зовнішнього забруднення: Kco 220 10 / 6500-0,32
К о більше 0,2, але менше 0,5, що соответ- 15 ствует обмеженою здатності водойми на даній ділянці до самоочищення.
Таким чином, пропонований спосіб дозволяє визначити здатність водойми до самоочищення, його можливості прімі- 20 мати додаткові забруднення шляхом визначення стану донних опадів по напруженості в них окисно-відновних процесів і товщині захисного шару (шару окислених опадів і 25 опадів з мікроаерофільна умовами), що характеризують збереження умов, сприятливих для проживання бентосних організмів, які сприяють процесам очі- щения водойми, достатньою кількістю 30 кисню і збереженням буф рних властивостей екосистеми, Раніше відомі Способи оцінки процесів самоочищення констатують наявність процесу самоочищення в момент спостереження і дають представле- 35 ня про інтенсивність самого процесу у водоймі.
Пропонований спосіб визначення здатності до самоочищення застосуємо для водойм усіх типів. Спосіб є 40
«Остоверним, тому що в ньому в якості фіеіко «іміческого показника використовують окісаітельно-відновний потенціал, воторого в воді і в опадах прямо чи опосередковано пов'язаний з усіма хімічними харак- 45 теристик, фізико-хімічними властивостями опадів, зі швидкістю біогвохіміческіх процесів, а також відображає чисельний і видовий склад макро- і мікроорганізмів.
Крім того, вимірювання Eh дуже прості і відтворювані, особливо при вимірюванні їх виносних дистанційним датчиком безпосередньо в водоймі бее відбору проб трубою і дночерпателем. Використання Eh дозволяє застосовувати чутливий, ніекоінерціонний, портативний зонд, з блоком датчиків, що дає воеможность швидко оцінити здатність до самоочіщеwe водойм великих площ і глибоководних водойм і проводити вимірювання з требувмой регулярністю.
Спосіб визначення здатності водойми до самоочищення, що передбачає вимір фізико хімічного параметра і оцінку способності- водойми до самоочищення за величиною вимірюваного параметра, який відрізняється тим, що, з метою підвищення точності оцінки і спрощення способу, як фізико-хімічного параметра використовують окисно-відновний потенціал Eh, величину Eh вимірюють в шарах донного осаду загальною висотою до 20 см; додатково розраховують середню з величин Eh, більших, ніж нуль і встановлюють товщину шару осаду з величиною Eh> нуля, а оцінку здатності водойми до самоочищення здійснюють за формулою .У
13000 де Кс.о. †"коефіцієнт самоочищення водойми; (Eh> 0) c> †"середня з величин Eh, большйх, ніж нуль, h .y. †"товщина шару з ЕЬ> 0, при цьому, якщо Kc. 0.1, вважаю здатність водойми до самоочищення ограніченнойй, якщо 14.о> 0.25, рах іта ють здатність водойми до самоочищення високою.
_ # _ 0 -200 - 1N 0 + 100 +200 + 30 + O00 1
-36-36 -ЮОП Î 100. ію t300 ЖВ а
-300 -200 -100 0 + 100 + 200 + 300 + 400 + 500 Eh мв
Техред М.Моргентал Коректор H.Êîðîëü
Виробничо-видавничий комбінат "Патент". м Ужгород, вул. Гагаріна, 101
Замовлення 1936 Тираж Передплатне
ВНДІПО Державного комітету з винаходів і відкриттів при ДКНТ СРСР
113035, Москва, Ж 35, Раушской наб. 4/5