Оценка техногенного воздействия на озеро Долгое

Введение

К концу XX началу XXI веков человечество характеризовалось стремительным ростом промышленности и урбанизации и как следствие этих процессов все возрастающим влиянием на природу. На современном этапе антропогенная нагрузка достигла высокого уровня, и стала основным фактором, влияющим на изменение и формирование природных сред. Источники загрязняющих веществ весьма разнообразны. Их действие также отличается широким спектром. Все загрязняющие вещества негативно воздействуют на все сферы Земли.
Усилившееся антропогенное воздействие на гидросферу приводит к ухудшению показателей качества воды. Основными загрязнителями водоемов являются сточные воды промышленных и коммунально-бытовых предприятий, а также стоки с полей. Изменяются условия разложения органических веществ, количество кислорода, аммонийного азота и фосфора в воде, в конечном итоге происходит ухудшение качества воды.
Техногенное воздействие на озера зависит от ряда факторов: таких как количественный и качественный состав загрязнителей, химический состав и температура воды в водоеме. Кроме этих факторов имеет влияние длительность воздействия антропогенного фактора и характер выраженности эффекта воздействия.
Особое влияние техногенное воздействие оказывает на малые внутренние водоемы. Эти озера и пруды имеют большое значение в формировании микроклимата климата территории, и несут эстетическую и рекреационную нагрузку. Берега водоемов зачастую становятся любимым местом горожан для прогулок, отдыха и занятий спортом. Озера являются местообитанием для многих растительных и животных организмов.
Но в связи с тем, что эти водоемы характеризуются замедленным водообменом, они являются наиболее уязвимым компонентом гидросферы. Это связано с их способностью к накоплению отложений, циркулирующих по территории водосборного бассейна. Со временем, даже при небольших количествах загрязняющих веществ поступающих в водоем с замедленным водообменом, может начаться техногенная сукцессия, вызванная кумулятивным эффектом. При этом виде сукцессий происходит снижение биоразнообразия, падение продуктивности и упрощение структуры, замедление и разрыв круговоротов биогенов. Тормозятся все процессы как продукционные, так и деструкционные, если эти процессы начали замедляться, то происходит полная потеря устойчивости экосистемы, и она уже не сможет вернуться в исходное состояние.[50]
Необходимо учесть, что общие механизмы сукцессий водных экосистем пока изучены недостаточно. В связи с этим необходимы исследования уровня реальной техногенной нагрузки испытываемой внутренними водоемами и ее влиянии на экосистему озер на современном этапе.
Таким образом, необходимо проведение комплексной оценки водоемов урбанизированных территорий, в первую очередь водоемов расположенных в городах с миллионным населением.
Цель работы - оценка техногенного воздействия на озеро Долгое, находящегося в Приморском районе города Санкт-Петербурга.
Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1) изучить динамику изменения рН воды;
2) исследовать основные показатели воды, характеризующие кислородный режим, а именно перманганатную окисляемость, биохимическое потребление кислорода, и содержание растворенного кислорода;
3) оценить динамику содержания основных биогенных элементов, таких как азот, в форме аммонийного азота и фосфор общий, минеральный и органический;
4) дать оценку экологического состояния воды озера Долгое;
5) предоставить рекомендации по улучшению экологического состояния.
В литературных источниках процесс изменения озер под влиянием техногенной нагрузки освящен достаточно хорошо. Но вопрос по водоемам находящимся на урбанизированной территории до сих пор изучен довольно слабо.
Научная новизна работы заключается в изучении изменения озера Долгое, расположенного в городе Санкт-Петербурге, под влиянием техногенной нагрузки в период с июня 2014 года по апрель 2015 года.
Личный вклад автора в работу включает в себя забор проб, выполнение анализов воды и изучение литературных источников.
 

Оглавление

Введение 4
1.1. Аналитический обзор литературы 7
1.2. Показатель рН воды 12
1.3. Кислородные показатели 14
1.4. Содержание биогенных элементов - аммонийный азот и фосфор 15
2. Методическая часть 20
2.1. Объекты исследования 20
2.2. Методы исследования 23
2.3. Метеорологические показатели 24
3. Экспериментальная часть 27
3.1. Химико-экологическая оценка воды озера Долгое 27
3.1.1. Активная реакция среды 27
3.1.2. Показатели, характеризующие содержание растворенного органического вещества 28
3.1.2.1. Перманганатная окисляемость 29
3.1.2.2. Биохимическое потребление кислорода 31
3.1.2.3. Определение растворенного кислорода по Винклеру 32
3.1.3 Содержание основных биогенных элементов в воде озера Долгое 35
3.1.3.1. Содержание аммонийного азота 35
3.1.3.2. Изменение содержания фосфора 37
3.2. Оценка экологического состояния озера Долгое 42
5. Охрана труда 46
5.1. Санитарно-гигиенические требования при работе в лаборатории. Средства индивидуальной защиты 46
5.2.. Основные правила охраны труда при работе в лаборатории 50
5.3. Правила эксплуатации приборов и оборудования 51
5.4. Правила работы с лабораторным стеклом 52
5.5. Лабораторные работы с использованием химических веществ 52
5.6. Меры, применяемые при ликвидации пожара 60
Заключение 62
Список использованных источников 64
Приложения 72

Заключение

В дипломной работе представлены наиболее важные в гигиеническом отношении химические вещества и показатели, характеризующие качество воды для культурно-бытовых целей. Дана оценка их значения при определении качества воды в озере Долгое, расположенном в городе Санкт-Петербурге, и несущем большую рекреационную нагрузку.
Воды озера характеризуются показаниями рН характерными для пресных водоемов и колеблются в диапазоне зимой 6,8 - 7,4, летом 7,4 - 8,2, что является нормой. Что свидетельствует о хорошей карбонатной емкости водоема.
Кислородные показатели вод озера следующие. На протяжении всего периода наблюдений показатель БПК водоема был в пределах нормы, наблюдалось только одно превышение в июне, связанное, по-видимому, с притоком органики. По результатам исследования на БПК озеро можно отнести к чистым водоемам.
Что касается перманганатной окисляемости, то этот показатель на протяжении всего периода наблюдений превышает ПДК более чем в четыре раза, что свидетельствует о содержании в воде легкокисляемых органических соединений.
Если принять к рассмотрению содержание растворенного кислорода, то здесь также имеются значительные расхождения с ПДК (4 мг/л). Уровень содержания практически все время значительно ниже, примерно в 2 раза. Что могло вызвать замор фауны. По показателю загрязнения водоема по уровню кислорода водоем можно отнести к загрязненным.
То же касается и биогенных элементов. Несмотря на то, что ион аммония является показателем уровня самоочищения, он является при этом и маячком сигнализирующем о начале эвтрификации водоема, тем более это так, если на всем протяжении наблюдений его концентрация в воде значительно превышала ПДК (2 мг/л) более чем в 1,5 раза.
Что касается таких важных в жизни водоема биогенныхвеств как фосфаты, то высокое содержание минерального фосфора болеечемв 1,8 раза превышающее ПДК составляющую 0,2мг/л говорит о эвтрофности водоема.
Общее резкое отклонение всех показателей в июне свидетельствует о попадании в озерные воды большого количества загрязняющих веществ, тем более что погодные условия, с большим количеством осадков и высокой среднемесячной температурой, около 18оС способствовали процессу.
В результате проведенных исследований озеро Долгое по качеству воды относится к загрязненным озерам. Водоем не рекомендуется использовать для купания ни в один из сезонов года.
Несмотря на интенсивно протекающие процессы биохимического окисления органических веществ с участием микроорганизмов, антропогенное эвтрофирование водоема продолжается, так как любая экосистема, хотя и увеличивает свою способность к переработке постоянно поступающих загрязняющих веществ, но лишь до достижения определенного предела. Его превышение приводит к деградации и полному разрушению экосистемы.
Чтобы этого не произошло, рекомендуется продолжать осуществлять ряд начатых и рекомендованных мер поочистке и инженерно-экологическому обустройству озера и примыкающей территории, обеспечивающих снижение фосфорной нагрузки и приемлемое состояние экосистемы водоема в течение длительного срока.
Только в этом случае,возможно, сохранить озеро Долгое — прекрасный элемент городского ландшафта, осуществить мечту города — вернуть озеру состояние первозданной чистоты.

Список использованных источников

1. Трудовой кодекс Российской Федерации по состоянию на 1 июня 2014 года. М.: АСТ, 2014, 430 с.
2. «Временные рекомендации (Правила) по охране труда при работе в лабораториях (отделениях, отделах) санитарно-эпидемиологических учреждений системы Минздрава России» (утв. Минздравом РФ 11.04.2002) [текст].
3. Приказ Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения» [текст].
4. Об утверждении Типовых отраслевых норм бесплатной выдачи работникам специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты (с изменениями на 26 апреля 2004 года) Постановление от 16 декабря 1997 года N 63 [текст].
5. Правила противопожарного режима в Российской Федерации", утвержденныe Постановлением Правительства Российской Федерации от 25.04.2012 № 390 [текст].
6. Артемьев А.А. Экологическое состояние, восстановление и обустройство малых водоемов г. Москвы [статья]//Институт водных проблем.: М. . [Электронный ресурс] Режим доступа: http://bookfi.org/book/569411.
7. Алимов А.Ф. Закономерности функционирования и стратегия управления экосистемами эстуария реки Невы//А.Ф. Алимов, С.М. Голубков, В.Е. Панов [статья] //Экологическое состояние водоемов и водотоков бассейна реки Невы.- СПб.: СПбНЦ РАН, 1996.- С. 187-203.
8. Белкина Н.А. Изменение процессов окислительно-восстановительного диагенеза донных отложений Онежского и Ладожского озер под воздействием антропогенных факторов: автореф. дис. кан. геогр. наук: 25.00.27/Белкина Наталья Александровна; ИВПС КарНЦ РАН Петрозаводск, 2003. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/izmenenie-protsessov-okislitelno-vosstanovitelnogo-diageneza-donnykh-otlozhenii-onezhskogo-i.
9. Белкина Н.А. Фосфор в донных отложениях Онежского озера [статья]// Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена//2015.- № 173.- С. 97-109.
10. Витенберг Г.Г., Ляхнович В.П. Удобрение прудов.[текст] М.: Пищевая пром-ть, 1965.- 270 С.
11. Владимирович А. Г., Ерофеев А. Д. Петербург в названиях улиц. — М.: АСТ ; СПб.: Астрель-СПб; Владимир: ВКТ, 2009. — С. 179. — 752 с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-17-057482-7.
12. Власов В.А. Инженерно-мелиоративные подходы к улучшению состояния водных объектов в условиях городской застройки: дис. канд. тех. наук: 06.01.02/Власов Василий Анатольевич; ФГОУ ВПО МГУП. [текст] М.:- 2009.- С. 28.
13. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. Издание 10-е, стереотипное. [текст] М., «Химия», 1973. 717 с., 22 табл., 518 рис., список литературы 200 ссылок.
14. Восстановление экосистем малых водоемов. [текст]СПб.: Наука, 1994. С. 144.
15. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков инженеров и врачей. Изд-е 7-е перераб. и доп. В трех томах. Том III. Неорганические и элементорганические соединения. Под ред. зас. деят. науки проф. Н.В. Лазарева и док. биолог. наук проф. И.Д. Гадаскиной. [текст] Л., «Химия», 1977. 608 стр., 15 табл., библиография 2223 названия.
16. ГОСТ 18309-72 «Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов» [текст].Дата актуализации описания: 19.03.2013.
17. ГОСТ 12.0.003-74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация» [текст].Издание (февраль 2002 г.) с Изменением N 1, утвержденным в октябре 1978 г. (ИУС 11-78)
18. ГОСТ 4192-82. «Вода питьевая. Методы определения минеральных азотсодержащих веществ» [текст].Переиздание (сентябрь 2003 г.) Ограничение срока действия снято: Протокол № 3-93 МГС от 12.03.93 (ИУС № 5-93).
19. ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб» [текст].Принят и введен в действие Постановлением Госстандарта России от 21 апреля 2000 г. № 117-ст
20. ГОСТ Р 55684-2013 «Вода питьевая. Метод определения перманганатной окисляемости» [текст].Дата актуализации текста: 06.04.2015
21. Дмитриев В.В., Мякишева Н.В., Хованов Н.В. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей. I. Качество природных вод [статья]// Вестн.СПбГУ,сер.7, 1996, вып. 3 (№ 21),с.40-52.
22. Долгое (озеро, Санкт-Петербург). Википедия. [статья] [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ru:Долгое%20(озеро,%20Санкт-Петербург)?uselang=tr.
23. Дорошевич В.И., Мощик К.В., Руденя Н.В.Индикаторы возможного загрязнения воды патогенными микроорганизмами [статья] [Электронный ресурс]. Режим доступа:https://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=8&ved=0CEUQFjAH&url=http%3A%2F%2Fwww.bsmu.by%2Fmilitarymedicine%2F1400b3dbce0183ff626aa9f905d9e087%2F&ei=D0VOVcmJN4mmsgHasIG4Cg&usg=AFQjCNHgyDnAZtuVcPsjceNqUXcQtj9qXg&bvm=bv.92885102,d.bGg&cad=rjt
24. Заделенов В.А., Трофимова М.А., Космаков И.В. Основные виды техногенного воздействия на водные биоресурсы при освоении минерально-сырьевой базы [статья]//Вестник Томского государственного университета.- 2001.-сентябрь.-Т. № 274.- С. 133-135.
25. Зенин А.А. Гидрохимический словарь//А,А. Зенин, Н.В. Белоусова.- [текст] Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-240 с.
26. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды/ Ю.А. Израэль.- [текст] М.: Гидрометеоиздат.- 1984.-С. 560 С.
27. Калачева С.В. Оценка уровня техногенного воздействия на поверхностные воды Республики Марий Эл: автореф. дис. канд. тех. наук: 25.00.36 / Калачева Светлана Васильевна; РУДН.-М., 2002. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/otsenka-urovnya-tekhnogennogo-vozdeistviya-na-poverkhnostnye-vody-respubliki-marii-el.
28. Караганова Н.Г., Никанорова И.В. Эколого-географическая оценка состояния малых водоемов урбанизированных территорий (на примере Чебоксарского городского округа) [статья]//Вестник Чувашского университета.- 2012.- № 3.- С. 71-75.
29. Кашулин Н.А., Денисов Д.Б., Василькова С.А., и др. Современные тенденции изменений пресноводных экосистем евроарктического региона [статья] //Труды Кольского научного центра РАН.-2012.- № 2.- Т.1. С. 54.
30. Комов В.Т. Природное и антропогенное закисление малых озер Северо-Запада России : Причины, последствия, прогноз: автореф. дис. док. биолог. наук: 03.00.16 / Комов Виктор Трофимович; ИБВВ РАН. Борок.: 1999. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/prirodnoe-i-antropogennoe-zakislenie-malykh-ozer-severo-zapada-rossii-prichiny-posledstviya.
31. Комов В.Т. Причины и последствия антропогенного закисления озер. Курс лекций. [текст]– Нижний Новгород: Вектор-Тис, 2007. – 112 с.
32. Корнилов А.Л., Петухова Г.А. Влияние накопления тяжелых металлов на содержание пигментов фотосинтеза растений из прибрежной зоны водоемов г. Тюмени [статья]// Вестник Тюменского государственного университета.- 2012.- № 12.- С. 189-194.
33. Красногорская Н.Н., Елизарьев А.Н., Хаертдинова Э.С., Муллаянов Р.Р. Оценка экологического состояния лентических водных объектов в пределах урбанизированных территорий [статья] //Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 6. [Электронный ресурс] Режим доступа: www.science-education.ru/100-4890.
34. Кужина Г.С. Динамика микроэлементов в воде и донных отложениях верховий рек Южного Урала: автореф. дис. кан. биолог. наук :03.00.16 / Кужина, Гульнара Шарифовна; Сибай., 2010. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/dinamika-mikroelementov-v-vode-i-donnykh-otlozheniyakh-verkhovii-rek-yuzhnogo-urala.
35. Малаев А.В. Влияние естественных и антропогенных факторов на зарастание малых бессточных озер восточного Зауралья: автореф. дис. канд. геогр. наук: 25.00.36/ Малаев Александр Владимирович; ЧГПУ.-Челябинск., 2009. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/vliyanie-estestvennykh-i-antropogennykh-faktorov-na-zarastanie-malykh-besstochnykh-ozer-vost.
36. Моисеенко Т.И. Трансформация водных экосистем больших озер при изменении антропогенной нагрузки [статья] //Вестник Тюменского государственного университета// 2010.-№ 7.- С. 51-57.
37. Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Формирование химического состава вод озер в условиях изменения окружающей среды. [текст] М.: Наука, 2010. — 276 c.
38. Орлов Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении/ Д.С. Орлов, Л.К. Садовников, И.Н. Лозановская.- [текст] М.:Высш. шк., 2002.-334 С.
39. Охрана окружающей среды: Учеб. для тех. спец. вузов. С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр. и доп.- [текст]М.: Высш. шк., 1991.- 319 с., ил.
40. Оценка и нормирование качества природных вод: критерии, методы, существующие проблемы: Учебно-методическое пособие [Текст] / сост. О.В. Гагарина. / Ижевск: Издательство «Удмуртский университет». - 2012. - 199 с.
41. Павлов А.Н. Экология: рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Учеб. пособие/ А.Н. Павлов.- [текст] М.:- Высш. школа. 2005.- 343 с., ил.
42. Парфенова Г К Антропогенные изменения гидрохимических показателей качества вод. – [текст] Томск: «Аграф-пресс», 2010. - 204 с.
43. Парфенова Г.К. Эволюция техногенеза гидрохимических показателей качества вод урбанизированных территорий :На примере бассейна Верхней Оби: дис. . док. географ. наук: 25.07.77/Парфенова Галина Кирилловна; ТГУ.- Томск.- 2004. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/evolyutsiya-tekhnogeneza-gidrokhimicheskikh-pokazatelei-kachestva-vod-urbanizirovannykh-terr.
44. ПНД Ф 14.1;2;3;4.121-97 Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений рН в водах потенциометрическим методом
45. ПНД Ф 14.1:2:4.165-2000 «Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений суммарной массовой концентрации минерального и органического фосфора (общего фосфора) в пробах питьевых, природных и сточных вод фотометрическим методом» [текст].
46. Поисковая система «Яндекс карты». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://maps.yandex.ru/
47. РД 52.24.419-2005. «Массовая концентрация растворенного кислорода в водах. Методика выполнения измерений йодометрическим методом» [текст].
48. Самарина В.С. Техногенная метаморфизация химического состава природных вод/ В.С. Самарина, А.Я. Гаев, Ю.М. Нестеренко.- [текст] Л.: Гидрометеоиздат.-1993.-444 С.
49. СанПиН 2.1.5.980-00. « 2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водных объектов. Гигиенические требования к охране поверхностных вод» [текст]. М.: 2000.
50. Синицкий А.В. Особенности структурной организации зоопланктоценозов малых водоемов урбанизированных территорий: автореф. дис. канд. биолог. наук: 03.00.16/ Синицкий Андрей Викторович; СМУН.-Самара., 2004. [текст] [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dissercat.com/content/osobennosti-strukturnoi-organizatsii-zooplanktotsenozov-malykh-vodoemov-urbanizirovannykh-te.
51. Системы экологического менеджмента: учеб. Пособие Т.В. Гусева, С.Ю. Дайман, Е.А. Заика [и др.]; под ред. Т.В. Гусевой. -[текст] М.: ДеЛи принт. - 2005. - 344 с.: ил. - На яз. - . - Авт. указ. в вып. дан..
52. Спиридонова М.С., Гайфулина Г.Н., Лесовская М.И. Оценка некоторых химических параметров реки Кача [статья]//Фундаментальные исследования .-2006.- № 2.- [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rae.ru/fs/?section=content&op=show_article&article_id=1741.
53. Способ биологической очистки загрязненных водоемов с двухступенчатым кумулятивно-выносным характером действия Инновационный патент № 24321, Республика Казахстан/ Курманов Б.А., Ким А.И, Пилин Д.В. [статья] [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://c.online-expo2017.com/blog/Kazakh_Research_Institute_of_Fishery_LLP/421.html
54. Способ очистки зарастающих или заросших озер. (Патент РФ № 2308564)/ Кириллов Н.К., Иванов В.И., Иванов Д.В. [статья] [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.freepatent.ru/patents/2308564.
55. Справочник по гидрохимии/ Под ред. А.М. Никанорова.- [текст] Л.: Гидрометеоиздат.-1989.- 351 С.
56. Трешников А.Ф., Знаменский В.А.. Поступление биогенных веществ в озера и его возможные последствия [статья] //Вестник АН СССР.- [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.ras.ru/FStorage/download.aspx?Id=7e51c33d-e67b-4d49-9179-646c0a520804.
57. Трешников А.Ф., Знаменский В.А.. Проблемы Ладожского озера [статья] //Вестник АН СССР.- [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.ras.ru/FStorage/download.aspx?Id=c42d4f1f-bfed-40bf-b42c-1c8d08f91763.
58. ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2.
59. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. с нем. – [текст] М.: Мир, 1997.- 232 с., ил.
60. Хендерсон- Селлерс Б. Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования/ Б. Хендерсон-Селлерс, Х.Р. Маркленд.- [текст] Л.: Гирометеоиздат.-1990.-279 С.
61. Хупер Ф. Происхождение и судьба органических соединений фосфора в водных системах/Ф. Хупер//Фосфор в окружающей среде.- [статья] М.: Мир.-1977.-С. 204-321.
62. Цыбекмитова Г.Ц. Динамика биогенных элементов в воде озера Арахлей (Восточное Забайкалье) [статья] // [Электронный ресурс] Режим доступа: http://baikalfund.ru/mediacache/45df7804-6d1d-44a0-96ee-de11da27163f.pdf
63. Цыбекмитова Г.Ц., Фалейчик Л.М. Антропогенная нагрузка на водосборный бассейн Иваново-Арахлейских озер (Восточное забайкалье) [статья] //Вода: химия и экология//2013.- № 1.- С. 3-8.
64. Янко Н.В., Станкевич В.В., Коваль М.Н. Антропогенная эвтрификация Шацких озер [статья] //Окружающей среды и здоровья.- 2014.-№ 3 (70).- С. 51-55.