Отбор проб поверхностных вод суши

Лекция 12-13-14

Методология отбора проб воды и газа для химического анализа на содержание основных компонентов и загрязняющих веществ

Для правильной оценки качества воды в водоеме, характеристики его химико-биологического состояния, степени загрязнения и т. д. требуется выполнить по крайней мере два условия: удовлетворительный анализ некоторого минимума проб воды из этого водоема и их представительность, или репрезентативность.

Вопросу репрезентативности проб в гидрохимических исследованиях следует уделять не меньше внимания, чем собственно химическому анализу. Неправильный выбор пунктов, горизонтов, времени наблюдений, ошибки в организации и технике отбора проб приводят к столь же серьезным и неисправимым искажениям получаемой информации, что и некорректный анализ.

Под репрезентативностью проб понимают их соответствие поставленной задаче как по количеству и объему, так и по выбранным точкам и времени отбора (а также по технике отбора, предварительной обработке, условиям хранения и транспортировки). Строго говоря, любая проба характеризует воду в точке в момент отбора. Однако если содержание определяемого вещества изменяется достаточно медленно и распределение его довольно равномерно (или известны закономерности этих изменений в пространстве и во времени), то результаты анализа пробы распространяют на некоторый промежуток времени и участок водоема.

Проблема отбора проб весьма сложна и обширна, и зависит от цели исследований. Здесь отмечены лишь моменты отбора, наиболее близкие к собственно химическому анализу. Общие аспекты отбора проб затрагиваются с целью привлечения внимания исследователя к этому важному этапу гидрохимических работ.

Принципы отбора представительных проб. Проба должна представлять водоем или определенную часть его и характеризовать состояние воды за определенный промежуток времени. Степень, до которой одиночная малая проба может считаться характерной для большой водной массы, зависит от следующих факторов:

- однородности отбираемой водной массы;

- количества точек отбора проб;

- размера отдельных проб;

- способа отбора.

Кроме того, предварительная обработка, транспортировка и хранение проб должны производиться таким образом, чтобы в содержании и составе определяемых компонентов и свойствах воды не происходило существенных изменений.

Отбор представительных проб должен учитывать специфику водоема (морфология, гидрология, характер водосбора и т. д.), т. е. все, чем определяется выбор места и частоты отбора, и специфику определяемых веществ (растворенное, взвешенное, коллоидное, пленочное, «мертвое», «живое»), т. е. все, что определяет в конечном итоге физические, химические и биологические свойства водного объекта.

Виды проб. Различают простые и смешанные (усредненные) пробы. Простые пробы, т. е. отобранные в полном объеме в определенный момент времени, характеризуют качество воды в данном пункте водоема во время отбора. Смешанные пробы представляют собой объединенную по тому или иному принципу серию простых проб. Такие пробы характеризуют среднее содержание определяемых компонентов или свойства за некоторый промежуток времени, или среднее арифметическое или взвешенное значение для некоторого участка, разреза и т. д. Отбор смешанных проб требует осведомленности исследователя о характере распределения и изменений измеряемых параметров водных масс.

Виды отбора проб. В зависимости от цели исследований отбор проб может быть разовым (нерегулярным) и регулярным, или серийным. Разовый отбор проб используется относительно редко, например, в тех случаях, когда:

- измеряемые параметры не подвержены большим изменениям во времени или (и) по глубине и акватории водоема;

- известны (на основании изучения данного или подобных водоемов) закономерности изменений определяемых параметров;

- требуются лишь самые общие представления о качестве воды в водоеме.

Нерегулярный отбор используют для периодического определения возможных изменений состава вод в ранее хорошо изученном водоеме. Регулярный, или серийный, отбор проб дает наиболее определенную и надежную информацию о состоянии водоема и качестве его вод. Регулярным (серийным) называют такой отбор, при котором каждая проба отбирается в определенной (временной или пространственной) взаимосвязи с другими.

Место отбора пробы выбирают в соответствии с целями анализа и на основании исследования местности. Чтобы исключить влияние случайных факторов чисто местного характера, особенно внимательно надо обследовать притоки реки и источники загрязнения в ее бассейне, находящиеся выше места взятия пробы. За исключением наблюдений в специальных целях, не следует брать пробы воды на химический анализ в следующих пунктах:

- подверженных непосредственному влиянию вод притоков;

- вблизи населенных пунктов, если около них в данный водоем выводятся сточные воды или если берега загрязняются отбросами;

- около предприятий, загрязняющих воду отходами производства, около пристаней, бань и т. п.;

- в участках слабого водообмена, т. е. в застойных участках (в затонах, на мелководье и в рукавах у самого берега).

Реки, ручьи. В тех случаях, когда целью исследования не является поверхностный или придонный слой, пробу отбирают на глубине 20—30 см от поверхности и на таком расстоянии от дна, которое допускает аппаратура для отбора пробы. Пробы отбирают или смешанные по глубине, или в ряде точек в поперечном сечении на стрежне потока. Для малых потоков смешанная по глубине проба обычно равнозначна пробе, взятой в центре потока. Большие потоки требуют выбора определенных разрезов и вертикалей на основании гидрологической и гидрохимической рекогносцировки.

Озера, водохранилища, пруды. При детальных исследованиях в озерах и водохранилищах пробы отбирают на станциях (разрезы, полуразрезы) по трехмерной сетке как минимум на двух горизонтах; у поверхности (0,2-0,5 м) и у дна (0,5 м). На промежуточных горизонтах пробы воды берут в зависимости от существующего в это время распределения слоев воды с различной температурой: одну пробу выше слоя температурного скачка, одну в слое скачка и одну ниже. В нижнем слое (гиполимнионе) в глубоком озере иногда следует брать несколько проб на разных глубинах. В целях сравнимости результатов химического анализа проб воды целесообразно установить стандартные горизонты, например 0,5; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100 м, сообразуясь при этом с термической стратификацией.

Атмосферные осадки. Отбор проб атмосферной воды целесообразно проводить вблизи или на метеоплощадках, где одновременно фиксируются метеорологические условия. Осадкосборники необходимо размещать на высоте около 2 м от поверхности земли с учетом преобладающего направления ветра; следует также исключить влияние пыли и случайных загрязнений.

Частота отбора проб, в принципе, должна определяться изменчивостью концентрации интересующих ингредиентов, которые, в свою очередь, зависят от скорости физико-химических, биохимических и иных процессов, режима сброса сточных вод, условий их разбавления и т. п. Из этого следует, что программа систематических наблюдений за химическим составом вод, включающая перечень ингредиентов, пункты и сроки отбора проб, формируется и корректируется на основании достаточных знаний особенностей водного объекта и поведения выбранных параметров качества его воды. Эти знания накапливаются и уточняются с помощью предварительных и периодически повторяющихся рекогносцировочных исследований.

Частота отбора проб, как и вообще программа наблюдений, в значительной мере обусловливаются также важностью водного объекта или его части в хозяйственном отношении. На этом основании предложено деление пунктов наблюдений на четыре категории с различной частотой наблюдений, т. е. отбора и анализа проб (табл. 1).

Таблица 1

Дата добавления: 2014-01-14