Файл: Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 77

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ог,нс/л

Рис. 1. Сезонная динамика pH и растворенного кислорода в воде р. Свислочи: 1 — д. Теребуты; 2 — нижний бйеф

Ofl

0,3

№'2,МПЦЛ

N0'3lNHb,»r Н/л

Рис. 2. Сезонная динамика минеральных форм азота в воде р. Свислочи: 1 — NH4 ; 3 — N 03 5 — NO, (д. Теребуты); 2 — NH4; 4 — N 03; 6 — NO 2 (нижний бьеф)

Рис. 3. Сезонная динамика минерального фосфора в воде р. Свислочи: 1 — Р 04 общин; 2 — Р 0 4 растворен-

ный (д. Теребуты); 3—Р 0 4’ общий; 4 — Р 0 4” растворенный (нижний бьеф)

репный), максимальные величины наблюдались в конце подледного периода (февраль—март). Во время весен­ него паводка содержание растворенных фосфатов сни­ жалось до аналитического нуля или не превышало сотых долей мг/л, что обусловлено притоком талых вод, со­ держащих небольшое количество фосфатов.

Годовой сток растворенных фосфатов в реку под влиянием водохранилища снизился на 61,%, что, веро­ ятно, связано с переходом их в донные отложения (см.

табл. 1, 2).

Рис. 4. Сезонная динамика растворенного железа в воде р. Свнслочн: 1 — д. Теребуты; 2 — нижний бьеф

Воды Свислочн в течение всего года несут в Осиповичское водохранилище большое количество растворен­ ного железа (0,82—2,44 мг/л), в редких случаях сни­ жаясь до 0,20—0,54 мг/л. Наибольшее количество его приходит в водохранилище весной и осенью. Определен­ ной закономерности в распределении концентраций рас­

творенного железа по

сезонам года не наблюдается

(рис. 4).

 

В воде нижнего бьефа водохранилища концентрация

растворенного-железа

составляла 0,20— 1,75 мг/л. Более

высокие значения наблюдались в 1знмне-весенний период

(1— 1,75 мг/л),

осенью количество растворенного желе­

за значительно

снижается (0,20—0,60 мг/л), что связа­

но, вероятно, с переходом его в донные отложения водо­ хранилища в виде гидроокиси при значительном насы­ щении воды кислородом и высоким pH, а также за счет потребления фитопланктоном (см. рис. 4). Годовой сток

26


его из водохранилища сократился на 35%. Максималь-- ное сокращение (на 60%) отмечено в вегетационный пе­ риод.

Органическое вещество. Динамика бихроматной и перманганатной окисляемоена каждом из участков реки представлена на рис. 5. Определенная закономер­ ность в распределении органического вещества по сезо­ нам не наблюдалась.

Бихроматная окисляемость воды в створе Теребуты за весь период наблюдений выражалась величиной 21—

Рис. 5.- Сезонная динамика перманганатной и бихроматной окисляемости в воде р. Свнслочп: 1 — ПО; 2 — БО (д. Теребуты); 3 — ПО; 4 — БО (нижний бьеф)

45'мгО/л, иерманганатная — 6,8—23,4 мгО/л. Отноше­ ние ПО : БО составляло 21—74%. В нижнем бьефе водо­ хранилища содержание органических веществ было не­ сколько ниже. Бихроматная окисляемость изменялась от 19,5 до 40 мгО/л, перманганатная — 8—20 мгО/л, отно­ шение ПО : БО составляло 24—58%- В период открыто­ го русла, когда в водохранилище создаются наиболее благоприятные условия для процессов самоочищения, содержание органических веществ несколько снижается.

Таким образом, процессы самоочищения в.Осиповичском водохранилище наиболее интенсивно протекают в период открытого русла, когда в результате фотосинтеза и ветрового перемешивания вода значительно обогаща­ ется растворенным кислородом, стимулирующим эти

?7

процессы, в результате чего годовой сток органического вещества сократился по сравнению с притоком на 10%, азота аммонийного — на 41, растворенных фосфатов — на 61, железа растворенного — на 35%. Годовой сток нитратного азота увеличился примерно в 3 раза.

Литература

1.

А л е к и н О.

А. Основы.гидрохимии. Л., 1970.

2.

А л е к и н О.

А., Б р а ж н и к о в а

Л. В. Сток растворенных

веществ с территории СССР. М., 1964.

 

3.

К а п л п н В.

Т., Фе с ей ко Н. Г.

Загрязнение и самоочище­

ние водоемов. Гидрохимические материалы, т. XV. Л., 1967.

4.

С к о п и н ц е в Б. А. О соотношении между кислородом окнс-

ляемостн, органическим углеродом и общим содержанием органиче­

ского вещества в природных водах. Гидрохимические материалы т. XVIII. М., 1950.


А. Г. КУДРЯШОВА

(Белорусский политехнический институт)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВПК ПРИ ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ ВОД

/^/\ААЛЛЛЛАЛАЛАЛЛАЛАЛЛАЛАЛАЛАЛЛЛЛАЛАЛЛЛЛЛЛЛ/'^Л«Л<ЛАЛАЛАЛЛЛЛЛЛААЛЛЛЛАЛ

Процесс биохимического потребления кислорода (БПК) в воде по природе своей является случайным,-за­ висящим от большого числа различных и, как правило, ие поддающихся точной количественной и качественной оценке факторов. В силу этого практически невозможно, однозначное определение причинно-следственных связей, характеризующих развитие процесса. Изменчивость ве­ личины ВПК — одного из основных показателей состоя­ ния водоема и пригодности его в качестве источника водоснабжения — обусловлена как сложностью окисли­ тельно-восстановительных процессов при химических и биохимических превращениях органического вещества в водоеме, так и существенным влиянием внешних факто­ ров — метеорологических условий, гидрологического ре­ жима водоема, изменениями в количестве и составе за-

грязнений, поступающих в водоемы с хозяйственно-бы­ товыми и промышленными сточными водами, и т. д.

Неизбежны некоторые отклонения и случайные ошибки при опытных определениях БПК даже при са­ мой тщательной постановке эксперимента.

При изучении 'подобных «плохо организованных си­ стем» используются методы сглаживания, аппроксима­ ции в некоторой ограниченной области эмпирических за ­ висимостей с помощью математических функций, вклю­ чающих подходящие переменные. Исследование такой сглаженной функции, как правило, позволяет больше узнать о рассматриваемой «истинной» зависимости н оценить отдельные и совместные эффекты изменения переменных.

29

Примером такой аппроксимации является

широко

распространенное уравнение [1, 3, 6, 9, 10, 12]

 

БПК, = БПКп(1 - Ю - *0 ,

(1)

где БПКг н БПКП — количество кислорода, потреблен­ ное соответственно за время t и к концу реакции биохи­ мического окисления; k — константа, характеризующая скорость процесса.

Однако, как неоднократно отмечалось

в

различных

работах (например,

[9]) п как

показал

анализ

резуль­

татов собственных наблюдений

[7], зависимость

(1) з

ряде случаев дает

результаты,

заметно

отличающиеся

от полученных опытным путем.

 

 

 

 

В связи с этим была, предпринята попытка,

используя

данные определений БПК при различных сроках экспо­ зиции, а также данные по некоторым другим характе­ ристикам качества воды, подобрать математические за ­ висимости, более близко аппроксимирующие результаты опытов и охватывающие большее число воздействую­ щих факторов. Учитывая случайный характер процесса биохимического потребления кислорода, в работе ис­ пользовались методы регрессивного анализа н статисти­ ческой оценки результатов [5]. Основные расчеты вы­ полнялись на ЭЦВМ «Напри» и «Мннск-22». Работа включала три основных этапа:

1) опытное определение параметров, характеризую­ щих процесс биохимического потребления кислорода, с использованием методов планирования эксперимента;

2)регрессивный анализ статистической зависимости величины БПК от времени экспозиции проб воды;

3)анализ влияния различных факторов на скорость биохимического потребления кислорода.

Постановка эксперимента по оценке качества воды. При проведении экспериментов ставилась задача опре­ деления характеристик процесса биохимического по­

требления кислорода, а также выделения и оценки доми­ нирующих. факторов. Исследование качества воды яв­ ляется типичным случаем, когда эксперимент ведет природа, а исследователю приходится оставаться в роли пассивного наблюдателя, т. е. ограничиваться пассивным экспериментом [8]. Это очевидное положение наложило свой отпечаток на методику планирования эксперимен­ тов. Программа эксперимента была составлена так, чтсц



бы рандомизировать те систематически действующие факторы, которые трудно поддаются учету и контролю, с тем, чтобы можно было рассматривать их как случай­

ные величины и, следовательно, учитывать

статистиче­

ски. Взятие проб воды проводилось в течение

несколь­

ких лет (1970— 1973 гг.)

из различных

водоемов в

окрестностях г. Минска,

в различное время года

(с мар­

та по ноябрь), со случайными интервалами между опы­ тами, при различных метеорологических условиях. Одно­ временно с взятием проб регистрировалась температура воздуха и воды, определялись бихроматная и перманганатная окисляемость, содержание растворенного кисло­ рода и некоторые другие показатели. Определение зна­ чений ВПК при различных сроках экспозиции проб воды проводилось в соответствии с рекомендациями сборника «Унифицированные методы анализа вод» [11].

Регрессионный анализ зависимости ВПК от времени экспозиции проб воды. Функции регрессии, как известно, описывают статистическую зависимость изучаемой слу­ чайной величины от одной или нескольких других вели­ чии [4]. В простейшем случае статистическая или кор­ реляционная зависимость проявляется в том, что при изменении одной из величин (в данном случае время экспозиции i) изменяется среднее значение другой (БПК(). При проведении регрессионного анализа необ­ ходимо решить две основные задачи:

а) установить форму корреляционной связи; б) оценить тесноту (силу) корреляционной связи.

Так как характер зависимости между исследуемыми величинами (t и ВПК) заранее неизвестен и вообще не существуют строгих математических методов, которые «априори» позволили бы выбрать общий вид искомой функции, вид кривой определялся по характеру распо­ ложения точек на корреляционном поле (рис. 1). Оче­ видно, что при таком методе выбор общего вида эмпири­ ческой функции регрессии не является однозначным и возникает необходимость в последующей оценке степени достигнутого приближения эмпирической функции к «истинной».

При нелинейном характере исследуемой зависимости для упрощения вычислительных операций по определе­

ний параметров

функций регрессий ^методом наимень­

ших квадратов

рекомендуется произвести преобразова-

31