CC BY
35
доклад на годичном общем собрании АН СССР.
4. Экологические проблемы геотехнологий: Новые идеи, методы и решения / Н.Н. Чаплыгин [и др.]/ М.: ООО «Изд-во «Научтехлитиздат», 2009. 320 с.
Захаров Евгений Иванович, д-р техн. наук, проф., ecology@tsu.tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
APPROACH TO EVALUATING INTERACTION OF BIOSPHERE WITH TECHNOSPHERE AND THEIR CONSEQUENCES
E.I. Zakharov
Fundamental regularities of interacting biosphere elements with different techno-sphere elements were considered. It's shown that development programs all of countries foresee subsequent increasing consumption products. The principle of rational interaction society with biosphere at the basis of environmental rational consumption natural recourses was substantiated.
Key words: biosphere, technosphere, environment, system properties, methodology of science.
Zakharov Evgeny Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, ecology@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 502.51:504.5:543.31
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВОДЫ ДЛЯ ОСНОВНЫХ РЕК ПРОВИНЦИИ ДОНГТХАП (ЮГ ВЬЕТНАМА) НА ОСНОВЕ ИНДЕКСА КАЧЕСТВА ВОДЫ
Фан Чунг Канг, А.Ф. Симанкин
Исследовались основные показатели качества воды (индекс качества) были выполнены по методике, разработанной Бхаргава (Бхаргава - WQI). Показано, что индекс качества воды может быть использован как эффективный инструмент для управления качеством воды и борьбы с загрязнением воды в реках.
Ключевые слова: Бхаргава, индекс качества воды (WQI), классификация.
Реки Тянь и Као Лань являются важными источниками поверхностных вод в провинции Донгтхап (Юг Вьетнама). Они снабжают водой все местные предприятия, включая хозяйственно-питьевое водоснабжение сельского хозяйства, судоходства, туризма, аквакультуры. Тем не менее, в эти реки поступают стоки отходов, от деятельности местных предприятий. Одной из серьезных проблем являются наводнения, в результате которых в
реки поступает огромное количество неорганизованных стоков.
Для того чтобы управлять качеством воды WQ и вести борьбу с загрязнением воды была предпринята попытка выяснить, насколько эффективен и прост метод оценки WQ, имеет ли он важное значение не только для специалистов, но и сообщества в целом и для лиц, принимающих решения.
Во многих странах мира с целью оценки качества воды анализируются отдельные показатели WQ и сравниваются с заданными значениями, установленными национальными стандартами различных видов водопользования. Однако при этом сталкиваются с трудностями, т.к. не все параметры могут удовлетворять определенным целям использования. Например, во вьетнамском стандарте ТСУЫ 5942:1995 значения растворенного кислорода (00), взвешенных веществ (55) и общего числа кишечной палочки (ТС) в поверхностных водах в 6 мг/л и 2 мг/л; 20 мг/л и 80 мг/л; 5000 МРМ100 мл и 10000 МРМ100 мл, соответственно классифицируются уровнем А (уровень хозяйственно-питьевого водоснабжения) и уровнем В (не отвечает стандарту хозяйственно-питьевого водоснабжения и используются для других целей). В реке (или в одной части реки), например, ВО находится на уровне А, но и ТС находятся ниже уровня А. В то время как в другой реке (или другой части реки) находится на уровне А, ВО и ТС находятся ниже уровня А, или ВО и 55 находятся на уровне А, но ТС находится ниже уровня А или даже на уровне В. При таком сочетании параметров очень трудно произвести оценку качества воды и отнести их, например, на уровень А или В. Более того, на основе отдельных параметров можно запутать оценку временных и пространственных изменений и тенденций развития WQ; зонирования и классификации WQ; сравнение WQ в реках, а также интерпретацию качества воды для целей сообщества.
Индекс WQI является агрегацией параметров и рассчитан на объединение многих параметров WQ в соответствии с определенным методом. WQI может изменяться от 0 (наихудшее качество воды) до 100 (лучшее качество воды). Модель WQI первой начала применяться в США в 1965 году. В настоящее время насчитывается более чем 30 видов WQI. WQI используется во многих странах мира [2]. Модель WQI была усовершенствована Бхаргава [1,2] (в Индии) в 1983г. и является одной из простых моделей, которые легко использовать в развивающихся странах. С другой стороны, эта модель позволяет оценить WQI как для общего (многоцелевого) так и для конкретного использования (например, для бытового водоснабжения, сельского хозяйства и аквакультуры).
Для анализа качества воды в реках производился отбор проб. На рисунке показаны участки отбора проб, простирающиеся от верхней части к нижней части реки Тянь (5 участков, помеченных Р1, Р2, РЗ, Р5, Р7) и реки Као Лань (4 участка, помеченных как Р2, Р4, Р6, Р7).
На каждом из участков были взяты по две пробы. Места отбора
находятся вдали от обоих берегов реки на подходящем расстоянии. В каждой точке композитный материал собирался с двух разных глубин - 50 см и 100 см водного столба в объемном соотношении 1:1. Параметры температуры, рН, мутности (TUR), электропроводности (ЕС), общее количество растворенных твердых веществ (TDS), растворенного кислорода (DO), оценивались по полю (с помощью WQC 22A - TQA, Япония) на двух глубинах от - 50 см и 100 см, а затем усреднялись.
Лабораторный анализ WQ параметров, таких, как химическое потребление кислорода (ХПК), биохимическое потребление кислорода (БПК5), активного фосфата (РО4), нитратов (NO3), аммиака (NH4/NH3), общее содержание твердых веществ (TS), твердость (по СаСО3), общая кишечная флора (ТС), фекальные кишечные микроорганизмы (FC), К, Na и общее растворенное железо, осуществлялся в соответствий со стандартным методом АРНА [3].
Контрольные створы на р. Као Лань
Расчет WQI по Бхаргава-модели. WQI конкретных (или полезных) объектов рассчитываются по следующей формуле [3]:
-|1/п
п
П Рг
WQI =
i=1
• 100.
где - значение чувствительности функции. Параметр I ^ - 0,01...1) определяется исходя из графика функции чувствительности. Графики функции чувствительности являются линейными и устанавливаются на основе национальных стандартов WQ для каждого конкретного применения
количества выбранных параметров для каждого конкретного использования (табл. 1).
п - число выбранных параметров.
Таблица 1
Выбранные параметры WQ для конкретных целей
№ п/п Способ использования Выбранные параметры n
1 Купание, плавание TUR, ammonia, TC, БПК5, DO 5
2 Общественное водоснабжение TUR, ХПК, TC, DO, EC, аммиак, общее количество растворенного железа 7
3 Сельское хозяйство EC, коэффициент поглощения натрия (SAR) 2
4 Промышленность TUR, EC, жесткость 3
5 Рыба и косвенный контакт Температура, БПК5, DO, Cl 3
Величина индекса WQI реки будет равна нулю, если концентрации тяжелых металлов и стойких органических соединений (POPs) будут выше допустимого уровня, указанного в национальных стандартах.
По модели Бхаргава значения диапазонов WQI от 0 (худшее качество) до 100 ( наилучшее качество) могут быть разделены на 5 классов: класс I - 90... 100 (очень хорошее); класс II - 65...89 (хорошее); класс III -35...64 (среднее); IV класс - 11.34 (плохое), класс В - 1.10 (очень плохое). Когда значение WQI соответствует первому и второму классу, качество воды в реках отвечает требованиям для общего использования.
В табл. 2 приведены временные и пространственные вариации значений WQI из Rives для общих и конкретных целей по указанным рекам.
Таблица 2
Значения WQIреки для конкретных целей
Река Мес- WQI для конкретных целей (в среднем ± стандартное отклонение)
то Купание, плавание Общественное во- Сельское хозяйство Промышленность
от- доснабжение
бо- Сухой Дождли Сухой Дождли- Сухой Дождли- Сухой Дождли-
Ра сезон -вый сезон вый се- сезон вый се- сезон вый се-
проб сезон зон зон зон
Тянь Р1 62 ±13 65 ±15 54 ±11 44 ±10 80 ±15 79 ±12 82 ± 9 83±26
Р3 51 ±17 66 ±14 40 ±9 50 ±12 83 ± 16 85 ± 23 81 ± 12 84± 23
Р5 43 ±13 50 ±18 35 ±7 41 ±7 87 ±16 82 ± 16 80 ±15 86 ±26
Р7 40 ±11 41 ±11 31 ±3 40 ± 8 80 ±15 87 ±12 83 ± 14 83 ±27
Као Р2 51 ±12 66 ±10 \7 ±15 41 ±8 80 ± 12 81 ± 10 71 ± 31 66 ±10
Лань Р4 4 ± 10 68 ± 27 4 8 ± 14 44 ± 12 85 ± 10 82 ± 17 73±-30 72 ±14
Р6 18 ± 14 68 ± 28 И ± 12 50+10 79 ± 13 82 ± 15 80 ±30 67 ±11
Р7 1-2+10 70±10 4 5+11 43+11 82+11 80 ± 11 86 + 24 69 ±12
Классификация конкретных видов водопользования представлена в
табл.3.
Таблица 3
Классификация рек
Река Мес- Класс реки для конкретных целей
то Купание, плава- Общественное во- Сельское хозяй- Промышленность
отбо- ние доснабжение ство
ра Сухой Дождли- Сухой Дождливый Сухой Дождли- Сухой Дождли-
проб сезон вый сезон сезон сезон сезон вый сезон сезон вый сезон
Тянь Р1 Р3 Р5 Р7 III III III III II II III III III III III III III III III III II II II II II II II II II II II II II II II II
Као Р2 III II III III II II II II
Лань Р4 Р6 Р7 III III III II II II III III III III III III II II II II II II II II II II II II
На основании сходства WQ классов (табл. 3) предлагается зонирование рек по видам водопользования так, как показано в табл. 4.
Таблица 4
Зонирование рек и предложение конкретных видов использования
Река Зона (*) Приемлемые конкретные цели WQI, относящиеся только к классу I или II
Сухой сезон Дождливый сезон
Тянь Р1^Р3 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, промышленность, сельское хозяйство
Тянь Р3^Р5 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Р5^Р7 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Као Лань Р2^Р4 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, промышленность, сельское хозяйство
Р4^Р6 Промышленность, сельское хозяйство Промышленность, сельское хозяйство
Р6^Р7 Промышленность, сельское хозяйство Купание, плавание, общественное водоснабжение, промышленность, сельское хозяйство
В целом, WQ рек имеет тенденцию к снижению в низовьях, особенно в сухой сезон. Это ограничивает сферу использования воды. Основной причиной этой проблемы является то, что в реки по их ходу попадают необработанные отходы (жидкие и твердые) деятельности человека. С другой стороны, отходы деятельности аквакультуры и солености вторжения также вносят свой вклад в снижение качества воды в нижнем течении.
Результаты расчетов индекса WQI показывают, что если один ка-
кой-либо выбранный параметр имеет значение F = 0,01 (очень плохое качество), то расчетное значение индекса WQI по совокупности параметров может находиться на среднем уровне (III) или даже плохом уровне (IV). В результате качество воды WQ не может удовлетворить их конкретному использованию. Это отчетливо показывает, что WQI является чувствительным отражением качества воды рек WQ. Тем не менее, WQ-оценка, основанная на WQI, ограничена из-за затмения параметров плохого качества воды.
Список литературы
1. Bhargava D. S. Use of water quality index for rivey classification and zoriing of Ganga River, Environmental Pollution (Series B). 1983.6.Р 51 - 67.
2. Bhargava D. S. Water quality variations and control technology of Yaipuna river//Environmental Pollution (Series A). 1985.37.Р. 355 - 376.
3. Clesceri L. S., Greenberg A. E., and Eaton A. D. Standard method for the examination of water and wastewater. 20th ed., USA: APHA, 1998.
Фан Чунг Канг асп., cangtrungphan@gmail.com Россия, Тула, Тульский государственный университет.
Cuманкин Аркадий Федорович, канд., техн. наук, проф., spl.@tsu.tula.ru Россия, Тула, Тульский государственный университет.
EVALUATION OF WATER QUALITY FOR MAIN RIVERS IN DONG THAP PROVINCE (SOUTH OF VIETNAM) BASED ON WATER QUALITY INDEX
Phan Trung Cang, Arkady F. Simankin
Values of Basic Index of water quality were defined by Bhargava method. It's shown that the index of water quality can be used as efficiency tool for managing water quality and struggle against polluting water in rivers.
Key words: Bhargava, Water Quality Index, classification.
Phan Trung Cang, postgraduate, cangtrungphan@gmail.com, Russia, Tula, Tula State University,
Arkady Fedorowich Simankin, Candidate of Technical Sciences, Professor, spl.@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University
