Диссертация (Экологический мониторинг и прогнозирование качества воды в реке Толить (г.Ханой, Вьетнам)), страница 8

Далееследуют: Fe - 6815, Zn - 201, Mn - 179, Cr - 43, Cu - 38, Pb и Ni - по 27 тоннкаждый, As - 8 и Cd - 5,4 тонны.58Таблица 3.5 – Общее содержание органического углерода и тяжелых металлов вотложениях на отдельных участках реки ТолитьУчасток рекиПоказательОб.орг.R2-R3R3-R4R4-R51470,35019,35301,5896,543,04156,31444,97121,147т6,714,5166,4кг/м30,1970,1630,1360,151т1855,97432кг/м30,5280,6270,6280,754т629,92050,62871,71266,5кг/м318,35323,00524,35929,873т2,39,412,24кг/м30,0680,1050,1040,094т4,515,314,53,8кг/м30,1320,1710,1230,089т23,182,87619,2кг/м30,6760,9280,650,453т0,82,93,31,2кг/м30,0240,0320,0280,027т0,122,90,5кг/м30,0020,0220,0240,012т39,7113,5кг/м30,0880,1090,0940,087туглерод кг/м3CrMnFeNiCuZnAsCdPbИтогоR1-R21268843,7179,96815,727,938201,18,25,427,3Концентрации Cr, Ni, Cu и Pb были ниже 10 кг/м3 и незначительноотличались на всех участках отбора проб.

Концентрации Zn, As и Mn былисущественно выше, измереняясь: Zn от 0,453 до 0,528 кг/м3, As от 0,024 до0,032 кг/м3 и Mn от 0,528 до 0,754 кг/м3. Содержание других тяжелых59металлов, за исключением марганца, находилось на допустимом дляоросительной воды уровне.С использованием значений концентраций тяжелых металлов и общегосодержания органического углерода в местах отбора проб для применениямоделимассовогобалансабылаподсчитанаобщаянагрузкапоорганическому углероду и тяжелым металлам, полученная для разных частейреки и в конце реки Толить до выхода в р. Ньуэ (таблица 3.6). Былообнаружено существенное колебание нагрузок по общему содержаниюорганического углерода и тяжелых металлов в разных частях реки (от 338 до2036 кг/сут).Таблица 3.6 – Общая нагрузка по органическому углероду и тяжелым металлам,полученная для разных частей реки и в конце реки Толить до выхода в р. НьуэПоказатель,кг/сутУчасток рекиR1-R2R2-R3R3-R4R4-R5Об.орг.углерод33836016972036Cr0,070,121,35-Mn18,553,2534,458,51Ni0,180,62,041,4Cu0,140,151,880,27Zn1,252,0715,19-As3,16-10,495,01Pb0,240,321,913,42Участки реки R1–R2 и R2–R3 в верхнем течении, куда сбрасываются восновном хозяйственно-бытовые сточные воды, испытывали более низкиенагрузки по всем тяжелым металлам и общему органическому углероду посравнению с участками R3–R4 и R4–R5 в нижнем течении, куда поступаютразличные сточные воды.60Содержание общего органического углерода, поступающего из рекиТолить в р.

Ньуэ, достигало 4504 кг/сут, тогда как содержание тяжелыхметаллов было значительно ниже: Cr – 1,15, Cu – 2,31, Ni – 4,04, Pb – 5,77, Zn– 16,17, As – 16,22 и Mn – 116 кг/сут. Общая нагрузка (QdCd) поорганическому углероду и тяжелым металлам в устье реки Толить передвходом в р. Ньуэ приведена в таблице 3.7.Таблица 3.7 – Общая нагрузка по органическому углероду и тяжелым металлам вустье реки Толить перед входом в реку НьуэПоказатель,2009 г.2015 г.2024 г.Об.орг. углерод956045045604Cr3,791,151,44Mn51,41116144,4Ni2,714,044,03Cu2,072,312,88Zn14,2516,1720,13As2,5316,2220,2Pb0,865,777,19Сброс воды в устьереки Толить450,922577,3997128,75кг/сутНа основе данных о численности жителей, водообеспечении на душунаселения и использовании воды в промышленности в бассейне реки Толитьоценивался суммарный сброс органического углерода и тяжелых металлов изреки Толить в р. Ньуэ.

Объем сточных вод увеличивался с каждым годом: с450922 м3/сут в 2009 г. до 577399 м3/сут в 2015 г., и до ожидаемых613718750 м /сут в 2024 г. Этот сброс сопровождается увеличением содержаниятяжелых металлов в реку Ньуэ.В таблице 3.8 приведены показатели качества воды и осадков в рекеТолить – индексы WQI, SQI, RQI. Оценка эффективности примененияогранительной дамбы для улучшения качества воды в реке осуществляласьпо сравнительным данным о концентрации тяжелых металлов в воде идонных отложениях за 2001 и 2009 годы. Качество воды в 2009 г. и в 2015 г.значительно улучшилось по сравнению с периодом до возведения дамбы:индекс качества воды в период 2001–2009 годов составлял 0,43, а в 2001–2015 годах – 0,55.

Однако в 2015 г. качество воды стало хуже, чем в 2009 г. Всвою очередь качество донных отложений ухудшилось после возведениядамбы: SQI = 2,55 между 2001–2009 годами и 1,84 между 2001 и2015 годами. Качество осадка в 2015 г. значительно улучшилось посравнению с 2009 г.: SQI = 0,63. Сводные данные по воде и отложениямпоказывают, что качество воды в реке не улучшилось; река стала болеезагрязненной, поскольку значения индекса качества были выше 1 для всехпар сравнения по годам.Таблица 3.8 – Показатели качества воды и осадков в реке ТолитьИндекс2009 -20152001-20092001-2015WQI2,450,430,55SQI0,632,551,84RQI1,541,491,19Индекс качества воды WQI показал, что оно значительно улучшилосьпосле возведения дамбы в результате сокращения застоя в связи сувеличением скорости потока. Из-за отсутствия подходящей системыочистки сточных вод повысилось содержание тяжелых металлов в сточныхводах из городских районов, качество воды ухудшалось: индекс WQIповысился до 2,45 в период между 2009 и 2015 годами.

Осадок стал болеезагрязненным после возведения дамбы: индекс качества донных отложений62SQI за 2001–2009 годы составлял 2,55, за 2001–2015 годы – 1,84. Осадок былпочти полностью удален из русла реки при подготовке к строительствудамбы, но после ее возведения были накоплены новые слои осадка. С 2006 г.после возведения дамбы из-за роста населения, быстрой урбанизации иускорения производственной деятельности в промышленных зонах вбассейне реки Толить увеличилось количество и уровень загрязнениясбросов (в них содержалось большое количество взвешенных веществ).Однако по сравнению с 2009 г. в 2015 г.

качество осадка улучшилось (SQI =0,63).Экологическоесостояниерекидолжнорассматриватьсякаквотношении качества воды, так и в отношении качества осадка, поэтомупоказатель состояния реки (RQI) был получен на основе индексов WQI и SQI.Качество воды в реке Толить не улучшилось с момента строительства дамбы,даже ухудшилось.

Для улучшения состояния реки сточные воды следуеточищать надлежащим образом, прежде чем сливать их в водный объект.Между тем основной целью возведения дамбы на реке Толить былоускорение потока воды и сокращение количества твердых отходов наберегах.Результаты натурных исследований показали, что спустя более десятилет после возведения дамбы экологическое состояние реки Толить неулучшилось; она даже стала более загрязненной по тяжелым металлам как вдонных отложениях, так и в воде. Для улучшения качества воды в рекестроительства одной дамбы недостаточно, это лишь начальный этап. Наследующем этапе сточные воды должны полностью очищаться перед ихсливом в реку. По возможности необходимо также проводить ежегодныеработы по удалению осадка со дна реки. Это не только ускорит поток, но иуменьшит количество вымываемых из осадка тяжелых металлов.633.3.

Результаты определения границ зон загрязнения и моделированияизменения максимальной и средней концентрации веществ в реке послеприема сточных водПри определении распределения и распространения загрязнения поживому сечения водотока требуется выполнение некоторых условий:– соблюдение критерия подобия модели и некоторых натурныхпараметров потока.– распределение загрязняющих веществ по осям координат изотропным.– при малой глубине водного объекта можно пренебречь вертикальнымраспределением загрязнений и принять двухмерную модель по длине иширине потока.– принятую модель можно считать неизменной по времени истационарной.Определение концентраций загрязняющих веществ в реке под влияниемсброса сточных вод проводится по формулам:uuuu1  2u 2u 2uv w   1 2  2 2  3 2  f1 ,xyz xxyzu 1  2 2 2vw 1 2  2 2  3 2  f 2 ,xyz  yxyzwww1 2w2w2wuvw 1 2  2 2  3 2  f3 ,xyz zxyzu  w 0.t y zCCCC   C    C    C uw  Dx   Dz   Dy  C  W ,txyz x x  y y  z z гдеu  x, y, z  , v  x , y, z  , z  x, y, z  –C  t , x, y , z составляющие поля скорости;– концентрация примеси; – плотность жидкости;f i – компоненты вектора внешней силы;(3.11)(3.12)64c – параметр распада вещества;W – источник загрязнений;D x , D y , Dz– коэффициенты диффузии, для упрощения задачи ихполагают постоянными.Подготовка исходных данных производится по трем групам параметров:параметры участка реки, параметры источников и параметры показателейзагрязнений (рисунок 3.7).Рисунок 3.7 – Подготовка исходных данных для моделиПри обработке результатов прослеживается изменение концентрациикаждого параметра загрязнения по ширине, длине потока.При расчете начального разбавления для каждого источника любойконфигурации используются следующие соотношения [70]:65CгдеNyн.

рС .N y  Cф  N y  N з *срNз,(3.13)– число клеток по ширине реки;N з – число клеток загрязнения;N з рассчитывается исходя из конфигурации источника, – если источниксосредоточенный, то обычно это одна клетка.Русло реки на рассматриваемом участке принимаем прямоугольным.Кратность разбавления, рассчитываемая по формуле [70]:Сст  СфпСmax  Cф,(3.14)Степень перемешивания, выражаемая в процентах [70]:PПолученныерезультатыCсрСmax.100% ,расчетовраспределения(3.15)концентрацийзагрязнений, коэффициента поперечной диффузии, начального разбавлениядля расчетного участка реки Толить представлены в следующих таблицах, вприложениях А и Б. Значения фоновых концентраций (Сф) представлены втаблице 3.9.Какследуетизтаблицы3.9,концентрации:биохимическогопотребления кислорода (обычно 5 суток – БПК5), общего фосфора, азотааммонийного, СПАВ, нефтепродуктов, железа общего и кадмия превышаютПДК; показтели взвешенных веществ, мышьяка и свинца меньше ПДК.По результатам расчета фактической массы сброса БПК5 по 8водовыпускам равно 5556,55 т/год; азота амонийного, – 193,78 т/год;фосфора общего – 143,59 т/год; взвешенных веществ – 8326 т/год;нефтепродуктов – 21,51 т/год; СПАВ – 40,67 т/год; железа общего – 81,73т/год; мышьяка – 3,42 т/год; свинца – 0,34 т/год; кадмия – 0,19 т/год...66Таблица 3.9 – Фоновые концентрации загрязняющих веществ в реке Толить№ПоказателиГруппа ЛПВПДК , мг лС ф , мг лСфПДК1.БПК5общ.15211,42.Фосфор общийобщ.1,51,81,23.Азот аммонийныйтокс.0,40,421,054.Взвешенные веществас.

- т.35,25350,995.СПАВрыб.0,10,161,66.Нефтепродуктырыб.0,050,071,47.Железо общеетокс.0,10,252,58.Мышьяктокс.0,050,0020,049.Свинецтокс.0,0010,00020,210. Кадмийтокс.0,0010,00121,2По результатам мониторинга, значение БПК5 изменялось от 66 мг/л (точка№7) до 103 мг/л (точка №1), и превышали от 4,4 до 6,9 ПДК (таблица 3.10).Таблица 3.10 – Результаты расчета значений БПК5 в реке Толить№Сст ,мг/лСср* , мг/лСн. р. , мг/л*Сmax, мг/лnP*q.Cст q. Cст110325,7268,1826,215,7798,1651,528124,1952,9124,6916,2797,9937,2636721,6927,9221,8554,3499,298,37548025,0361,2726,929,97292,984856821,2123,1121,47100,798,812,51668821,4125,1521,9471,0897,594,48876623,242,9528,126,32482,527,7287123,0541,4928,097,05582,0624,8567Порезультатаммоделированиярасчетовизмененияпокомпьютерноймаксимальнойипрограммесреднейдляконцентрациизагрязняющих веществ получены таблица 3.10 и рисунок 3.8 (по БПК5).Рисунок 3.8 – Карта концентраций БПК5 в реке ТолитьВ рисунках 3.8 и 3.9 представлены границы зон загрязнения и картыконцентраций загрязняющих веществ в реке Толить под влиянем сбросасточных вод (по концентрации БПК5).БПК5, мг/л8070СмаксСсрСфПДК605040302010Длина L, м00200040006000800010000120001400016000Рисунок 3.9 – Изменение максимальной и средней концентраций БПК5Концентрация загрязняющих веществ в реке зависит от расхода сточныхвод, концентрации сточных вод и концентрации фоновой воды в реке.Автор предлагал имитационные математические модели, которыепозволяют определить зависимость концентрации загрязняющих веществ вводотоке от от расхода сточных вод (q), концентрации загрязняющих68веществ сточных вод (Сст) и фоновой концентрации (Сф).