Экология/6. Экологический мониторинг

К.т.н., доцент Чудновский С.М., Данилова Е.А

Вологодский государственный технический университет, Россия

Использование оптических методов измерений для экспресс – контроля показателей качества природных вод

Вода является основой жизни на Земле. Она должна иметь качество, соответствующее видам ее использования и требованиям контролирующих органов, и не вредить природной среде. Контроль качества воды необходим при мониторинге водных объектов и при очистке природных и сточных вод. В настоящее время он является недостаточно надежным. Это связано с плохой организацией и недостаточным оснащением контролирующих организаций современными приборами и оборудованием, применением устаревших методов измерений. Кроме того, на качество и точность анализа, выполняемого в лабораторных условиях, большое влияние оказывает «человеческий фактор».

Основными недостатками традиционных методов измерения показателей качества воды являются:

1. большие затраты времени на проведение анализов;

2. результаты анализа проб воды, получаемых в лаборатории, часто не соответствуют реальным условиям (так, при подготовке воды питьевого качества не учитывается скорость движения воды в сооружениях, температура, которая может меняться за короткие промежутки времени);

3. точность получаемых результатов не позволяет считать их достоверными (человеческий фактор).

Таким образом, лабораторный контроль качества воды является ненадежным, длительным и неточным, а получаемые результаты невозможно использовать для гибкого управления процессами водоподготовки.

В Вологодском государственном техническом университете разработан ряд способов и устройств [1], которые можно использовать для непрерывного экспресс - контроля ряда показателей качества природных вод: мутности, гранулометрического состава взвеси, электрофоретической подвижности и дзета – потенциала взвеси. Эти показатели имеют большое значение при решении технологических проблем, связанных с подготовкой воды питьевого качества. Кроме того, разработано компактное устройство для анализа воды [2], которое предназначено для непрерывного контроля качества природных вод по 7 показателям: мутности, электропроводности, температуры, вязкости, электрофоретической подвижности, дзета-потенциалу и гранулометрическому составу взвеси.

В настоящее время нами разработано новое компактное многофункциональное устройство, предназначенное для экспресс - анализа одной и той же пробы воды в автоматическом режиме по 12 показателям: мутности, цветности, температуре, результатам седиментационного анализа, электропроводности, вязкости, электрофоретической подвижности, дзета – потенциалу частиц взвеси, химической потребности в кислороде, содержанию хлора, водородному показателю и редокс – потенциалу.

Особое внимание при разработке устройства мы уделили поиску показателей, для которых можно использовать оптические методы измерения. Это седиментационный анализ, мутность, химическая потребность в кислороде и цветность.

При седиментационном анализе происходит просвечивание пробы воды источником света и фиксация фотоприемниками силы света, прошедшего через слой воды и отраженного частицами взвеси. Данный метод позволяет получать относительно точные результаты за короткие промежутки времени (в пределах 10 секунд).

Определение химической потребности в кислороде предусматривается путем измерения показателя поглощения света на определенных длинах волн и последующем вычислении показателя по известной формуле.

Для определения цветности в разработанном устройстве используется фотометрический метод, который основан на измерении оптической плотности пробы воды при фиксированной длине волны с последующим определением значения цветности по градуировочной характеристике, установленной для водных растворов шкалы цветности.

Применение разработанного устройства повысит надежность контроля качества природных и сточных вод, что благоприятно скажется на состоянии окружающей природной среды. При этом, можно свести до минимума затраты времени на процессы отбора проб, измерения и обработки полученных результатов. Эти особенности устройства, в свою очередь, создают предпосылки для оперативного управления технологическими процессами очистки воды, а, следовательно, позволяют разрабатывать гибкие технологии водоподготовки.

Литература:

1. Чудновский С. М. Приборы и оборудование по контролю за состоянием природных и сточных вод: учеб. пособие/ Чудновский С. М. -2-е изд.-Вологда: ВоГТУ, 2002.-80с.

2. Пат. 2132049 Российская Федерация: Устройство для анализа воды / С. А. Главчук, М. Н. Позднякова, С. М. Чудновский, Ю. В. Львов; заявитель и патентообладатель Вологодский технический университет; опубл. 20.06.99, Бюл. №14. – 7 с.