Табиғи орта жағдайын бақылау - студенттер үшін зертханалық практикум

Қазақстан Республикасының оқу және білім министрлігі

Биология - химия факультеті

Экология кафедрасы

ТАБИҒИ ОРТА ЖАҒДАЙЫН БАҚЫЛАУ

«Мониторинг принциптері және типтері» пәні бойынша «Экология» мамандығының күндізгі бөлімінде оқитын студенттер үшін зертханалық практикум

УДК 504. 064. 36(07)

ББК 20. 1я. 7

Б 23

Пікір сараптамашы

С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университетінің экология кафедрасының б. ғ. докторы, профессор Ұ. Қаманұлы.

Құрастырушылар:

Б 23 Табиғи орта жағдайын бақылау. «Мониторинг

принциптері және типтері» пәні бойынша «Экология»

мамандығының күндізгі бөлімінде оқитын студенттер

үшін зертханалық практикум. - Павлодар, 2007 . - 97 б.

Әдістемелік нұсқаулар студенттердің мониторинг принциптері және типтері курсынан алған білімдерін бекіту мен нығайтуға арналған. Ұсынылған әдістемелік құрал жоғары оқу орындар студенттері мен оқытушыларына арналған.

УДК 504. 064. 36(07)

ББК 20. 1я 7

© Буркитбаева У. Д., Калиева А. А., 2007

© С. Торайғыров атындағы Павлодар

мемлекеттік университеті, 2007

Кіріспе

“Мониторинг принциптері және типтері” пәні бойынша зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқау су нысандарын, атмосфера және топырақтың экологиялық жағдайын кешенді бағалау әдістемесіне арналады. Зертханалық жұмыстар оқу жұмыстарының бір түрі ретінде қарастырылып, студенттермен орындалады.

Әдістемелік нұсқаудың мақсаты - студенттерді табиғи ортаның және тамақ өнімдерінің сапасына баға берудегі әртүрлі бақылау әдістерімен таныстыру.

Әдістемелік нұсқаудың негізін кешенді тәсіл құрайды, яғни, барлық зертханалық жұмыстар шынайы табиғи нысандарды зерттеуге арналған, сонымен қатар сирек кездесетін реактивтерді және күрделі құрал-жабдықтарды қолдануды талап етпейтін стандартты әдістемелер берілген. Әдістемелік нұсқауда қоршаған орта сапасының стандарты, ластанудың негізгі көрсеткіштері және әртүрлі деңгейде мониторингті жүзеге асыру үшін табиғи экожүйелердің жағдайларын бақылау әдістемелері қарастырылған.

Зертханалық жұмыстарды орныдауға арналған әдістемелік нұсқау күндізгі және сырттай оқу бөлімдері бойынша негізінен биологиялық мамандықтарға оқитын студенттер үшін арналған және типтік бағдарламаға және пәннің жұмыс бағдарламасына сәйкес құрастырылған.

1 Тақырып. Табиғи орта жағдайының экологиялық мониторингісі

1. 1 Зертханалық жұмыс Су объектілерінің экологиялық жағдайын бағалау (10 сағат)

Сабақтың мақсаты - су құрамының негізгі қасиеттерімен танысу, өз бетімен суды сипаттауды үйрену. Судың негізгі сапасын анықтау: физикалық, химиялық, биологиялық және бактериологиялық.

Тапсырма - су сапасының негізгі көрсеткіштерін анықтау: физикалық, химиялық, биологиялық және бактериологиялық (2 сағат) . Су объектілерінің органолептикалық (физикалық) қасиеттерін анықтау (2 сағат) . Су объектілерінің химиялық қасиеттерін анықтау (6 сағат) .

Зертханалық жұмысты орындауды төмендегідей қауіпсіздік техникасының ережелерін (ҚТЕ) сақтау қажет:

1. химикаттарды және ерітінділерді сілеймелі қабаттарға,

теріге, киімге тигізбеу;

2. тағам (ішімдік) ретінде пайдаланбау;
3. өткір иісті және ұсақ кристалды (шаң түзетін) химикаттармен де алмау;
4. химикаттардың саңылаусыз оралымына және

этикеткалардың дұрыс оқылуына көңіл аудару керек және шыны ыдысты бұйымдармен жұмыс істегенде қауіпсіздікті сақтау қажет.

1. 1. 1 Теориялық бөлім

1. Су объектілерінің экологиялық жағдайын бағалау

Табиғи сулардың құрамына тұщы (жер үсті, жер асты, су түбі және т. б. ) және теңіз сулар кіреді. Ауыз сулар алдын ала тазартылған және залалсызданған табиғи (өзен және жер асты) сулардың туындысы болып табылады. Ақаба сулар, өз алдына, адамдардың шаруашылық әрекетінің нәтижесінде лайланған, лас сулар болып келеді. Сөйтіп, әртүрлі құрамды сулардың белгілі бір анализ деңгейі, табиғи сулардың анализ мәселелерімен тікелей байланысты.

Төменгі атмосфералық қысымда буландыру, мұздату, вакуумды қайнату жолымен негізгі компонентті кәдімгі жою мүмкіндігінің арқасында, су, анализдің қарапайым объектісі ретінде көрінеді. Бірақ құрамында элементтік позициясы жағынан су - элементтер арасындағы әсерге байланысты, бір-бірінен он мың есе айырмашылығы бар мәселе тудыратын, құрамына әртүрлі концентрациялы элементтер кіретін, өте күрделі жүйе. Мысалы, Ca, Mg, Na және K (0, 001 - 0, 01%) микроэлементтердің концентрациясы Ba, Zn және B микроэлементтердің концентрациясынан 100 есе үлкен болады; As, Cr, Pb, Cu, Mn - 1000 есе; V, Ni, Se, Hg және т. б. 10 000 - 100 000 есе, және де табиғаты әртүрлі сулар үшін элементтердің арақатынасы елеулі түрде ерекшеленуі мүмкін.

Ауыз су, содан кейін ақаба суларды алудың көздері тұщы (жер асты және жер беті) табиғи сулар болып табылады. Ауыз сулар алдын ала тазарту процесі кезінде, элементтік құрамы өзгермей, тотықтырылған өнімдермен элементарлы хлормен, озонмен немесе фторлы агенттерімен байытылуы мүмкін.

Ақаба сулардың құрамын сапалық деңгейде болжауға қиын, элементтік және заттық құрамы жағынан өте күрделі жүйені құрайды. Олар шаруашылық түрлерінің әрекетіне тәуелді, спецификалық қасиеттерге ие, табиғаты органикалық және бейорганикалық компоненттермен ластанады.

Табиғи сулардың негізгі қасиеттерінің бірі элементтердің көптүрлілігі болып табылады. Табиғи сулардағы элементтердің жағдайы - органикалық және бейорганикалық заттардың күрделі өзара әрекетінің нәтижесіне байланысты.

Табиғи, ауыз су, ақаба суларының бірден бір анализ мәселесі іріктеу техникасына, консервациясына, үлгілердің сақталуына және тасымалдануына ерекше талаптар қойылатын құрамның динамикалық сипаты болып табылады.

2. Су сапасының мониторингі

Су мониторингі жүйесінің шегінде жер үсті су көздерінің сапасын бақылаудың төмендегі түрлерін келтіруге болады:

• жер үсті суларының ластану деңгейін физикалық, химиялық, гидрологиялық және гидробиологиялық көрсеткіштері бойынша бақылау;
• арнайы міндеттерді шешу үшін арналған бақылау;

Осы бақылаулардың әрқайсысы келесі қызметтердің нәтижесінде жүсеге асады:

1. су нысандарында немесе олардың бөліктерінде алдын-ала бақылау және зерттеу жүргізу;
2. алдын-ала таңдалып алынған пункттердегі су объектілеріне жүйелі түрде бақылау жүргізу, яғни:су сапасы туралы мәліметтерді жекелеген бөліктерден жүйелі алу және белгілі бір мезгіл немесе кеңістікте алынған мәлімет; шаруашылық ұйымдарды, сонымен қатар, қызығушылығы бар мекемелерді жүйелі ақпараттармен және су көздеріндегі немесе суаттардағы су сапасы, гидрохимиялық режимнің өзгеріс болжамымен таныстырып, су ластануының тез өзгерісі туралы төтенше ақпараттармен қамтамасыз ету.

Әрбір нақты жағдайда анықталатын арнайы заңдылықтармен зерттеулердің міндеттерін құрайтындар мыналар:

• өзін-өзі тазарту процессінің негізгі заңдылықтарын бекіту;
• су түбінде жиналған ластаушы заттардың су сапасына тигізетін

әсерін анықтау;

• суаттардағы химиялық заттардың балансын құрастыру;
• коллекторлы -дренажды сулар арқылы химиялық заттардың

ығарылуын бағалау және т. б.

Су сапасын бақылау құрал-жабдықты база және бақылау жүргізу үшін участок таңдаудан басталады. Су сапасын бақылаудың мақсаты- біріншілік мәліметтердің аса жоғары стандартын қамтамасыз ету. Бақылаудың жақсы сапасын қамтамасыз ету үшін суды жинау немесе су үлгісін алу бойынша жұмыстарды дұрыс ұйымдастыру қажет.

Гидроэкожүйелер сапасының мониторингі мақсатқа сай басқарудың бұрынғы Жалпы мемлекеттік жүйеде, адам үшін, сонымен қатар биота үшін қауіп тудыратын суды тұтыну орындарындағы бақылау пунктерінде жүргізіледі.

Бақылаудың негізін кешенділік, жүйелілік, гидрологиялық жағдайлардың сипаттарымен келісе оларды жүргізу мерзімін анықтау құрайды.

Жер үсті су сапасын бақылауды жүргізу және ұйымдастырудың негізгі принциптері 17. 1. 5. 05-85 Мемлекеттік стандартпен және ИСО 5667-1:1980; 5667-6:1990; 5667-4: 1987 стандарттарымен анықталады.

Су ресурстарының сапасына кешенді баға стандарттық әдістемелік ұсыныстар негізінде беріледі.

«Қазақстан республикасының жер үсті суларын қорғау ережелері» құжатының 2. 2 пунктіне сәйкес, елді мекендерінің шегінде орналасқан суаттардағы су сапасын бағалауда тұрмыстық-мәдени мақсатындағы суаттар үшін бекітілген шекті-рауалы концентрацияны (ары қарай ШРК) қолдану керек.

Су объектілерінің сапасын бағалауда үнемі қолданылатын көрсеткіштер категориясына су ластануының гидрохимиялық гидробиологиялық индексі жатады.

Біріккен Ұлттар Ұйымы (БҰҰ) Экономикаклық және әлеуметтік Кеңесімен европалық статистиктер конференциясының 37 пленарлық сессиясында қабылданған (Женева, 12-16 маусым 1989 жыл) тұщы судың экологиялық сапасының стандартты

статистикалық жіктемесіне сәйкес су объектілерінің жағдайларына әртүрлі әсер етуіне байланысты судың сапасы көрсеткіштердің 7 тобы бойынша анықталады (1. 1 кесте), одан кейін судың жіктемелік класын анықтайды.

1. 1 Кесте - Су сапасының класын анықтау критериялары

Әр жекелеген ингредиент бойынша шекті-рауалы концентрация (ары қарай ШРК) бекітумен ластаушы заттардың концентрациясын салыстыруға негізделген бағалаудың қолданыстағы жүйесі заттардың біріккен әсерінің эффектілігін ескермейді.

3. Су объектілерінің ластануын нормалау

Қоршаған ортаның сапасын бағалау мақсатында қоршаған орта сапасының стандарттары жасалған. Стандарт экологиялық және өндірістік -шаруашылық болып бөлінеді.

Экологиялық стандарт қоршаған ортаға шекті рауалы нормаларын белгілейді. Егер де осы экологиялық регламенттер негізінде есептелген және құқықтық статус алған антропогендік жүктеме шамасы белгіленген мөлшерден асатын болса, адам денсаулығына қауіп төнуі, ал өсімдіктер мен жануарлар әлемін құртатын әсер орын алуы мүмкін. Осы нормалар сақталған жағдайда экожүйелердің тозуы болмайды, биологиялық алуантүрлілік пен халықтың экологиялық қауіпсіздігі сақталады.

Қоршаған табиғи орта сапасының барлық нормативтері үш түрге бөлінеді: санитарлық-гигиеналық, экологиялық (өндірістік-шаруашылық) және қосалқы.

Санитарлық-гигиеналық нормаларға - адамды қоршаған ортаның санитарлық-гигиеналық жағдайларының және сапасының көрсеткіштері. Санитарлық-гигиеналық нормативтерге зиянды заттардың (химиялық, биологиялық) шекті рауалы концентациясы немесе шекті рауалы мөлшері, физикалық әсерлер, санитарлық қорғау аймағы, радияциялық әсерлердің шекті рауалы деңгейі жатады.

Екінші нормативтер тобына экологиялық норматив -экологиялық регламенттер негізінде есептелген және құқықтық статус алған антропогендік жүктеме шамалары жатады.

Қосалқы нормалар мен ережелердің негізгі мақсаты қолданылатын терминдерді, ұйымдастыру құрылымдарының және экологиялық қатынасты заң тәртібімен реттеу бірлігінде беріледі. Қоршаған табиғи ортаны сипаттайтын сапа нормативтерін топтастыру үлгісі 1. 2 кестеде берілген.

1. 2 Кесте - Қоршаған табиғи ортаны сипаттайтын сапа нормативтерін топтастыру

Қазақстан республикасының «Қоршаған табиғи ортаны қорғау» заңына сәйкес, осы нормативтер тобына зиянды заттардың шекті рауалы концентрациялары нормативтерін, радиация, шу, вибрация, магнит өрістері әсерінің шекті рауалы деңгейлері (ШРД) нормативтерін, зиянды заттардың тағамдық өнімдердегі шекті рауалы қалдық мөлшерлер (көкөністегі нитрат, ауыз судағы тұздар) нормативтерін жатқызады.

Судағы зиянды заттарды нормалау

Зиянды заттар үшін биосфераның әр компонентіне арнайы белгіленген ШРК-ның шамалары бар.

Сулы орта немесе су объектілері:

- ШРК _с - шаруашылық ауыз су мен мәдени-тұрмыстық

жағдайға қолданатын су қоймаларындағы заттардың шекті рауалы концентрациясы, мг/л. Бұл концентрация адамның бүкіл ғұмыры ішінде оның мүшелеріне тікелей немесе жанама әсерін тигізбеуі, сонымен қатар келесі ұрпақтардың денсаулығына және қолданатын судың гигиеналық жағдайын да төментетпеуі қажет;

• ШРКб. с-балық шаруашылығында қолданылатын суаттардың

суындағы заттардың шекті рауалы концентрациясы, мг/л.

Судың интегралдық көрсеткіштері:

- ОБҚ- оттекке биологиялық қажеттілік - сынау инкубациясының білгілі уақыт ішінде (2, 5, 20, 120 тәулік) органикалық заттардың биохимиялық тотығу (ыдырау) процестеріне пайдаланылған оттектің мөлшері, мг О ₂ /л (ОБҚ ₅ -5 тәулік, ОБҚ ₂₀ -20 тәулік ішінде) ;

- ОХҚ- оттекке химиялық қажеттілік- судағы барлық тотықтыруға қажетті, яғни тотықтырғыштың жұмсалатын мөлшеріне эквивалентті, оттектің мөлшері (бихроматты әдіспен анықталған), мг О ₂ /л суға.

ОБҚ/ОХҚ қатынастарына қарай отырып, заттардың биохимиялық тотығуының тиімділігін айтады.

Су обьектілеріндегі судың құрамы мен қасиеті өзен жармасындағы немесе ақпайтын су қоймаларындағы су алатын нүктеден радиусы 1 км-дей жердегі нормативтерге сәйкес болц тиіс.

Заттардың ШРК-ның шамасы әртүрлі болады, ол суды қолдану категориясының түріне байланысты келеді. Мысалы шаруашылық- ауыз су және мәдени-тұрмыстық жағдайға қолданылатын су обьектілерінің суында хлорорганикалық қосылыстың -гексахлоранның мөлшері 0, 1 мг/л шамасында болуға рұқсат беріледі, ал балық шаруашылығына тұтынатын суларына бұл зат мүлдем болмауы тиіс.

Бір заттар организмнің ішіне түскенде ғана қолайсыз әсер тигізсе, екіншілері сырттай байланысқанның өзінде зиянды әсерін тигізеді, осыған байланысты іс-жүзінде әртүрлі шектеулер қолданылады. Мысалы, санитарлық шектеулерге сәйкес бір заттың суда болуы шомылу мен жуынуды шектейді, ал санитарлық-гтгтеналық шектеу басқа заттардың болуына қарай оны ішуге және тамақ пісіруге лимиттейді. Сондықтан, ШРК-мен қатар су обьектілеріне басқа шектеу нормативі - зияндылықты лимиттеу көрсеткіші (ЗЛК) қолданылады. Ол суды сандық жағынан емес, тек судың сапасына қойылатын талаптарды сипаттайды. ЗЛК үш түрге бөлінеді:

1. санитарлық-токсикологиялық (заттардың адам организмін

және су жануарларын уландыруын сипаттайды) ;

2. жалпы санитарлық (заттардың су обьектісінің жалпы санитарлық жағдайына, сондай-ақ өздігінен жүретін процестердің жылдамдығына тигізетін әсерін сипаттайды) ;
3. органолептикалық (заттардың судың органолептикалық

қаситетін- иісі, дәмін, түсін, көбіктенуін өзгерту қабілетін сипаттайды, яғни адамның сезім мүшелерімен бағаланатын қасиеттер) .

Мәдени-тұрмыстық және шаруашылық-ауыз суға арналған су обьектілері токсикологиялық, жалпы санитарлық, органолептикалық лимиттерге, ал балық шаруашылығына бағытталғын су обьектілері- негізінде токсикологиялық және аздап органолептикалық лимиттерге негізделіп нормаланады.

Ауыз суға және шипалылығын пайдалануға бағытталған сулар негізгі 11 көрсеткіштермен нормаланады. Қазіргі кезде 1200-дей улы заттарға ШРК белгіленген. Балық шаруашылығына қоладанылатын су негізгі 8 көрсеткіштермен нормаланады. 1000 заттарға ШРК белгіленген.

Су сапасына қойылатын талап оны қолдану мақсатына байланысты болады (1. 3 кесте) .

1. 3 Кесте - Суды тұтыну категириясы бойынша су нысандарындағы судың қасиеттеріне қойылатын гигиеналық талаптар

Нормылаудың негізін зияндылықтың үш критериясы құрайды:

а) су нысанының жалпы санитарлық режиміне әсері;

б) судың органолептикалық қасиетіне әсері;

в) халық денсаулығына әсері.

Балық шаруашылығы мақсатында суды тұтынуда барлық заттра үшін қауіптіліктің 1 және 2 класстары, ал шаруашылық-ауыз су және мәдени-тұрмыстық мақсаттарда суды тұтынуда бақылау створындағы ластаушы заттардың концентрациялары олардың ШРК-ның қатынасының қосылысы бірге тең немесе бірден аз болуы тиіс, мысалы (1) формулада көрсетілген

, (1)

мұнда С-қауіптілік классы;

ШРК-шекті-рауалы концентрация.

Бақылау створы - су нысандарының көлденең ағысы, онда судың құрамы мен қасиеттері нормативті сапаға сәйкес болуы тиіс.

3. Су сапасының негізгі көрсеткіштері

Әртүрлі көздердің су сапасының көрсеткіштері: физикалық, химиялық, биологиялық және бактериологиялық болып табылады.

Физикалық көрсеткіштерге жатады:

1. өлшенген заттардың құрамы (құм, тұнба, планктонның

өлшектері) . Тұнбаның булануынан кейін өлшеніп анықталады (мг/л) ;

2. шартты бірліктерде түстің (бояудың) бағалануы;
3. дәмі және иісі баллмен бағаланады (органолептикалық) .

Химиялық көрсеткіштер шартты түрде бес топқа бөлінеді: негізгі иондар, еріген газдар, биогенді заттар, микроэлементтер және органикалық заттар.

Негізгі иондар. Табиғи суларда кең таралған аниондар: HCO ₃ ^- , SO ^2- , Cl ^- , CO ₃ ^2- , HSiO ₃ ^- , NO ₂ ^- , NO ₃ ^- ; катиондар: Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , Fe ²⁺ .

Судың кермектілігін (қаттылығын) еріген кальцийдің және магнийдің тұздары көрсетеді. Кермектілікті карбонатты (СаСО ₃ , MgCO ₃ ) және карбонатсыз (CaSO ₄ , MgSO ₄ , CaCl ₂ , MgCl ₂ , Ca(NO ₃ ) ₂ , Mg(NO ₃ ) ₂ ) деп ажыратады.

Еріген газдар: O ₂ , CO ₂ , H ₂ S және т. б.

Оттегі судағы фотосинтездің нәтижесінде пайда болады және ауадан келіп түсуімен анықталады. Оттегінің еруі судың температурасына байланысты: температура төмен болған сайын, оттегі аз болады.

СО ₂ суда еріген түрінде де, көмірқышқыл түрінде де кездеседі. Көмірқышқыл газының негізгі көздері заттар ыдырауының биохимиялық процестері болып табылады.

Н ₂ S шығу тегі жағынан органикалық (өнімнің ыдырауы) және бейорганикалық (минералды тұздардың ыдырауы) болады. Судағы күкіртсутектің болуынан жағымсыз иіс және металдың коррозиясы пайда болады. Су организмдерінің тіршілігі үшін қажетті биогенді заттар, зат алмасу процесінің (азот пен фосфордың қосылысы) нәтижесінде пайда болады.

Микроэлементтер - судың құрамында 1 мг/л болатын элементтер. Адам үшін ең маңызды элементтер йод пен фтор болып табылады. Судың қышқылдылығы әдетте табиғи сулар үшін 6, 5 - 8, 5 дейін сутектік көрсеткішпен (рН) анықталады. Суаттағы су рН-ның өзгеруі, әдетте, жаңбырмен шайылып, суатқа ағып түсетін ауаның қышқылды қоспалармен (азот және күкірт оксидтерімен, т. б. ) ластануының нәтижесі болып табылады. Сонымен бірге рН-тың өзгеруі тазарту және нейтрализациялау жолдарын өтпеген, суаттардың өндірістік ақаба суларымен ластануынан пайда болады. Табиғи сулардың қышқылдылығы, сонымен қатар, суат орналасқан орнымен, топырақ сипатымен, су түбінің өзгешелігімен анықталады.

... жалғасы

Физикалық зертханалық жұмыстардың міндеттері

Бірінші зертханалық-тәжірибе сабағы МИКРОБИОЛОГИЯЛЫҚ ЗЕРТХАНА

Кәсіби оқыту

Геоморфология оқу - әдістемелік кешен

Жер планетасының табиғаты

Суспензия түзетін дәрілік заттар

Арнайы химиялық тек химияны оқыту кезінде

Рейтинг және өзін-өзі бағалау әдісі туралы

Өсімдіктер физиологиясы пәнінің жұмыс бағдарламасы

Химиялық оқу экспериментінің қазіргі күйі және оның жетілдіру жолдары

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс