ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СТАНЦИЙ МОНИТОРИНГА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В САНКТ–ПЕТЕРБУРГЕ

Загрязнение поверхностных  вод – одна из наиболее актуальных проблем на сегодняшний день. Мониторинг поверхностных вод – неотъемлемая часть экологического мониторинга городской среды. Цель мониторинга поверхностных вод суши состоит в получении объективной информации о состоянии водных объектов, на основе которой принимаются решения о необходимости разработки мероприятий по улучшению качества воды в природных водоемах. В данной статье дается информация о техническом обеспечении автоматизированных станций мониторинга поверхностных вод, которые установлены в Санкт- Петербурге.

На данный период времени в Санкт–Петербурге в экспериментальном режиме функционирует автоматизированная система мониторинга поверхностных вод (АСМ – ПВ), в состав которой входят три полноценные «водные» станции, которые располагаются возле реки Сестра (г. Сестрорецк), р. Ижора (г. Колпино) и р. Охта (г. Санкт - Петербург) (рис.1). Техническое обеспечение АСМ–ПВ состоит из современных павильонов станций, измерительного оборудования, системы обработки и передачи данных, а так же системы жизнеобеспечения станции.

К измерительному оборудованию относится: анализаторы, датчики, пробоотборное оборудование. Система обработки и передача данных состоит из компьютера и модема. Основные элементы система жизнеобеспечения станции – это обеспеченность электропитанием, отоплением и кондиционированием воздуха, охранной сигнализацией.

Автоматические станции мониторинга поверхностных вод функционируют непрерывно в режиме реального времени и регулярно снабжают оперативной информацией экологов о качестве водотоков и химическом составе по следующим измеряемым компонентам: водородный показатель (pH), нитратный азот (NO3), нитритный азот (NO2), растворенный кислород (O2), аммонийный азот (NH4\,), фосфаты (PO4) и мутность (таблица 1).

Таблица 1. Основное оборудование АСМ–ПВ, список загрязняющих веществ и диапазоны измерений

Анализатор – это компактная система для фотометрического анализа. Эта система разработана для непрерывного контроля над содержанием аммонийного азота, нитритного азота и фосфатами в сточных водах и природной среде [6]. Ниже на рис. 2 показана схема анализатора.

Прибор Viomax CAS51D представляет собой фотометрический датчик для измерения спектрального коэффициента поглощение (SAC) или концентрации нитратов в жидких средах. Предназначен для мониторинга        поверхностных        вод        и        на        сооружениях        водоподготовки        [10].

Датчик Oxymax COS61D предназначен для постоянного измерения содержания кислорода, растворенного в воде. В ходе работы устройства осуществляется непрерывный мониторинг оптических сигналов и анализ их достоверности [9]. Интеллектуальная система самоконтроля обеспечивает надежность значений измеряемых величин.

Условные обозначения:

1. Насос для реагентов (P2), впуск из контейнера                   

2. Дисплей

3. Последовательный интерфейс RS 232

4. Оптический элемент фотометра

5. Стационарный смеситель (в соотв. с номером модели)

6. Клапан V4 (только для модели с выводом пробы с правой стороны)

7. Петля для дозирования (только для CA71SI)

8. Клапан V2

9. Выпускное отверстие для смеси пробы с реагентами (справа или слева, в соотв. с номером модели)

10.   Клапан V1

11.   Переключение каналов: верхний канал 1,нижний канал 2

12.   Насос для забора пробы P1

Прибор Orbisint CPS11 используется для контроля предельных значений рН при стабильных природных условиях. Величина pH служит единицей измерения кислотности или щелочности жидких сред. Стеклянная мембрана электрода подводит электрохимический потенциал, зависящий от величины рН среды. Этот потенциал генерируется за счет избирательного проникновения ионов H+ через наружный слой мембраны. В этой точке образуется электрохимический граничный слой с электрическим потенциалом. Встроенная эталонная  система Ag/AgCl служит в качестве  электрода сравнения.  Преобразователь преобразует измеряемое напряжение в соответствующую величину рН, используя уравнение Нернста [5].

Прибор CUS51D представляет собой датчик, предназначенный для определения мутности и содержания твердых частиц в воде и сточных водах [7]. При измерении используется длина волны 860 нм. Излучаемый луч света рассеивается частицами твердого вещества в среде. Рассеянные лучи регистрируются приемниками рассеянного света, расположенными под углом 90° к источникам света. Мутность среды определяется величиной рассеянного света.

Помимо анализаторов и датчиков, которые предназначены непосредственно для мониторинга поверхностных вод, АСМ–ПВ оборудованы пробоотборными устройствами Liquistation CSF48. Основная функция таких устройств – это отбор природной воды из бака с анализируемой водой в специализированный резервуар для анализа пробы в аккредитованных лабораториях Санкт-Петербурга и Ленинградской  области.

Техническое обслуживание оборудования осуществляется в соответствии с технической документацией – описаниями анализаторов и датчиков, руководством по эксплуатации, которое предоставляется производителями.

Все павильоны АСМ-ПВ оборудованы радиотелефонной сотовой связью, что позволяет оперативно снабжает актуальной информацией экологов о состоянии поверхностных вод города.

Используя технические возможности современного оборудования можно осуществлять непрерывный и качественный мониторинг поверхностных вод в режиме реального времени.

Главным недостатком такой сети мониторинга является, безусловно, дороговизна оборудования и его комплектующих частей.

При соответствующем финансировании система имеет перспективы развития для более объемного и полного получения информации о качестве водных объектов Санкт-Петербурга.

Список литературы

1. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006г., №74-Ф3

2.        Отчет. Разработка методических рекомендаций к расчету пропускной способности водопропускных и водоотводящих сооружений на водосливном канале г. Сестрорецка и Комсомольском канале г. Колпино, Санкт – Петербург: Общество с ограниченной ответственностью «ЛЕНВОДПРОЕКТ», 2015 – 57с.

3.    Положение об осуществлении государственного мониторинга водных объектов, утвержденным Постановлением Правительства РФ от 10.04. 2007 г. № 219.

4.РД  52.24.508-96  Методические    указания.  Организация  и  функционирование     подсистемы мониторинга состояния трансграничных поверхностных вод суши. Применяется с 01.04.1999.

5. Техническая информация. Orbisint CPS11 и CPS11D. Электроды с налоговой и цифровой технологией                                 Memosens         для         определения         pH.         [Электронный         ресурс]         URL: http://tekhar.com/Programma/Endress_Hauser/Analize/Orbisint%20CPS11%20%D0%B8%20CPS11D.pdf (дата обращения 25.06.2017)

6. Техническая информация Stamolys CA71AM; Stamolys CA71PH; Stamolys CA71NO. [Электронный ресурс].URL http://www.inpromtex.ru/files/doc/stamolys_ca71am.pdf ; http://www.inpromtex.ru/files/doc/stamolys_ca71ph.pdf ; https://portal.endress.com/wa001/dla/5000300/7691/000/00/TI355C07ru0706.pdf (дата обращения 24.06.2017)

7.     Техническая информация. Turbimax CUS51D. [Электронный ресурс].URL:http://www.reduktor- mex.ru/files/u/catalog/new/Тех. Информация Turbimax CUS51D Датчик мутности.pdf (дата обращения 24.06.2017).

8.      Техническое описание Liquistation  CSF48.  [Электронный  ресурс].URL  http://www.reduktor-mex.ru/files/u/catalog/1454/.pdf (дата обращения 25.06.2017).

9.      Техническое описание. Oxymax COS61/COS61D. Измерение концентрации растворенного кислорода. Оптический датчик, работающий по принципу тушения флуоресценции, с поддержкой или без поддержки протокола Memosens. [Электронный ресурс].URL https://portal.endress.com/wa001/dla/5000436/4086/000/00/TI387CRU.PDF (дата обращения 25.06.2017).

10.                 Техническое описание. Viomax CAS51D. [Электронный ресурс].URL http://www.inpromtex.ru/files/doc/ti459cru.pdf (дата обращение 26.06.2017).