Диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук. -
Москва, УГНТУ, 2015. - 168 с.
Специальность 03.02.08 - Экология (в химии); 02.00.02 –
Аналитическая химия
Целью работы является разработка методологии экологического
мониторинга ограниченно-летучих органических соединений (ОЛОС) в
воде, позволяющего получать комплексную информацию об элементном и
компонентном составе ОЛОС и тенденциях их изменения в природной и
питьевой воде, воде на разных этапах водоподготовки на примере
промышленно-развитого региона.
Научная новизна. Предложена методология организации экологического мониторинга ограниченно-летучих органических соединений воды, объединяющая целевой, обзорный анализ и интегральный подход для оценки общей загрязненности воды ОЛОС на основе унифицированной пробоподготовки и анализа в рамках лабораторно-производственного контроля качества воды.
Впервые показано образование галогенированных ОЛОС в питьевой воде водозаборов поверхностного и инфильтрационного типов г. Уфы: хлор-, бром-содержащих алкилароматических соединений, алифатических спиртов, алканов, алкенов, кетонов. По результатам корреляционного анализа массива дан-ных за 2002-2012 гг. выявлены основные факторы, влияющие на их образование.
Предложен алгоритм повышения надежности идентификации компонентов сложных смесей ОЛОС на микроуровне, основанный на получении совокупной информации об элементном составе компонента (метод ГХ-АЭД), величине фактора отклика АЭД для оценки наличия соэлюирующихся компонентов, структуре компонента и его молекулярной массе (метод ХМС с различными видами ионизации), с использованием которого в питьевой и природной воде г. Уфы обнаружено более 250 ОЛОС.
Впервые разработаны новые интегральные показатели качества вод – техногенный органический углерод (ТОУ), техногенный органический хлор (ТОХл), техногенный органический бром (ТОБр), техногенный органический кислород (ТОКл), основанные на определении суммарной концентрации ОЛОС, в том числе хлор-, бром- и кислородсодержащих компонентов в числе ОЛОС, в пересчете на элемент с использованием ГХ-АЭД. Предложенные по-казатели высоко информативны при осуществлении быстрого скрининга качества вод.
Разработаны способы подтверждения идентификации нефтепродуктов (НП) в воде в трансформированном виде и оценки времени их контакта с водой, основанные на определении относительного содержания заранее выбранных реперных соединений.
Предложен способ для экспрессной оценки интенсивности процессов био-трансформации органических соединений в воде, основанный на измерении концентрации в воде биомаркера – сквалена.
Практическая значимость работы. С использованием предложенных унифицированных условий пробоподготовки и анализа разработаны и внедрены в практику лабораторно-производственного контроля предприятия МУП «Уфаводоканал», внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений 7 методик измерений фталатов, пестицидов, полихлорированных бифенилов, ОЛОС других классов, сквалена, обобщенных показателей ТОУ, ТОХл, а также галогенуксусных кислот.
Разработанные обобщенные показатели качества воды ТОУ, ТОХл, ТОБр, ТОКл внедрены на станции очистных сооружений водозабора поверхностного типа МУП «Уфаводоканал» для оценки эффективности очистки воды от ОЛОС по этапам водоподготовки. Предложенный способ оценки эффективности водоподготовки оформлен в виде патента РФ на изобретение.
Разработанные способы подтверждения идентификации НП (дизельных топлив и бензинов разных марок) в воде в трансформированном виде и оценки времени их контакта с водой внедрены на предприятии МУП «Уфаводоканал» в рамках мероприятий по внедрению новой техники, технологий, совершенствованию производства и организации труда для повышения барьерной роли очистных сооружений водозабора поверхностного типа, как способы обнаружения утечек и других видов точечного загрязнения реки. По результатам проделанной работы получены 4 патента РФ на изобретение.
С помощью предложенной методологии организации мониторинга воды представлена сравнительная эффективность работы двух наиболее крупных инфильтрационных водозаборов МУП «Уфаводоканал», показан эффект проведения работ по декольматации (удалению) русловых отложений в придонном слое р. Уфы на качество воды из скважин одного из инфильтрационных водозаборов. Полученная информация положена в основу мероприятий по внедрению новой техники, технологий, совершенствованию производства и организации труда на предприятии.
Предложенный способ для оценки интенсивности процессов биотрансформации органических соединений в воде с использованием сквалена в качестве биомаркера позволяет выявлять застойные зоны в распределительных сетях, внедрен на предприятии МУП «Уфаводоканал» в целях проведения эксплуатационного мониторинга качества распределительных сетей города.
Разработанная методология организации экологического мониторинга ОЛОС воды включена в план производственного контроля качества воды водоисточников и питьевой воды г. Уфы. Систематизация многолетних данных о загрязненности основных водоисточников г. Уфы органическими соединениями различного происхождения использована при принятии технологических решений по управлению качеством питьевой воды.
Научная новизна. Предложена методология организации экологического мониторинга ограниченно-летучих органических соединений воды, объединяющая целевой, обзорный анализ и интегральный подход для оценки общей загрязненности воды ОЛОС на основе унифицированной пробоподготовки и анализа в рамках лабораторно-производственного контроля качества воды.
Впервые показано образование галогенированных ОЛОС в питьевой воде водозаборов поверхностного и инфильтрационного типов г. Уфы: хлор-, бром-содержащих алкилароматических соединений, алифатических спиртов, алканов, алкенов, кетонов. По результатам корреляционного анализа массива дан-ных за 2002-2012 гг. выявлены основные факторы, влияющие на их образование.
Предложен алгоритм повышения надежности идентификации компонентов сложных смесей ОЛОС на микроуровне, основанный на получении совокупной информации об элементном составе компонента (метод ГХ-АЭД), величине фактора отклика АЭД для оценки наличия соэлюирующихся компонентов, структуре компонента и его молекулярной массе (метод ХМС с различными видами ионизации), с использованием которого в питьевой и природной воде г. Уфы обнаружено более 250 ОЛОС.
Впервые разработаны новые интегральные показатели качества вод – техногенный органический углерод (ТОУ), техногенный органический хлор (ТОХл), техногенный органический бром (ТОБр), техногенный органический кислород (ТОКл), основанные на определении суммарной концентрации ОЛОС, в том числе хлор-, бром- и кислородсодержащих компонентов в числе ОЛОС, в пересчете на элемент с использованием ГХ-АЭД. Предложенные по-казатели высоко информативны при осуществлении быстрого скрининга качества вод.
Разработаны способы подтверждения идентификации нефтепродуктов (НП) в воде в трансформированном виде и оценки времени их контакта с водой, основанные на определении относительного содержания заранее выбранных реперных соединений.
Предложен способ для экспрессной оценки интенсивности процессов био-трансформации органических соединений в воде, основанный на измерении концентрации в воде биомаркера – сквалена.
Практическая значимость работы. С использованием предложенных унифицированных условий пробоподготовки и анализа разработаны и внедрены в практику лабораторно-производственного контроля предприятия МУП «Уфаводоканал», внесены в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений 7 методик измерений фталатов, пестицидов, полихлорированных бифенилов, ОЛОС других классов, сквалена, обобщенных показателей ТОУ, ТОХл, а также галогенуксусных кислот.
Разработанные обобщенные показатели качества воды ТОУ, ТОХл, ТОБр, ТОКл внедрены на станции очистных сооружений водозабора поверхностного типа МУП «Уфаводоканал» для оценки эффективности очистки воды от ОЛОС по этапам водоподготовки. Предложенный способ оценки эффективности водоподготовки оформлен в виде патента РФ на изобретение.
Разработанные способы подтверждения идентификации НП (дизельных топлив и бензинов разных марок) в воде в трансформированном виде и оценки времени их контакта с водой внедрены на предприятии МУП «Уфаводоканал» в рамках мероприятий по внедрению новой техники, технологий, совершенствованию производства и организации труда для повышения барьерной роли очистных сооружений водозабора поверхностного типа, как способы обнаружения утечек и других видов точечного загрязнения реки. По результатам проделанной работы получены 4 патента РФ на изобретение.
С помощью предложенной методологии организации мониторинга воды представлена сравнительная эффективность работы двух наиболее крупных инфильтрационных водозаборов МУП «Уфаводоканал», показан эффект проведения работ по декольматации (удалению) русловых отложений в придонном слое р. Уфы на качество воды из скважин одного из инфильтрационных водозаборов. Полученная информация положена в основу мероприятий по внедрению новой техники, технологий, совершенствованию производства и организации труда на предприятии.
Предложенный способ для оценки интенсивности процессов биотрансформации органических соединений в воде с использованием сквалена в качестве биомаркера позволяет выявлять застойные зоны в распределительных сетях, внедрен на предприятии МУП «Уфаводоканал» в целях проведения эксплуатационного мониторинга качества распределительных сетей города.
Разработанная методология организации экологического мониторинга ОЛОС воды включена в план производственного контроля качества воды водоисточников и питьевой воды г. Уфы. Систематизация многолетних данных о загрязненности основных водоисточников г. Уфы органическими соединениями различного происхождения использована при принятии технологических решений по управлению качеством питьевой воды.