А.Н. Петин, М.Г. Лебедева, О.В. Крымская
Анализ и оценка качества поверхностных вод
Учебное пособие. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2006. – 252 с.

1. Водоемы и показатели качества воды

1.2. Показатели экологического состояния водоемов и качества поверхностных вод

1.2.1. Температура воды

Температура является важной гидрологической характеристикой водоема, показателем возможного теплового загрязнения. Тепловое загрязнение водоема происходит обычно в результате использования воды для отвода избыточного тепла и сбрасывания воды с повышенной температурой в водоем. При тепловом загрязнении происходит повышение температуры воды в водоеме по сравнению с естественными
значениями температуры в тех же точках в соответствующие периоды
сезона.

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких, как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовые и суточные изменения температуры воды на поверхности и глубинах определяются количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно наблюдаются на небольшой глубине. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха.

Основные источники промышленных тепловых загрязнений – теплые воды электростанций (прежде всего атомных) и крупных промышленных предприятий, образующиеся в результате отведения тепла от нагретых агрегатов и машин. Электростанции часто сбрасывают в водоемы воду, имеющую температуру на 8-12⁰С больше, чем забираемая из того же водоема вода. Тепловое загрязнение опасно тем, что вызывает интенсификацию процессов жизнедеятельности и ускорение естественных жизненных циклов водных организмов, изменение скоростей химических и биохимических реакций, протекающих в водоеме. В условиях теплового загрязнения значительно изменяются кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения водоема, изменяется интенсивность фотосинтеза и др. В результате этого нарушается, часто необратимо, природный баланс водоема, складываются особые экологические условия, негативно сказывающиеся на животном и растительном сообществе, в частности:

–  подогретая вода дезориентирует водные организмы, создавая условия для истощения пищевых ресурсов;

–  усиливаются температурные различия по вертикальным слоям, особенно в холодный сезон;

–  при повышении температуры воды уменьшается концентрация растворенного кислорода, что усугубляет кислородный режим, особенно в зонах сброса коммунально-бытовых стоков;

–  при повышенной температуре многие водные организмы, и в частности рыбы, находятся в состоянии стресса, что снижает их естественный иммунитет;

–  происходит массовое размножение сине-зеленых водорослей;

–  образуются тепловые барьеры на путях миграции рыбы;

–  уменьшается видовое разнообразие растительного и животного «населения» водоемов.

Температура воды в водоеме может повыситься также в холодное время года – в результате сброса городских дождевых стоков; в теплое – в результате спиливания затеняющих береговую линию деревьев, в результате повышения мутности воды (и как следствие – большего поглощения солнечной энергии) при водной эрозии почвы берегов и др.

Температура воды – важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.

В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не более, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой.

Проводить измерения температуры нужно в нескольких точках водоема, отстоящих друг от друга на несколько сотен метров: в месте, где ожидается тепловое загрязнение, и в контрольной точке (температурный фон). Необходимо учитывать, что в выбранных точках должны быть близкие физические и гидрологические условия: скорость течения, глубина, продуваемость, освещенность солнцем и др. Если изучается проточный водоем, то точка контроля должна быть выше по течению.

Следует избегать измерения температуры в местах возможного естественного прогрева воды – на отмелях, в зарослях водных растений и т.п., так как в подобных местах температура обычно значительно превосходит общий температурный фон.

Температура воды определяется непосредственно на водоеме калиброванным термометром с ценой деления 0,1 – 0,5ºС (в отдельных случаях оправдано измерение с ценой деления 1ºС). Термометр устанавливают в пробоотборнике, который размещают на выбранной глубине и выдерживают там не менее 5 – 10 минут, после чего пробоотборник поднимают и, не вынимая термометр из пробоотборника, сразу же определяют температуру. При глубоководных измерениях необходимо использовать пробоотборники опрокидывающегося типа, заполняемые водой на требуемой глубине.

Температуру поверхностных слоев определяют, опуская термометр на глубину 15 – 20 см. Температура в поверхностных слоях воды может значительно (на 3-5ºС и более) отличаться от температуры на глубинах в несколько метров.

Предметом особого внимания должны быть впадающие в водоем реки, каналы и сточные канавы. При наличии впадающих в водоем притоков определите температуру также в зонах смешения воды в местах их впадения в водоем. При наличии разницы в измеренных температурах в несколько градусов можно говорить о тепловом загрязнении
водоема.

Погрешность измерения температуры можно свести к минимуму, выполняя следующие правила:

– для измерений используйте только калиброванный термометр;

– измеряйте температуру в разных точках одним термометром;

– результатом измерения считайте среднее арифметическое нескольких наблюдений.

Оборудование

Термометр, пробоотборник (для глубоководных измерений).

Измерение температуры

1. Погрузите термометр в воду непосредственно на водоеме не менее чем на одну треть шкалы и выдержите в погруженном состоянии на нужной глубине не менее 5 минут. Не вынимая термометра из воды, произведите отсчет показаний (с точностью до половины цены деления).

2. Определите температуру воды в нескольких местах водоема, отстоящих друг от друга не менее, чем на несколько сотен метров.

3. Рассчитайте разницу в значениях температуры.