Экологические проблемы (стр. 4 )

Концентрация отдельных примесей в воде определя­ет ее состав и свойства, то есть качество воды. Различа­ют физические, химические, биологические и бактерио­логические показатели качества воды.

Физические показателя характеризуются как общесанитарные и могут быть следующие.

Взвешенные вещества содержатся в природных и сточных водах, они могут быть минерального и органи­ческого происхождения. Эти вещества характеризуют наличие в воде частиц песка, глины, ила, планктона и др. В зависимости от размеров отдельных частиц и их плотности взвешенные, вещества могут выпадать в виде осадка, всплывать на поверхность воды или оставаться во взвешенном состоянии. Количество примесей опреде­ляют гравиметрическим методом.

Цветность воды (окраска) обусловлена присутстви­ем в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, орга­нических кислот и других органических соединений. Определение цветности производится колориметричес­ким методом. Цветность воды определяется по платиново-кобальтовой шкале и выражается в градусах.

Запах и вкус воды обусловлены растворенными со­лями, газами, органическими соединениями, образую­щимися в процессе жизнедеятельности водных организ­мов. В соответствии с происхождением запахов их делят на естественные и искусственные. Определение запаха и вкуса производится органолептически.

Химические показатели условно делят на пять групп: главные ионы, растворенные газы, биогенные вещества, микроэлементы, органические вещества. Для определения данных показателей используются химические ме­тоды анализа.

Главные ионы. Наиболее распространенные в при­родных водах анионы: НСО3-, S042-, Сl-, СО32-, HsiO3- и катионы Na+, Са2+, Mg2+, K+, Fe2+ Содержание главных ионов в пресных водах составляет 90...95% от общего солесодержания. В производственных сточных водах их проявления могут быть очень разнообразны: это ионы висмута, кобальта, никеля, мышьяка и других тяжелых металлов.

Растворенные газы. Среди них определенное значе­ние имеют кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Содержание кислорода в воде поверхностных водоемов определяется поступлением его из воздуха и в результате фотосинтеза. В зимний период концентрация кислорода в воде водоемов резко уменьшается из-за отсут­ствия реаэрации и в связи с поступлением только подземных вод, почти не содержащих кислорода. Ра­створимость кислорода в воде зависит от температуры воды.

Диоксид углерода находится в воде как в растворен­ном виде, так и в форме угольной кислоты. Основным источником диоксида углерода в поверхностных водах являются биохимические процессы распада органических веществ, а также он попадает в водоемы с подземными водами. Концентрация диоксида углерода в воде зависит от солесодержания, рН, температуры и др.

Сероводород в природных водах встречается органического (продукт распада органических соединений) и неорганического (растворение минеральных солей) происхождений. Наличие сероводорода в воде придает ей неприятный запах, способствует коррозии металла и может вызвать зарастание трубопроводов.

Биогенные вещества. К этой группе относят соединения, необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся ими в процессе обмена вещества. Это, в первую очередь, минеральные и органические соединения азота, а также фосфора.

Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада и поступают они в водные объекты с очищенными сточными водами. Неорганические соединения азота NH4+, NO2-, NO3- могут образовывать­ся при разложении азотсодержащих органических со­единений или же поступают в водоемы с атмосферными осадками, при вымывании удобрений из почвы. Проме­жуточной формой окисления аммонийного азота в нит­раты NO3- являются нитриты NO2-.

Важным биогенным элементом является фосфор. В природных водах соединения фосфора присутствуют в небольших концентрациях и оказывают существенное влияние на водную растительность.

Микроэлементы. Это такие элементы, содержание которых в воде составляет менее 1 мг/л. Микроэлемен­ты в природных водах могут находиться в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвесей, входить в состав минеральных и органических комплексов. В питьевой воде важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора.

Органические вещества. В природных водах они бывают в виде гумусовых соединений, которые образу­ются при разложении растительных остатков. Органи­ческие примеси сточных вод вследствие их многообра­зия, сложности и трудности анализа непосредственно не определяются.

Для характеристики степени загрязненности воды органическими соединениями применяют такие косвен­ные методы, как окисляемость воды и биохимическое потребление кислорода.

Окисляемость воды — количество кислорода, необ­ходимое для окисления примесей в данном объеме мг О2/л. В зависимости от применяемого окислителя раз­личают перманганатную и бихромантную окисляемость. Для оценки содержания органических веществ в сточ­ной воде, особенно если она представляет собой смесь бытовых и производственных вод, определяют химичес­кое потребление кислорода (ХПК).

Степень загрязнения воды органическими соедине­ниями выражается количеством кислорода, необходи­мым для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях, и носит название биохимической потребности в кислороде (ВПК). Полным ВПК считается количество кислорода, требуемое для окисления органических веществ до начала процессов нитрификации (БПКполн.). В лабораторных исследованиях наряду с полным ВПК Определяется биохимическая потребность в кислороде в речение 5 суток — БПК5. Для бытовых сточных вод (без Существенной примеси производственных) иногда считается, что за полную биохимическую потребность в кислороде можно принять БПК20. Количество кислоро­да, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении ВПК не учитываются. Разность между ХПК и ВПК характеризуется на­личием примесей, не окисляющихся биохимическим путем, и количеством органических веществ, идущих на построение клеток микроорганизмов.

Активная реакция воды является показателем щелочности или кислотности, количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов. Для нейтральной воды рН = 7, для кислой — меньше 7 и для щелочной — больше 7. Активная реакция природных од обычно варьируется в пределах 6,5-8,5, рН сточных од колеблется в больших пределах в зависимости от происхождения. Активная реакция воды определяется с помощью рН-метра.

Биологические показатели качества воды главным образом относятся к природным водам. Основные из них гидробионты и гидрофлора. Гидробионты подразделяются на планктон — обитателей, пребывающих в толще воды от дна до поверхности. Гидрофлора водных объектов определяется макро - и микрофитами. К первым относится высшая водная растительность, а ко вторым — водоросли.

При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшая органолептические показатели качества воды. Микрофиты не только поглощают углекислоту, но и продуцируют кислород.

Бактериологические показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микроорганизмов.

Важным бактериологическим показателем является содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды, которое определяет величину коли-индекса.

Наименьший объем воды (в мл), приходящийся на одну кишечную палочку, называется коли-титром.

Определение санитарно-бактериологических показа­телей осуществляется микробиологическими методами.

НОРМИРОВАНИЕ И НОРМАТИВНЫЕ АКТЫ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Законодательство в области охраны водной среды

Законодательство, которое мы называем экологичес­ким, началось с законов об охране воды. Первые зако­ны, касающиеся использования рек, были приняты в Англии в 1388 г. Англия первая в мире провела у себя индустриализацию и ощутила на себе масштабное заг­рязнение природных вод из-за деятельности промыш­ленности.

В России первые законы об охране рек были изданы при Петре I. Все нормы, которые были выработаны в XVIII в., были обобщены в национальном законодательстве в начале XIX в. Так, в Уставе строительном, утвер­жденном 2 августа 1803 г. статья 408 устанавливала: «Запрещается строить в городах и выше городов по тече­нию рек и протоков мануфактуры, фабрики и заводы, вредные чистоте воздуха и воды».

В Уложении о наказаниях в 1845 г. появилась спе­циальная глава «О нарушении правил охраны чистоты воздуха и безвредности воды», в котором говорилось: «Если кто-либо построит признанные по закону вредны­ми для чистоты воздуха или воды фабрику, мануфакту­ру или завод в городе, или хотя вне города, но выше оного по течению реки или протока, то сии заведения уничтожаются за счет виновного, и он подвергается аре­сту на время от 7 дней до 3 месяцев или денежному взыс­канию свыше 300 руб. (в редакции 1881 г.)».

Основными законодательными актами по охране вод­ных ресурсов являются закон «Об охране окружающей природной среды». Основы водного законодательства РФ и система государственных стандартов по охране природы.

Максимально допустимые концентрации в питьевой воде, воде технического назначения и стоках регулируются национальными стандартами. Учитывая особую важность для здоровья населения качества питьевой воды, специалисты ВОЗ разрабатывают базовые нормы качества воды, на основе которых разрабатываются национальные стандарты стран.

Нормирование водопользования

Для решения проблемы обеспечения населения и отраслей экономики водой требуемого качества необходимо решить вопросы оптимального нормирования водопользования. При этом понимается, что нормирование включает: лимиты на изъятие воды из источника, лимиты на сброс сточных вод и предельных масс загрязнений каждому ингредиенту (ПДС), режим их поступления в водный объект и т. д. Нормирование служит административным рычагом воздействия на водопользователей (вместе с тем плановой мерой потребления свежей и отвода сточной воды с учетом их качества.

Характерная особенность нормирования водопотребления — его отраслевая направленность. Отраслевые нормативы — это предельно допустимые для данной заели показатели, рассчитываемые в настоящее время на средние условия производства, а в перспективе-— на прогрессивные технологии передовых предприятий.

Нормирование качества воды водного объекта состоит в определении совокупности допустимых значений показателей состава и свойств воды, в пределах которых на­дежно обеспечиваются охрана здоровья населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие самого водного объекта. Нормы качества поверхностных вод устанавливаются для хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков как источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также как источников водоснабжения предприятий пи­щевой промышленности.

Коммунально-бытовое водопользование включает пользование водных объектов для купания, спорта и отдыха населения, а также иное использование вод­ных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Таблица 45

Гигиенические требования к качеству питьевой воды

Рыбохозяйственные водотоки, водоемы и их отдель­ные участки используются для воспроизводства, про­мысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных мле­копитающих.

Под качеством понимается характеристика состава и свойств воды, определяющих ее пригодность для конк­ретных видов водопользования. Формирование качества

Таблица 46

Гигиенические требования к качеству воды культурно-бытового назначения

происходит при загрязнении поверхностных вод либо сосредоточенными сбросами сточных вод различного вида, образующимися в результате деятельности чело­века, либо рассредоточенным потоком с водосборных пространств: селитебных территорий, сельскохозяйственных угодий, просто хозяйственно освоенных площадей водосбора.

Критерием оценки допустимой степени снижения ткачества поверхностных вод служат требования к составу и свойствам воды и предельно допустимые концент­рации (ПДК) веществ в воде водных объектов в соответ­ствии с видом водопользования (таблицы 45, 46, 47). Водные объекты следует считать загрязненными, если в расчетном пункте (створе) не соблюдаются установлен­ные для данного вида водопользования требования к составу и свойствам и нормативы ПДК, приведенные в «Санитарных правилах и нормах охраны поверхност­ях вод от загрязнения сточными водами».

Таблица 47

Требования к качеству воды водоемов, используемых для рыбохозяйственной цели

При несоответствии воды гигиеническим требованиям возникает необходимость улучшения ее качества. Способы и методы обработки воды на водопроводной станции, так же, как и состав сооружений по водоочистке, висят от свойств воды водоисточника. Под улучшением качества воды понимают комплекс мероприятий, направленных на осветление (устранение мутности воды), обесцвечивание (устранение цветности воды) и обеззараживание (освобождение воды от патогенных микроорганизмов). В отдельных случаях прибегают к использованию специальных методов обработки воды: опреснению, умягчению, обезжелезиванию, фторированию и т. д.

Осветление достигается методами отстаивания, коагулирования и фильтрования.

Обеззараживание воды является заключительным, наиболее важным процессом улучшения качества воды может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами. К физическим методам относятся: кипячение, облучение УФ-лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты или гамма-лучами. Химические методы обеззараживания воды основаны на применении различных химических соединений, обладающих бактерицидным действием. качестве обеззараживающих агентов наиболее часто применяются газообразный хлор или различные соединения его, содержащие так называемый активный хлор, также озон, соединения серебра и др. В настоящее имя наибольшее распространение получили хлорирование, озонирование и облучение воды УФ-лучами.

ЗАЩИТА ВОДЫ

Общие сведения об очистке

Понятие очистки неразрывно связано с качеством. рис. 49 показано изменение качества водной среды Вод влиянием хозяйственной деятельности. При рацио­нальном использовании среда загрязняется слабо и про­исходящие в ней природные процессы саморегуляции

Рис. 49

Изменение качества водной среды в ходе антропогенного воздействия

1 — нерациональное использование среды; 2 — рациональное использование среды; 3 — искусственное восстановление качества среды (искусственная очистка); 4 — деградация среды; 5— естественное восстановление качества среды (самоочищение, саморегуляция и др.).

и самоочищения восстанавливают ее качество почти до первоначального состояния. При нерациональном ис­пользовании загрязнение достигает такой степени, что сама среда не в состоянии с ним справиться, следова­тельно, будет деградировать. Предотвратить это возможно путем искусственного восстановления качества среды.

Очистка в широком экологическом понимании — это удаление из какой-либо среды появившихся в ней но­вых, обычно нехарактерных для нее физических, хими­ческих или биологических агентов либо снижение их концентрации или интенсивности до естественного среднемноголетнего уровня. Другими словами, очистка — это процесс, направленный на восстановление качества среды, сохранение естественного равновесия происходя­щих в ней процессов, ее биологической ценности.

Существует и другое, практическое понимание очис­тки: удаление из среды тех или иных физических, хи­мических или биологических агентов до уровня, позво­ляющего использовать ее для нужд хозяйственной дея­тельности. Очистка в практическом понимании не всегда направлена на сохранение естественного равновесия в развитии среды, так как в процессе очистки могут из­влекаться и характерные для среды компоненты.

Для характеристики среды можно использовать ин­декс качества Iк, определяемый по следующей формуле:

Iк = åni=1 (Пi – Пoi)/ Пoi,

где, Пoi — показатель качества исследуемой среды; Пoi — показатель качества среды в естественном состоянии или 1редельно допустимое значение показателя.

Отношения показателей улучшения среды входят в формулу со знаком плюс, а отношения показателей заг­рязнения среды — со знаком минус.

Возможны три качественных состояния среды:

1)Iк > 0, то есть происходит самоочищение среды; искусственная очистка, если она применяется, происхо­дит с высокой эффективностью;

2)Iк < 0, среда не справляется с происходящим загряз­нением; искусственная очистка неэффективна или малоэффективна; качество среды ниже естественного уровня;

3)Iк = 0, в среде не происходит заметных качествен­ных изменений; естественные процессы самоочищения предотвращают загрязнение; искусственная очистка обеспечивает восстановление качества среды.

Методы очистки сточных вод

Классификация примесей сточных вод по фазово-дисперсной характеристике, предложенная , позволяет произвести систематизацию примесей для последующего выбора эффективной схемы очистки.

Сущность этой классификации состоит в том, что все примеси по их отношению к дисперсионной среде разделены на четыре группы:

I — взвеси, с размером частиц более 10-1 мкм, суспензии и эмульсии, обусловливающие мутность воды: микроорганизмы и планктон;

II — коллоидно-растворенные вещества, с размером Истиц 1мкм, коллоиды и высокомолекулярные соединения, обусловливающие окисляемость и цветность воды, вирусы;

III — молекулярно-растворенные вещества, с размером частиц 1мкм, газы, растворимые в воде, органические вещества, придающие ей запахи и привкусы;

IV — вещества, диссоциирующие на ионы (электро­литы), с размером частиц менее 10-3 мкм, соли, кисло­ты, основания, придающие воде жесткость, щелочность и минерализованность.

На рис. 50 приведена классификация основных ме­тодов очистки сточных вод, разработанная с учетом фазово-дисперсной характеристики.

Методы Механической очистки (отстаивание, флота­ция, фильтрование, осаждение в центробежном поле и др.) позволяют обычно выделить частицы крупнее 10-50 мкм.

Для очистки сточных вод от мелкодисперсных и кол­лоидных частиц используют физико-химические мето­ды (коагуляция, флокуляция, электрокоагуляция).

Биологическая очистка дает возможность удалять из сточных вод разнообразные органические соединения, в том числе токсичные.

Кроме того, используют термические методы, приво­дящие к ликвидации сточных вод, а также методы закач­ки сточных вод в подземные горизонты и их захоронение.

Имея данные по расходам сточных вод, их подробную характеристику, а также требования к очищенной воде, выбирают оптимальный метод очистки с учетом технико-экономических показателей. В настоящее время наращиваются объемы оборотно-повторного водопользования в промышленности и коммунальном хозяйстве.

8.4. ПОЧВА КАК ФАКТОР СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Почва — это природное образование, состоящее из связанных между собой горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием воды, воздуха и живых организмов. Почва Стоит из твердой, жидкой (почвенный раствор), газообразной и живой (почвенная флора и фауна) частей.

Каждая почва включает минеральные, органические и органоминеральные комплексы соединений, а также почвенные растворы, почвенный воздух и почвенные микроорганизмы.

Как один из факторов окружающей среды почва и подстилающие ее горные породы (грунт) оказывают боль­шое влияние на здоровье людей и санитарные условия жизни населения. Почве принадлежит ведущая роль в круговороте веществ в природе, обеззараживании твер­дых и жидких отходов. Она оказывает существенное влияние на климат, химический состав растительных продуктов и опосредованно на продукты животного про­исхождения.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6