Основные виды химических веществ, загрязняющих гидросферу, их свойства и гигиеническая оценка

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолептическому, вода считается загрязненной.

Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относят нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы, диоксины и др.. Очень опасно загрязняют воду биологические загрязнители, например вирусы и другие болезнетворные микроорганизмы, и физические – радиоактивные вещества, тепло и др.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Также к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон промышленных стоков (1,0 -11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 16 млн.т. солей. Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата (Симптомы включают нарушение моторики, парестезию в конечностях, ухудшение внятности речи, ослабление зрения и слуха, а в тяжёлых случаях — паралич и нарушение сознания, завершающиеся летальным исходом.), впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно-активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера). Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

7. Особенности нормирования загрязнения гидросферы. Критерии оценки качества воды. Структура тома «Нормативно допустимый сброс» (НДС). Методы контроля загрязнения гидросферы. Мониторинг загрязнения гидросферы. Обобщение информации о загрязнении гидросферы.

Особенность - водные объекты делятся на 3 категории:

1. ист. централизованного хоз-питьевого водоснабжения, водоснабжения пред-ий пищевой промыш.;

2. водоёмы используемые в культурно-быт-х целях насел., рекреации, спорта, купания, а т.ж в пределах насел. пунктов.

3. водоёмы рыбохозяйственные: - высшая категория – нерестилища; І категория – ниже, по течению реки; ІІ категория – лиманы, устья рек.

В практике ПДК производят сразу для первых 2-х категорий.

Критерии оценки качества воды. Определяют санитарные показатели свойств воды: - плавающие примеси (пятна масел); - запахи, окраска, температура, жесткость Рн (6,5-8,5), минеральный состав по сухому остатку, растворенный кислород, БПК (І категории не более 3,0мгО₂/л, ІІ категории не более 6,0мгО₂/л), ХПК (І категории не менее 15,0мгО₂/л, ІІ категории менее 30,0мгО₂/л).

Загрязнение питьевой воды и водоисточников питьевого и рекреационного назначения рассматривается по санитарным показателям (коли-индекс, патогенные микроорганизмы, возбудители паразитарных болезней и микроментозы человека) и содержанию хим. веществ. Санитар. показатели оцениваются по числу встречаемости зараженных проб или по числу возбудителей в пробе. Концентрации хим. веществ соотносятся с ПДК. Заключение о степени санитарно-экологического неблагополучия м.б сделано исходя из стабильного сохранения негативных значений ведущих показателей на протяжении не менее одного года и на основании нескольких критериев, за исключением особо опас. в-в, когда выводы делаются т/ко по факту их концентрации в воде.

Основными стандартными методами контроля надсост. загрязнения вод яв-ся опред. хим. потребления О₂ (ХПК) и биохимическогопотребления О₂ (БПК).

ХПК — величина, характеризующая общее содержание в загрязненной воде орг. и неорг. восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. Значение ХПК выражают в единицах кол-ва О₂, расходуемого на окисление. БПК - оценивается кол-вом О₂, затраченного на окисление находящихся в воде орг. в-в в аэробных условиях в результате биолог. процессов, происходящих в загрязненной воде. При относительной простоте и доступности указанных методов достичь высокой точности определения концентрации загрязнений невозможно. А такие соединения, как толуол, бензол не окисляются, следовательно, определить их наличие в воде этими методами невозможно.

При анализе состава вод, в т.ч. и сточных, чаще всего применяют такие методы, к/е дают возможность определить широкий спектр хим. в-в. Это атомно-эмиссионный, рентгеновский, хромотографические методы. Имеются в промыш. производстве и приборы-автоматы, применяемые для проведения анализов природных и техногенных вод.

Мониторинг поверхностных вод - это точка на водном объекте по к/й производится комплекс работ в категории пункта контроля

Есть 4 категории: 1-я располагаются в районе городов с населением выше 1 млн. чел. в местах нереста особо ценных рыб в районах организованного сброса сточ. вод, в силу чего наблюдается высокая загрязнённость воды;

2-я в районах городов с населением от 500 тыс. В районах важного рыбного значения. В местах нереста и зимовья особо ценных рыб. В районах организованного сброса сточных вод (превышение ПДК)

3-я: устанавливается в районах городов с населением менее 500000 чел на замыкающих створах в речных системах в речных системах или в море.

4-я: в пределах ООПТ, скотомогильники, места выруба лесов

Категории пунктов влияют на чистоту отбора проб воды и на полноту ингредиентов

Мониторинг состояния подземных вод. Исследования проводятся с помощью сети наблюдательных скважин. Наблюдательные скважины располагаются с учётом местоположения источника, его форм и размеров и с учётом конфигурации области загрязнения подземных вод, с учётом перетекания подземных вод из выше или ниже лежащих водных городов. Нефте-шламо накопители и хранилища – осн. загрязнители.

Структура ПДС – цель: обоснование безопасное кол-во ЗВ входящих в сточ. воды по не превышению гиг-х и рыб-х нормативов в водные объекты.

Задачи: - сост. баланса водопотребления и водоотведения произ-х стоков; - моделирование процессов разбавления; эконом. мех-м компенсации за загр. ОС; - сост. в разработке и проведению ведомственного мониторинга. Структура ПДС предполагает прогноз-й фон сущ-ей ситуации:

1. характеризуется предприятие как водопользователь – где располагается, откуда поступает вода, какие цеха используют, характеристика очистного сооружения;

2. гидрол-й и гидрохим-й режим близлежащих водоемов;

3. характеристика вод.объектов;

4. оценка воздействия (ск-ко обра-ся в-в, какая концентрация, куда поступают, что создают);

5. предложения по прироохраным мероприятиям;

6. программы ведомственного мониторинга;

7. оценка платежей

8. составляется договор - ск/ко необходимо воды

ПДС бывает на рельеф, в водоем, сбор стоков и их вывоз.

ПДС не разрешается если все стоки сбрасываются в городскую канализацию.

8. Источники загрязнения водных объектов и контроль за ними. Виды сточных вод.Разбавление и самоочищение сточных вод.Загрязняющие вещества, их свойства и особенности воздействия на организмы. Питьевая вода, как фактор здоровья.

Ист. загрязнения поверхностных вод (ИЗПов.в). Осн. причина загрязнения водных бассейнов — сброс неочищенных или недостаточно очищенных ст. вод. Преобладающая часть воды, используемой в промыш., с/х, в хоз.-бытовых целях, возвращается в водоемы загрязненной. ИЗПов.в становятся объекты, вносящие в них ЗВ, микроорганизмы или избыточную теплоту.

Промышленные стоки, поступающие в системы производственной канализации. Их кол-во и состав сильно различаются в зависимости от типа и мощности предприятия, вида сырья, характера технологии, используемой аппаратуры и т.д. На долю промышленности приходится 70-80% всех ст. вод. Существует два типа водоснабжения предприятий — прямоточное, при к/м отработанные воды, в той или иной степени очищенные или неочищенные, возвращаются в водоем, и оборотное, при к/м ст. воды после очистки вновь многократно используются в производственном процессе. По мере внедрения систем оборотного водоснабжения доля промыш. стоков в загрязнении водных объектов постепенно снижается.

В промыш. производстве вода используется как теплоноситель, поглотитель, растворитель, средство транспортировки, а часто для нескольких целей одновременно. Промыш. ст. воды очень сильно различаются степенью загрязненности. Нек/е виды промышл. ст. вод содержат компоненты, представляющие определенную ценность как сырье.

Различают четыре класса ст. вод: загрязненные неочищенные, недостаточно очищенные, нормативно очищенные, условно чистые (не требующие очистки).

Разновидностью промыш. ст. вод яв-ся теплые воды электростанций. Они могут и не содержать ЗВ, но вызывать нарушение температурного режима (тепловое загрязнение), приводящее к искажению биолог. процессов и эвтрофикации водоемов.

Хозяйственно-бытовые (коммунальные) стоки сост. ≈20% всего объема ст. вод, причем по мере снижения вклада промыш. ист. их доля в водоотведении постепенно растет.

Диффузные ист. загрязнения: взвешенные вещества (ВВ), удобрения, пестициды, нефтепродукты, ТМ, смываемые ливневыми и талыми водами с полей и с городских улиц. В нек/х случаях (н-р, животноводческие комплексы, перерабатывающие предприятия) поступающие ЗВ концентрируются и по характеру воздействия почти не отличаются от промыш.стоков. Воздействие данного источника загрязнения усугубляется отсутствием (как правило) очистки. Воздействие диффузных ист. загрязнения сложно не только предотвратить, но даже учесть. Наиболее подвержены воздействию диффузных источников загрязнения малые реки.

Жидкие п/и, сопутствующие вещества (нефть и рассолы из глубинных горизонтов, шахтные и рудничные сточные воды) м. попадать в водоемы вследствие потерь при добыче и транспортировке и из естественных выходов (н-р, у берегов Калифорнии, в Мексиканском и Персидском заливах). Этот источник загрязнения, в связи с большими масштабами добычи и транспортировки нефти, в сочетании с износом оборудования и другими причинами роста аварийности в последние десятилетия многократно приводил к катастрофическим последствиям (аварии танкеров у берегов Великобритании, Японии, на Аляске, аварии нефтепроводов в республиках Коми и Башкортостан).

Объекты водопользования: загрязнение водоемов водным транспортом, лесосплавом, добычей п/и в акваториях.

Загрязнения, поступающие из атмосферы в рез/те их осаждения и вымывания атмосферными осадками (иногда до 15%).

Образование ЗВ непосредственно в водоемах, что чаще всего бывает связано с созданием водохр-щ (усиленное развитие фитопланктона, в т. ч сине-зеленых водорослей, выделяющих токсичные вещества).

Контроль ИЗПов.в схож с контролем атмосферных выбросов: предприятия представляют данные о водопотреблении и водоотведении для определения платежей (форма 2-ТП водхоз), природоохранные органы периодически проверяют их достоверность. Показатели содержания ЗВ в ст. водах опред. аналитическим или расчетным путем. Статистическая форма 2-ТП (водхоз) в части, касающейся сбросов поллютантов, менее детализирована, чем форма 2-ТП (воздух), в ней предусмотрены лишь графы для десяти учитываемых веществ вместо открытого списка. Предприятия разрабатывают и реализуют планы водоохранных мероприятий. Из планов водоохранных мероприятий отдельных предприятий, а также мероприятий местного, регионального и общегосударственного значения, финансируемых за счет соответствующих бюджетов и внебюджетных эколог. фондов, формируются разделы, посвященные охране водных объектов, целевые комплексные программы ООС местного, регионального и государственного уровней.

Виды сточ. вод. Все сточ. воды по ист. образования м.б разделены на: с/х, производственные, хоз-бытовые и поверхностный сток.

Хоз-бытовые - от санитарных узлов, душевых и им подобных установок технологических производств, все стоки предприятий сферы услуг, коммунального хозяйства, жилищного фонда. Большая бактериальная загрязненность (1л/400мг бактерий). Постоянный сост. в году. Нормируется; ВВ, БПК, азот аммонийный, фосфаты, хлор, сульфаты, СПАВ.

Производственным относят ст. воды технологических процессов. 1. отрасли – особо токсичными сбросами – 5 баллов; 2. отрасли – чёрной и цветной металлургии; 3. отрасли – с токсичными сбросами от 1 до 2б (топливная, теплоэнергетика, пищевая); 4. отрасли – с малыми токсичными сбросами – машиностроение, металлообработка, пр-во строй. матер.

Поверхностный сток – отличительная особ. – это их эпизодичность, неравномерность, сост. хим. в пределах города зависит от факторов: род поверхности (асфальт, газон); от плотности населения, от транспорта.

С/х – бактереологическая, паразитологическая загр-ть, повышенное содерж. орг. в-в, биогенных.

В зависимости от степени загрязнения сточные воды, сбрасываемые в водоем, делят на: незагрязненные (условно чистые), нормативно очищенные и без очистки (загрязненные). К условно чистым относят такие стоки, к/е не приводят к изменениям физико-хим. состава водоема в месте сброса. Они не требуют предварительной очистки. Нормативно очищенными назыв. прошедшие очистку стоки, сброс к/х не приводит к изменению качества воды в водоеме. Содержание ЗВ в них соответствует ПДК. К загрязненным относят стоки, сброшенные без очистки или недостаточно очищенные, содержащие ЗВ выше ПД норм.

По генезису примесей стоки классифицируют на: загрязненные преимущественно неорганическими (металлургические и цементные заводы, предприятия основной химпромышленности и т.п.), органическими (нефтехимия, органический синтез), смешанными, т.е. органическими и неорганическими (нефте- и газодобыча), примесями, а также микроорганизмами (бактериями, вирусами), наиболее характерными для биохимических и биологических процессов.

По степени агрессивности различают: неагрессивные (рН 6,5-8,0), слабоагрессивные (рН 6,0-6,5 и 8-9) и сильноагрессивные (рН менее 6 и более 9) стоки. Это деление совпадает с представлениями соответственно о нейтральных, слабокислых и слабощелочных, сильнокислых и сильнощелочных средах.

Загрязняющие вещества, их свойства и особенности воздействия на организмы (см. вопрос №6)

Разбавление и самоочищение сточных вод. Способность водных объектов к самоочищению позволяет восстановить природное качество воды после ее загрязнения. В результате воздействия солнечной радиации, жизнедеятельности растительности, живых организмов и бактерий, биохимических и гидродинамических процессов, происходящих в водной среде, происходит снижение концентрации загрязняющих веществ и возвращение ее в естественное состояние по качественным показателям. Процессы самоочищения наиболее интенсивно происходят в летний сезон и замедляются зимой.

Потенциальные возможности водного объекта к самоочище­нию определяются его способностями к разбавлению сточных вод, поглощению растворенных веществ (сорбции), оседанию мелких частиц (седиментации) и разложению сложных органических веществ, попадающих в воду. В зависимости от того, какие вещества (консервативные или неконсервативные) и в каком фазовом состоянии (во взвешенном или растворенном) попадают в водный объект со сточными водами, в процессе самоочищения будут преобладать гидрохимические, химические или биологические процессы. Консервативные растворенные вещества не поддаются никаким процессам превращения. Их концентрация снижается только при разбавлении (гидродинамический процесс).

При наличии в сточных водах взвешенных веществ основную роль в процессе самоочищения водных масс будут играть процессы осаждения взвеси на дно (физические и гидродинамические процессы). Самоочищение воды от неконсервативных растворенных веществ происходит в результате как разбавления, так и взаимодействия с другими компонентами, содержащимися в воде (гидродинамические, химические и биологические процессы).