Вода — является более жестко локализованным в пространстве природным телом, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном.
Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышленной и хозяйственной деятельности общества, а также с учетом того, что целенаправленное или случайное отведение жидких «отходов» в водные объекты практически неизбежно, является установление допустимых нагрузок на них при водопользовании и водопотреблении.
Водопользование - это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт.
Водопотребление — это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии, т.е. с примесями. Основными водопотребителями является сельское хозяйство, промышленные производства, культурно-бытовое хозяйство.
Степень предельно допустимого загрязнения воды в водном объекте, зависящая от его физических особенностей и способности к нейтрализации примесей, рассматривается как предельно допустимая нагрузка ПДН. Но поскольку использование воды связано с изъятием ее из водоема и угрозой истощения этого объекта, разрушением экосистемы, а также с использованием для целей купания, рыбной ловли, отдыха на воде, то ограничение нагрузки только с точки зрения поступления в воду загрязняющих веществ оказываете недостаточным. В настоящее время разрабатывается норматив предельно допустимой экологической нагрузки на водные экосистемы ПДЭН.
В общем случае допустимая нагрузка на водоем (при его загрязнении) определяется как разность между установленной нормативной нагрузкой, т.е. возможностью сброса Снорм и уже существующей, т.е. фактической нагрузкой Сфакт:
Сдоп = Снорм — Сфакт (5.8)
Согласно действующим в России «Правилам охраны поверхностных вод. Типовые положения» (1991), данный водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойства воды в нем изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными хотя бы для одного из видов водопользования. Если же примеси присутствуют в воде в пределах нормативов, то водный объект загрязненным не считается.
Следовательно загрязненность воды — не абсолютное понятие: оно относится только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Поэтому водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ.
Под загрязненностью водного объекта понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдается уклонение от нормы в сторону увеличения содержания тех или иных нормируемых компонентов. Отсюда загрязняющим воду веществом считается не любая примесь и не в любом количестве, а лишь избыточная, которая приводит к нарушению нормативов качества воды.
Основным нормативным требованием к качеству воды в водном объекте является соблюдение установленных предельно допустимых концентрации.
Предельно допустимая концентрация примеси в воде водного объекта (реке, озере, море, подземных водах) — это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования.
ПДК вредных веществ в водном объекте — это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования (ГОСТ 17403 – 72).
Как и для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, принцип разделения связан с приоритетным назначением водного объекта, т.е. с категориями водопользования (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Категории водопользования.
К качеству воды каждой категории водопользования предъявляются различные требования: в одних случаях более, в других — менее жесткие. Например, присутствие хлорорганических ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран) в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых водных объектах допускается в весьма ограниченных количествах: концентрации соответственно 0,02 и 0,1 мг/л. в воде рыбохозяйственнных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается. Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны, кроме того, и при контактном воздействии.
Некоторые вещества являются вредными в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном воздействии или при воздействии на органы чувств, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с общесанитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются токсичными для ихтиофауны (рыб), и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие. Соответственно ПДК на эти вещества ужесточаются. Например, если в водных объектах первой категории ПДК для аммиака (по азоту) составляет 2 мг/л, то для второй категории — она в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким стойким запахом, например нефтепродукты. В водных объектах первой категории преимущественное значение имеет запах, и поэтому в основе ограничения — органолептические свойства воды, загрязненной этими продуктами (ПДК = 0,3 мг/л). Однако ткани рыб, обитающих в водоемах рыбохозяйственного назначения, приобретают резкий запах, а кроме того, нефть губительна для икры, личинок, молоди рыб. Поэтому в рыбохозяйственных водных объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю и ПДК снижается до 0,05 мг/л.
Для обеспечения чистоты водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив: лимитирующий показатель вредности, не имеющий количественной характеристики, а отражающий приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект имеет полифункциональное назначение. В водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения в основу приоритетности нормирования положены преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в рыбохозяиственных — в основном токсикологический и отчасти органолептический.
Нормирование загрязняющих веществ в воде учитывает три главных критерия:
1. влияние вещества на общий санитарный режим водного объекта;
2. влияние на органолептические свойства воды;
3. влияние на здоровье населения.
Первый критерий связан с влиянием загрязняющих веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах. Определяется какое количество кислорода необходимо для окисления органики и развития водной микрофлоры. Критериальной характеристикой воды в этом случае является биохимическое потребление кислорода БПК (БПК—количество О2, израсходованное в определенный промежуток времени на собственно биохимическое окисление (разложение) нестойких органических соединений в исследуемой воде).
Пороговые значения второго критерия устанавливаются на группах людей-добровольцев, отобранных по способности к восприятию запахов. Порог запахового ощущения для самых чувствительных индивидуумов принимается в качестве ПДКв для данного вещества.
Более сложно исследовать влияние вредных веществ на здоровье людей. Для этого проводятся санитарно-токсикологические исследования с целью установления максимальной недействующей дозы (концентрации) вещества (МНК).
Загрязнение воды связано не только с присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда других физико-химических показателей. В водных экосистемах имеют значение режимы таких экологических факторов, как содержание взвешенных веществ, минеральный состав, растворенный кислород, температура, рН и др. (табл 5.3).
Некоторые общие требования к составу и свойствам воды
Таблица 5.3.
Показатели состава и свойств воды в водном объекте | Категория водопользования | |||
Для хозяйственно-питьевого водоснабжения и пищевых предприятий | Для купания, спорта, отдыха и в черте населенных мест | Для воспроизводства ценных и требовательных к кислороду видов рыб | Для прочих рыбохозяйст-венных целей | |
Взвешенные вещества: увеличение содержания по сравнению с природным уровнем не более, мг/л. | 0,25 | 0,75 | 0,25 | 0,75 |
Плавающие примеси | На поверхности водоема не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел, жиров и других примесей. | |||
Запахи, привкусы | Не более 2 баллов, обнаруживаемых: | Вода не должна сообщать посторонних привкусов мясу рыб | ||
непосредственно или при хлорировании | непосредственно | |||
Окраска | Не должна обнаруживаться в столбике: | Вода не должна иметь окраски | ||
20 см | 10 см | |||
Температура | Летом не должна повышаться более чем на 30 С по сравнению со средней для самого жаркого месяца. | Не допускается повышение (в сравнении с естественной) более чем на 50 С, с общим повышением более 200 С летом и 50 С зимой. | ||
Реакция (рН) | В пределах 6,5 – 8,5 | |||
БПК при 200 С не более, мг/л | 3,0 | 6,0 | 3,0 | 3,0 |
Ядовитые вещества | В концентрациях не более ПДК | В концентрациях, не оказывающих прямого или косвенного воздействия на рыб и их кормовые объекты | ||
Растворенный кислород | В любой период года не менее 4 мг/л в пробе, взятой до 12 ч. | В зимний (подледный) период не ниже: | ||
6,0 мг/л | 4,0 мг/л |
Предприятие, имеющее сточные воды, несет ответственность за превышение тех или иных показателей качества воды в водном объекте и обязано обеспечить их соблюдение с помощью совокупности инженерных и организационных мероприятий.
Специфическая форма последствий загрязнения — перерасход кислорода в воде в результате его потребления на окисление примесей, дыхание размножающихся массово организмов (в первую очередь — сине-зеленых водорослей). Мерой угрозы эвтрофикации служат характеристики потребления кислорода, как в сточных, так и в природных водах. Они называются химическим (ХПК) и биохимическим потреблением кислорода (БПК). ХПК – это количество О2 в мг/л или г/л воды, необходимое для окисления углеродсодержащих веществ до СО2, H2O, NO32, серосодержащих веществ — до сульфатов, фосфорсодержащих — до фосфатов.
5.2.4. Нормирование загрязняющих веществ в почве
Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет три направления: во-первых, нормирование содержания ядохимикатов в пахотном (корнеобитаемом) слое почвы сельскохозяйственных угодий, во-вторых, нормирование накопления загрязняющих веществ на территории предприятия, и, в-третьих — нормирование загрязненности почвы в жилых районах, преимущественно в местах временного хранения бытовых отходов.
В пахотном слое почвы вредные вещества нормируются по двум показателям: предельно допустимым (ПДКп) и временно допустимым концентрациям (ВДКп). Для установления ПДКп используют данные о фоновых концентрациях исследуемых веществ, их физико-химических свойствах, параметрах стойкости, токсичности. При этом экспериментально устанавливают:
· допустимую концентрацию вещества в почве, при которой его содержание в пищевых и кормовых растениях не превысит некоторых допустимых остаточных количеств (ДОК), иначе называемых ПДК в продуктах питания (ПДКпр);
· допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДКа.в);
· допустимую концентрацию, при которой поступление вещества в грунтовые воды не превысит ПДК для водных объектов;
· допустимую концентрацию, не влияющую на микроорганизмы и процессы самоочищения почвы.
Наиболее жесткие из ряда названных показателей принимаются в качестве ПДКп. Таким путем нормируется содержание в почве пестицидов и ряда химических элементов - преимущественно тяжелых металлов, галогенов (например, хлора), а также микроэлементов. Причем содержание примесей нормируется в зависимости от вида пищевых продуктов, выращиваемых на данной почве или в данном хозяйстве (мясных, молочных, рыбных, растительных).
Временно допустимые концентрации ВДКп, в отличие от ПДКп, определяются расчетным путем для тех пестицидов, которые разрешены к этим испытаниям или в силу своих химических особенностей не требуют обязательного определения ПДК. Для этого используют уравнения регрессии, полученные эмпирическим путем, которые связывают ПДКп, например, с предельно допустимыми концентрациями в пищевых продуктах:
ВДКп = 1,23+0,48 lg ПДКпр. (5.9)
Санитарное состояние почвы оценивается по ряду гигиенических показателей, в том числе по так называемому санитарному числу т. е. отношению содержания белкового азота к общему органическому. Кроме того, учитывается наличие кишечной палочки (коли-титр), личинок мух, яиц гельмитов. По комплексу этих показателей почва оценивается как чистая или загрязненная (табл. 5.4).
Комплексные гигиенические показатели санитарного состояния почв
Таблица 5.4.
Оценка качества почвы | Наименование показателей | ||||
Личинки и куколки мух в 0,25 м3, почвы, экз. | Яйца гельминтов в 1 кг почвы, экз. | Коли-титр | Титр анаэробных бактерий | Санитарное число | |
Чистая | 1 и более | 0,1 и более | 0,98-1,0 | ||
Слабо загрязненная | Единично | До 10 | 1-0,01 | 0,1-0,001 | 0,85-0,98 |
Загрязненная | 10-25 | 11-100 | 0,01-0,001 | 0,001-0,00001 | 0,70-0,80 |
Сильно загрязненная | Более 25 | Более 100 | 0,001 и более | 0,00001 и менее | 0,70 и менее |
Нормативы накопления токсичных отходов на территории предприятия устанавливаются на основе совокупности показателей, включающих размеры территории складирования, токсичность и химическую активность соединений, присутствующих в отходах. Для этого также существует ряд формул, хотя принципы такого нормирования и общие подходы к нему могут варьировать в регионах с различными почвенными и климатическими условиями.
Обычно нормируются два показателя: предельное количество токсичных промышленных отходов на территории предприятия и предельное содержание токсичных соединений в промышленных отходах.
Предельное количество отходов на территории предприятия - это такое их количество, которое можно размещать при условии, что возможное выделение вредных веществ в воздух не превысит 30% от ПДК в воздухе рабочей зоны предприятия ПДКр.з. При этом вещества, наиболее опасные и даже хранимые в герметизированной таре, а также токсичные отходы очистных сооружений удаляются с территории предприятия в течение суток. Твердые сыпучие отходы, хранящиеся в контейнерах, пластиковых пакетах и бумажных мешках удаляются в течение двух суток.
Предельное количество отходов и их судьбу определяют путем замеров содержания токсичных веществ в воздухе (с учетом эффекта суммации), получением средневзвешенной концентрации и делением ее на соответствующее значение ПДК (точнее—30 % от ПДКр.з). Если отношение
С
> 1 (5.10)
0,3ПДКр.з
то количество находящихся на территории отходов является предельным и они подлежат немедленном удалению.
Контроль загрязнения почв осуществляется преимущественно в условиях населенных пунктов органами санэпидслужбы и включает: предупредительный надзор, заключающийся в апробации генеральной схемы очистки и проектов сооружении по очистке и обезвреживанию твердых промышленных и бытовых отходов, и текущий - с целью обеспечения санитарной охраны почвы, своевременного сбора и удаления промышленных отходов и вторичного сырья.
Кроме того, существует ряд дополнительных показателей санитарного состояния почвы, определяемых как на территории производственных предприятий, так и населенных пунктов. К ним относятся:
· санитарно-физико-химические оценки, касающиеся в основном почвенных фильтратов (санитарное число, кислотность, биохимическое потребление кислорода, окисляемость, содержание сульфатов, хлоридов и др.);
· санитарно-энтомологические оценки – численность синантропных (связанных с жильем и бытом) насекомых, в первую очередь — мух во всех фазах их развития: взрослые особи, личинки, куколки;
· санитарно-гельминтологические оценки, характеризующие наличие в почве в местах, посещаемых населением, гельминтов (червей, паразитирующих в органах человека, животных и растений — цестод, нематод, трематод и др.);
· санитарно-бактериологические оценки, включая наличие бактерий кишечной группы, а также других микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и домашних животных.