Нормирование загрязнения водных объектов. Техника защиты гидросферы

 

Основными источниками загрязнения природных вод являются:

1. Атмосферные осадки, несущие огромное количество вымываемых из атмосферного воздуха загрязнителей промышленного происхождения. Особенно опасны стоки атмосферных и талых вод с городских улиц, промышленных площадок, площадок уничтожения отходов, свалок бытового мусора.

2. Городские сточные воды, включающие преимущественно бытовые стоки.

3. Промышленные сточные воды.

Источниками загрязнения являются объекты и процессы, вносящие загрязнения в используемые воды. Загрязнение сточных вод разделяют на три вида:

- вещественное, происходящее за счет попадания в используемую
воду различных веществ, изменяющих ее состав и свойства в сторону
ухудшения;

- тепловое, сопровождающееся поступлением в используемую воду тепла;

- микробное, обусловленное попаданием в воду патогенных и про­чих микроорганизмов.

Загрязняющие сточные воды вещества разделяются на минеральные (частицы песка, глины, горных пород; растворенные соли, щелочи, кис­лоты и другие химические соединения) и органические (частицы угля, нефтепродукты, отходы жизнедеятельности людей и животных, продук­ты разложения растительности и живых тканей и т. д.).

По степени загрязненности сточные воды разделяются на следую­щие виды:

- загрязненные, состав и свойства которых не позволяют использо­вать их без предварительной очистки или превышают по объему и коли­честву нормативы их сброса в природные водные объекты;

- нормативно чистые, образующиеся при охлаждении теплообменных
аппаратов, компрессоров, холодильников и не требующие очистки, с целью дальнейшего их использования или сброса в природные водные объекты;

- нормативно очищенные, получаемые после очистки с целью нормализации их состава и свойств для обеспечения возможности их использования или безопасного сброса в природные водные объекты.

Состав и свойства производственных сточных вод определяются, главным образом, источниками их загрязнения и условиями образова­ния, многообразие которых обуславливает широкий диапазон измене­ния параметров их качества.

Качество воды оценивается по многим параметрам, величины которых зависят от назначения воды. Они устанавливаются требованиями Сан-ПиНов, ГОСТов, постановлениями администраций и постоянно корректируются.

Основные требования к качеству воды можно объединить в следующие группы:

1. Физико-химические показатели, определяющие органолептические свойства воды. К ним относятся привкус, запах, мутность, цветность, предельно допустимые концентрации таких компонентов, как железо, марганец, медь, сульфаты, хлориды, фенолы, хлор.

2. Кислотность, щелочность.

3. Безопасность воды в эпидемическом отношении (определяется количеством микробов в 1 мл воды и содержанием бактерий группы кишечной палочки). Паразитологические показатели (патогенные микроорганизмы не должны обнаруживаться в 25 л питьевой воды).

4. Показатели токсичности приводятся в виде ПДК веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно.

5. Органическое загрязнение, определяемое по количеству кислорода, необходимому для окисления органических примесей в одном литре воды. Применяются 2 показателя: БПК и ХПК.

ПДК вещества в водной среде – это такая концентрация индивидуального вредного вещества, выше которой вода непригодна для водопользования соответствующего вида (хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового или рыбохозяйственного).

Для водных объектов одновременно с ПДК используется другой ограничительный норматив - лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), который не имеет количественной характеристики, а отражает приоритетность требований к качеству воды. Лимитирующий показатель вредности характеризует механизм воздействия вещества на организм человека и жизнь водного объекта, проявляющийся в первую очередь. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод выделяют три вида ЛПВ:

§ санитарно-токсикологический ЛПВ - характеризует токсическое (отравляющее) действие вещества на организм человека и водных животных;

§ общесанитарный ЛПВ - характеризует влияние, оказываемое веществом на общее санитарное состояние водного объекта, в частности, на скорость протекания процессов самоочищения;

§ органолептический ЛПВ - характеризует способность вещества менять органолептические, т.е. оцениваемые органами чувств человека свойства воды - запах, привкус, цвет, появление пены.

Суть ЛПВ заключается в том, что загрязнители воды могут оказывать на водные экосистемы и здоровье человека неблагоприятное воздействие нескольких видов, каждое из которых характеризуется своей безопасной концентрацией. То из воздействий, безопасная концентрация, для которого минимальна, и является лимитирующим.

Для веществ, относящимся к различным группам по ЛПВ, должно выполняться условие: C_i < ПДК_i .

Для веществ, относящихся к одной группе по ЛПВ, должно соблюдаться следующее условие:

где C₁, C₂,..., C_n - концентрации вредных веществ, обладающих эффектом суммации;

ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n - соответствующие им предельно допустимые концентрации.

Очистка воды предназначена для обеспечения требуемого качества воды, т.е. снижения концентраций загрязняющих веществ в сточных водах производства и иных водах до нормативных параметров (ПДК). Методы и качество очистки воды различаются в зависимости от ее назначения: очистка воды для питьевых, технологических или хозяйственно-бытовых целей существенно различается. Методы очистки воды подразделяют на три основные группы: механические, физико-химические и биологические.

Выбор способов очистки и обеззараживания воды за­висит от многих параметров и требований, важнейшие из которых: необходимая степень очистки и исходная загрязненность воды, требуемые расходы и время очистки, наличие очистителей и энергии, эконо­мические возможности. Но при всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осад­ка, образующегося при обработке воды (особенно токсич­ных промстоков).

3. Нормирование загрязнения почв

Главными источниками химического загрязнения почв служат отходы производства, «кислотные дожди», выпадение атмосферных осадков в радиусе действия промышленных предприятий, автотранспорт. Промышленное загрязнение почв происходит в основном через атмосферный воздух путем осаждения на поверхности паров, аэрозолей, пыли, сажи или растворенных в атмосферных осадках веществ. В воздух основная доля загрязнителей поступает из дымовых труб и вентиляционных каналов, а также путем рассеивания пыли и газов с поверхности отвалов, хвостохранилищ, а также при аварийных выбросах в атмосферу. Большая часть этих загрязнителей осаждается вблизи (1-2 км) предприятия в соответствии с розой ветров в данной местности.

Сама почва не принадлежит к тем средам (в отличие от воды и воздуха), которые непосредственно воздействуют на здоровье человека. Ее неблагоприятное влияние, как правило, сказывается в тех случаях, когда вредные вещества оказавшиеся в почве, далее поступают в сельскохозяйственные растения и сохраняются или накапливаются в них. Поэтому в практике используют нормативные показатели уровня загрязнения почв: ПДК и ДОК – допустимые остаточные количества пестицидов и др. загрязняющих веществ в почве, пищевых, кормовых продуктах, которые, поступая в организм на протяжении всей жизни, не вызывает никаких нарушений в здоровье детей и взрослых. Выражают эти величины, в граммах или мг на 1 кг массы почвы или продукта.

Предельно допустимая концентрация загрязняющего почву химического вещества (ПДК) – максимальное содержание загрязняющего почву химического вещества, не вызывающее прямого или косвенного негативного влияния (включая отдаленных последствий) на окружающую среду и здоровье человека, а также не приводящее к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах. Единого ПДК для почв не должно быть – эти показатели будут сильно варьировать в зависимости от конкретной почвенно-экологической обстановки, в которой необходимо учитывать свойства почвы. Установление ПДК ЗВ в почве находится пока в самом начале разработки. К настоящему времени ПДК установлены примерно для 30 вредных веществ, преимущественно ядохимикатов, применяемых для защиты растений от вредителей и болезней. Разрабатываются нормативы содержания в почвах тяжелых металлов.

Нормирование загрязняющих веществ в почве имеет 3 направления:

- нормирование содержания ядохимикатов в пахотном (корнеобитаемом) слое почвы сельскохозяйственных угодий;

- нормирование накопления токсичных веществ на территории предприятия;

- нормирование загрязненности почвы в жилых районах, преимущественно в местах временного хранения бытовых отходов.

Для установления ПДК_п 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 (ПДК_пр);

- допустимую (для летучих веществ) концентрацию, при которой поступление вещества в воздух не превысит установленных ПДК для атмосферного воздуха (ПДК_а.в);

- допустимую концентрацию, при которой поступление веществ 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 ПДК_п, причем сравнение идет по одноименным показателям вредности, т.е. по сходному действию разных веществ. Таким путем нормируется содержание в почве пестицидов и ряда химических элементов – преимущественно тяжелых металлов, галогенов (например, хлора), а также микроэлементов.

Нормативы накопления токсических отходов на территории предприятия устанавливаются на основе совокупности показателей, включающих:

- размеры территории складирования;

- токсичность и химическую активность соединений, присутствующих в отходах.

Для этого также существуют расчетные методы, 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;

· 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_р.з в воздухе рабочей зоны предприятия. 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 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 ПДК_р.з). Если отношение (С/0,3•ПДКрз)>1, то количество находящихся на территории отходов является предельным и они подлежат немедленному удалению.

Предельное содержание токсичных соединений (т/кг) в отходах определяет класс опасности этих отходов. Здесь используются сложные многоступенчатые расчеты, конечной целью, которых является установление ПДК токсичных веществ в общей массе отходов. В расчетных формулах используется средняя летальная доза ЛД₅₀, коэффициент растворимости исследуемого вредного компонента, его летучесть и некоторые промежуточные показатели, в частности суммарный индекс опасности всех компонентов в отходах.