Самоочищение природных вод. Самоочищение водных объектов

Задание №6

ПРОЦЕССЫ САМООЧИЩЕНИЯ ПРИРОДНЫХ ВОД

1 ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И ИХ СТОКИ

(КАНАЛЫ САМООЧИЩЕНИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ)

Под самоочищением водной среды понимают совокупность физических, биологических и химических внутриводоемных процессов, направленных на снижение содержания загрязняющих веществ (ЗВ).

Вклад отдельных процессов в способность природной водной среды к самоочищению зависит от природы ЗВ. В соответствии с этим ЗВ условно делят на три группы.

1). Консервативные вещества – неразлагающиеся или разлагающиеся в природной среде очень медленно . Это минеральные соли, гидрофобные соединения типа хлорорганических пестицидов, нефть и нефтепродукты. Снижение концентрации консервативных веществ в водной вреде происходит лишь за счет разбавления, физических процессов массопереноса, физико-химических процессов комплексооборазования, сорбции и биоаккумуляции. Самоочищение имеет кажущийся характер, поскольку происходит лишь перераспределение и рассеяние ЗВ в ОС, загрязнение им сопредельных объектов.

2). Биогенные вещества – вещества, участвующие в биологическом круговороте. Это минеральные формы азота и фосфора, легкоусвояемые органические соединения.

В этом случае самоочищение водной среды происходит за счет биохимических процессов.

3). Водорастворимые вещества, не вовлекаемые в биологический круговорот, поступающие в водоемы и водотоки из антропогенных источников, зачастую токсичные. Самоочищение водной среды от этих веществ осуществляется в основном за счет их химической и микробиологической трансформации.

Наиболее значимыми для самоочищения водной среды являются следующие процессы:

– физические процессы переноса: разбавление (перемешивание), вынос ЗВ в соседние водоемы (вниз по течению), седиментация взвешенных частиц, испарение, сорбция (взвешенными частицами и донными отложениями), биоаккумуляция;

– микробиологическая трансформация;

–химическая трансформация: осадкообразование, гидролиз, фотолиз, окислительно-восстановительные реакции и др.

2 РАЗБАВЛЕНИЕ ЗВ ПРИ ВЫПУСКЕ СТОЧНЫХ ВОД

С ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Масса ЗВ в сточной воде равна массе ЗВ смешанном потоке (сточные воды + вода водотока). Уравнение материального баланса по ЗВ:

Ccт·q + γ·Q·Cф = Cв·(q + γ·Q),

где Ccт – концентрация ЗВ в сточной воде, г/м3 (мг/дм3);

q – максимальный расход сточных вод, подлежащих сбросу в водоток, м3/с

γ – коэффициент смешения

Q – среднемесячный расход воды водотока, м3/с;

Cф – фоновая концентрация ЗВ в водотоке (устанавливается по данным многолетних наблюдений), г/м3 (мг/дм3);

Cв·– концентрация ЗВ в водотоке после смешения (разбавления), г/м3 (мг/дм3);

Из уравнения материального баланса можно найти концентрацию ЗВ в водотоке после разбавления:

Cв·= https://pandia.ru/text/80/127/images/image002_20.png" width="117" height="73 src=">

L – расстояние по фарватеру водотока (фарватер – наиболее глубокая полоса данного водного пространства) от места выпуска до контрольного створа, м;

α – коэффициент, зависящий от гидравлических условий потока. Коэффициент α рассчитывают по уравнению:

где ξ – коэффициент, зависящий от расположения выпуска сточных вод в водоток: ξ = 1 при выпуске у берега, ξ = 1,5 при выпуске в фарватер;

φ – коэффициент извилистости водотока, т. е. отношение расстояния между рассматриваемыми створами водотока по фарватеру к расстоянию по прямой; D – коэффициент турбулентной диффузии .

Для равнинных рек и упрощенных расчетов коэффициент турбулентной диффузии находят по формуле:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image005_9.png" width="59 height=47" height="47">= · Кс-в,

где ас, ав – активности вещества А в сорбционном слое и в водной фазе;

γс, γв – коэффициенты активности вещества А в сорбционном слое и в водной фазе;

Сс, Св – концентрации вещества А в сорбционном слое и в водной фазе;

Кс-в – коэффициент распределения вещества А(константа равновесия

АВ ↔ АС, выраженная через концентрации).

Тогда при относительно постоянном коэффициенте активности вещества А в сорбционном слое (органической фазе):

Кс-в = Ка с-в·DIV_ADBLOCK4">

Этим, в частности, обусловлено существование корреляции между коэффициентами распределения веществ в системе октанол – вода и твердое органическое вещество – вода:

Кс-в ≈ 0,4 Ко-в ,

где Ко-в – коэффициент распределения вещества в системе октанол – вода.

Величина Ко-в связана с растворимостью вещества в воде простым эмпирическим соотношением:

lg Ко-в = (4,5 ÷ 0,75) lg S,

где S – растворимость вещества, выраженная в мг/дм3.

Это соотношение выполняется для многих классов органических соединений, включая углеводороды, галогенированные углеводороды, ароматические кислоты, хлорорганические пестициды, хлорированные бифенилы.

В природных сорбентах органическое вещество составляет лишь некоторую долю от массы сорбента. Поэтому коэффициент распределения в системе сорбент – вода Кс-в нормируют на содержание органического углерода в сорбенте Кс-в*:

Кс-в* = Кс-в· ω(С),

где ω(С) – массовая доля органического вещества в сорбенте.

При этом доля вещества, сорбированного из водной среды ωсорб, равна.:

ωсорб = https://pandia.ru/text/80/127/images/image009_9.png" width="103" height="59">,

где Ссорб – концентрация суспензированного в воде сорбента.

В донных отложениях величина Ссорб значительна, поэтому для многих ЗВ Кс-в*· Ссорб >> 1, и единицей в знаменателе можно пренебречь. Величина ωсорб стремится к единице, т. е. все вещество А будет находится в сорбированном состоянии.

В открытых водоемах ситуация иная – концентрация суспензированного сорбента крайне мала. Поэтому сорбционные процессы вносят существенный вклад в самоочищение водоема только для соединений с Кс-в ≥ 105.

Сорбция многих ЗВ с растворимостью в воде 10-3 моль/л является одним из основных процессов удаления химического вещества из водной фазы. К таким веществам относятся хлорорганические пестициды, полихлорированные бифенилы, ПАУ. Эти соединения мало растворимы в воде и имеют большие значения Ко-в (104 – 107). Сорбция – наиболее эффективный путь самоочищения водной среды от подобных веществ.

4 МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ САМООЧИЩЕНИЕ

Микробиологическая трансформация ЗВ считается одним из основных каналов самоочищения водной среды . Микробиологические биохимические процессы включают реакции нескольких типов. Это реакции с участием окислительно-восстановительных и гидролитических ферментов. Оптимальная температура для протекания процессов биодеградации ЗВ составляет 25-30ºС.

Cкорость микробиологической трансформации вещества зависит не только от его свойств и структуры, но и от метаболической способности микробного сообщества..png" width="113" height="44 src=">,

где СS – концентрация субстрата (загрязнителя), . Здесь kэф – константа скорости биолиза, .m – биомасса микроорганизмов или численность популяции.

Кинетика псевдопервого порядка трансформации некоторых ЗВ при фиксированных размерах популяции и прямо пропорциональный рост константы скорости с ростом численности бактерий во многих случаях доказаны экспериментально. Более того, в ряде случаев kэф не зависит от фазы роста популяции, от местности и видового состава микробного сообщества.

При интегрировании кинетического уравнения реакции первого порядка получим:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image013_7.png" width="29" height="25 src="> – начальная концентрация субстрата (или биохимически окисляемых веществ, соответствующая БПКполн).;

– текущая концентрация субстрата (или биохимически окисляемых веществ, соответствующая БПКполн.– БПКτ).

При замене https://pandia.ru/text/80/127/images/image014_8.png" width="29" height="25"> на соответствующее значение БПК в уравнении получим:

.

Обозначим kБ/2,303 = k*, где k*– константа биохимического окисления (имеет размерность константы реакции первого порядка – сут-1). При потенциировании уравнения имеем уравнение, связывающее БПКполн. и БПКτ, в экспоненциальной форме:

Пользуясь этим уравнением, можно определить время полного окисления биохимически окисляемых веществ – время, за которое окисляется 99% вещества .

В естественных условиях средних широт в результате микробиологических процессов наиболее быстро распадаются алканы нормального строения (на 60-90% за три недели). Разветвленные алканы и циклоалканы распадаются медленнее, чем н-алканы – за неделю на 40%, за три недели – на 80%. Низкомолекулярные производные бензола минерализуются быстрее насыщенных углеводородов (например, фенолы и крезолы) . Замещенные ди - и трихлорфенолы разлагаются полностью в донных отложениях в течение недели, нитрофенолы – в течение двух-трех недель. Однако ПАУ разрушаются медленно.

На процессы биодеградации оказывают влияние множество факторов: освещение, содержание растворенного кислорода, pH , содержание питательных веществ, наличие токсикантов и др . Даже если микроорганизмы обладают необходимым для разрушения ЗВ набором ферментов, они могут не проявлять активности из-за отсутствия дополнительных субстратов или факторов.

5 ГИДРОЛИЗ

Многие загрязняющие вещества являются слабыми кислотами или основаниями и участвуют в кислотно-основных превращениях. Соли, образованные слабыми основаниями или слабыми кислотами, подвергаются гидролизу . Соли, образованные слабыми основаниями, гидролизуются по катиону, соли, образованные слабыми кислотами, – по аниону. Гидролизу подвергаются катионы ТМ, Fe3+, Al3+:

Fe3+ + HOH ↔ FeOH2+ + H+

Al3+ + HOH ↔ AlOH2+ + H+

Cu2+ + HOH ↔ CuOH+ + H+

Pb2+ + HOH ↔ PbOH+ + H+.

Эти процессы вызывают подкисление среды.

Гидролизуются анионы слабых кислот:

CO32- + HOH ↔ HCO3- + OH-

SiO32- + HOH ↔ HSiO3- + OH-

PO43- + HOH ↔ HPO42- + OH-

S2- + HOH ↔ HS - + OH-,

что способствует подщелачиванию среды.

Одновременное наличие гидролизующихся катионов и анионов вызывает в некоторых случаях полный необратимый гидролиз, который может привести к образованию осадков малорастворимых гидроксидов Fe(OH)3, Al(OH)3 и др.

Гидролиз катионов и анионов протекает быстро, так как относится к реакциям ионного обмена.

Среди органических соединений гидролизу подвергаются эфиры и амиды карбоновых кислот и различных фосфорсодержащих кислот. При этом вода участвует в реакции не только как растворитель, но и как реагент:

R1–COO–R2 + HOH ↔ R1–COOH + R2OH

R1–COO–NH2 + HOH ↔ R1–COOH + NH3

(R1O)(R2O)–P=O(OR3) + HOH ↔ H3PO4 + R1OH + R2OH + R3OH

В качестве примера можно упомянуть дихлофос (о, о-диэтил-2,2-дихлорвинилфосфат).

(C2H5O)2–P=O(O–CH=CCl2) + 2HOH ↔ (HO)2–P=O(O–CH=CCl2) + 2C2H5OH

Гидролизуются и различные галогенорганические соединения:

R–Cl + HOH ↔ R–OH + HCl;

R–C–Cl2 + 2HOH ↔ R–C–(OH)2 + 2HCl ↔ R–C=O + H2O + 2HCl;

R–C–Cl3 + 3HOH ↔ R–C–(OH)3 + 3HCl ↔ R–COOH + 2H2O + 3HCl.

Эти гидролитические процессы совершаются в другой временной шкале. Реакции гидролиза могут осуществляться как без катализатора, так и с участием в качестве катализаторов растворенных в природных водах кислот и оснований. Соответственно константа скорости гидролиза может быть представлена в виде:

гдеhttps://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png" width="12" height="19"> – константы скорости кислотного гидролиза, гидролиза в нейтральной среде и щелочного гидролиза;

При этом можно считать гидролиз реакцией псевдопервого порядка, так как ЗВ присутствую в природных водах в следовых количествах. Концентрация воды по сравнению с их концентрациями много больше и практически считается неизменной.

Для определения концентрации загрязнителя, изменяющейся во времени, используют кинетическое уравнение реакции первого порядка:

где С0 – начальная концентрация загрязнителя;

С – текущая концентрация загрязнителя;

τ – время, прошедшее от начала реакции;

k – константа скорости реакции (гидролиза).

Степень превращения загрязнителя (долю вещества, вступившего в реакцию) можно вычислить по уравнению:

β = (С0 – С)/С0 = 1– е-kτ.

6 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1. Вычислитеконцентрацию ионов железа Fe3+ в речной воде на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод, если его концентрация в сточной воде на выпуске в водоем равна 0,75 мг/дм3. Скорость течения реки равна 0,18 м/с, объемный расход 62м3/с, глубина реки 1,8м, коэффициент извилистости реки 1,0. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,005 м3/с. Фоновая концентрация Fe3+ равна 0,3 мг/дм3.

Решение:

Коэффициент турбулентной диффузии равен

https://pandia.ru/text/80/127/images/image025_3.png" width="147" height="43">.

Коэффициент α согласно условию задачи (коэффициент, учитывающий условия выпуска сточных вод ξ = 1 при выпуске у берега; коэффициент извилистости реки φ = 1) рассчитывается по уравнению:

= 1,0·1,0https://pandia.ru/text/80/127/images/image028_2.png" width="44" height="28 src="> и найдем его численное значение

β = https://pandia.ru/text/80/127/images/image030_2.png" width="107" height="73">.png" width="145" height="51 src=">.= 0,302 ≈ 0,3 мг/дм3.

Ответ: Концентрация Fe3+ на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод составляет 0,302 мг/дм3, т. е. практически равна фоновой концентрации

Пример 2. Рассчитайте константу скорости биоокисления k*, если экспериментально установлено, что БПКполн наблюдается на 13 сутки инкубации пробы. Какую долю от БПКполн в этом случае составляет БПК5?

Решение:

Для определения БПКполн принимают, что БПКполн: (БПКполн – БПКτ) = 100: 1, т. е. окислено 99% органических веществ.

k* = https://pandia.ru/text/80/127/images/image035_1.png" width="72" height="47"> = 1 – 10-k*5 = 1 – 10-0,15∙5 = 0,822 или 82,2%.

Ответ : Константа скорости биоокисления равна 0,15 сут-1. БПК5 от БПКполн составляет 82,2%.

Пример 3. Вычислите период полупревращения, степень гидролиза и концентрацию метилхорацетата (ClСН2СOOСH3) при Т = 298К в непроточном водоеме с рН = 6,9 через: а) 1 час; б) 1сутки после его поступления в водоем, если его исходная концентрация составляла 0,001 мг/л. Константы скорости гидролиза метилхлорацетатата приведены в таблице.

Решение:

В соответствии с законом действующих масс скорость гидролиза равна

где kГИДР – константа скорости гидролиза, с-1;

СЗВ– концентрация ЗВ.

Можно считать гидролиз реакцией псевдопервого порядка, так как ЗВ присутствую в природных водах в следовых количествах. Концентрация воды по сравнению с их концентрациями много больше и практически считается неизменной.

Константа гидролиза рассчитывается по уравнению

гдеhttps://pandia.ru/text/80/127/images/image020_5.png" width="12" height="19"> – константы скорости кислотного гидролиза, гидролиза в нейтральной среде и щелочного гидролиза (см таблицу приложения);

СH+.– концентрация ионов водорода, моль/л;

СOH – концентрация гидрокид-ионов, моль/л.

Так как по условию задачи pH = 6,9, то можно найти концентрацию ионов водорода и концентрацию гидроксид-ионов.

Концентрация ионов водорода (моль/л) равна:

СH+. = 10–рН = 10-6,9 =1,26·10-7.

Cумма водородного и гидроксильного показателей всегда постоянна

Поэтому, зная pH, можно найти гидроксильный показатель и концентрацию гидроксид-ионов.

pOH = 14 – pH = 14 – 6,9 = 7,1

Концентрация гидроксид-ионов (моль/л) равна:

СOH - = 10–рOН = 10-7,1 = 7,9·10-8.

Константа гидролиза метилхлорацетата равна:

2,1·10-7·1,26·10-7+8,5·10-5+140·7,9·10-8=.

8,5·10-5 + 1,1·10-5 = 9,6·10-5с-1.

Период полупревращения вещества τ0,5 в реакции первого порядка равен:

https://pandia.ru/text/80/127/images/image037_1.png" width="155" height="47">с = 2час.

Степень превращения (степень гидролиза) загрязнителя можно вычислить по уравнению:

β = (С0 – С)/С0 = 1– е-kτ.

Через час после поступления метилхлорацетата в водоем его степень гидролиза равна:

β = 1– е-0,000096·3600 = 1– 0,708 = 0,292 (или 29,2%).

Через сутки степень гидролиза ЗВ равна:

β = 1– е-0,000096·24·3600 = 1– 0,00025 = 0,99975 (или 99,98 %).

Текущую концентрацию метилхлорацетата можно определить, зная его степень превращения С = С0(1 – β).

Через час после поступления метилхлорацетата в водоем его концентрация составит:

С = С0(1 – β) = 0,001(1 – 0,292) = 0,001·0,708 = 7,08 10-4 мг/л.

Через сутки концентрация ЗВ будет равна:

С = С0(1 – β) = 0,001(1 – 0,99975) = 0,001·0,00025 = 2,5 10-7 мг/л.

Ответ: Период полупревращения метилхлорацетата равен 2 час. Через час после поступления ЗВ в водоем его степень превращения будет равна 29,2%, концентрация – 7,08 10-4 мг/л. Через сутки после поступления ЗВ в водоем его степень превращения составит 99,98%, концентрация – 2,5 10-7 мг/л.

7 ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Вычислите концентрацию ионов Си2+ в речной воде на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод, если концентрация Си2+ в сточной воде равна 0,015 мг/л. Скорость течения реки равна 0,25 м/с, объемный расход 70м3/с, глубина реки 3м, коэффициент извилистости реки 1,2. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,05 м3/с. Фоновая концентрация Си2+ равна 0,010 мг/л.

2. Вычислите концентрацию ионов NH4+ в речной воде на расстоянии 800м от места выпуска сточных вод, если концентрация NH4+ в сточной воде равна 0,25 мг/л. Скорость течения реки равна 0,18 м/с, объемный расход 50м3/с, глубина реки 1,8м, коэффициент извилистости реки 1,2. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,04 м3/с. Фоновая концентрация NH4+ равна 0,045 мг/л.

3. Вычислите концентрацию ионов Al3+ в речной воде на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод, если концентрация Al3+ в сточной воде равна 0,06 мг/л. Скорость течения реки равна 0,25 м/с, объемный расход 70м3/с, глубина реки 3м, коэффициент извилистости реки 1,0. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,05 м3/с. Фоновая концентрация Al3+ равна 0,06 мг/л.

4. Вычислите концентрацию ионов Fe3+ в речной воде на расстоянии 300м от места выпуска сточных вод, если концентрация Fe3+ в сточной воде равна 0,55 мг/л. Скорость течения реки равна 0,20 м/с, объемный расход 65м3/с, глубина реки 2,5м, коэффициент извилистости реки 1,1. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,45 м3/с. Фоновая концентрация Fe3+ равна 0,5 мг/л.

5. Вычислите концентрацию сульфат-ионов в речной воде на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод, если концентрация SO42- в сточной воде равна 105,0 мг/л. Скорость течения реки равна 0,25 м/с, объемный расход 70м3/с, глубина реки 3м, коэффициент извилистости реки 1,2. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,05 м3/с. Фоновая концентрация SO42- равна 29,3 мг/л.

6. Вычислите концентрацию хлорид-ионов в речной воде на расстоянии 500м от места выпуска сточных вод, если концентрация Cl - в сточной воде равна 35,0 мг/л. Скорость течения реки равна 0,25 м/с, объемный расход 70м3/с, глубина реки 3м, коэффициент извилистости реки 1,0. Сточные воды выпускаются с берега. Объемный расход сточных вод составляет 0,5 м3/с. Фоновая концентрация SO42- равна 22,1 мг/л.

7. Концентрация ионов меди Си2+ в сточной воде равна 0,02 мг/л. На каком расстоянии от места выпуска сточных вод концентрация Си2+ будет превышать фоновую на 10%, если объемный расход сточных вод составляет 0,05 м3/с? Скорость течения реки равна 0,15 м/с, объемный расход 70м3/с, глубина реки 3м, коэффициент извилистости реки 1,2. Сточные воды выпускаются с берега. Фоновая концентрация Си2+ равна 0,010 мг/л.

8. В проточный водоем глубиной 1,5 м в результате сухого осаждения из атмосферы поступили частицы аэрозоля диаметром 50 мкм плотностью 2500 кг/м3. Скорость течения воды равна 0,8 м/с, вязкость воды 1·10-3 Па·с, плотность воды 1000 кг/м3. Какое расстояние преодолеют эти частицы, унесенные течением, до момента осаждения на дно?

9. В проточный водоем глубиной 3,0 м в результате мокрого осаждения из атмосферы поступили частицы аэрозоля диаметром 20 мкм плотностью 2700 кг/м3. Скорость течения воды равна 0,2 м/с, вязкость воды 1·10-3 Па·с, плотность воды 1000 кг/м3. Какое расстояние преодолеют эти частицы, унесенные течением, до момента осаждения на дно?

10. В проточный водоем глубиной 2,0 м в результате сухого осаждения из атмосферы поступили частицы аэрозоля диаметром 40 мкм плотностью 2700 кг/м3. Скорость течения воды равна 0,25 м/с, вязкость воды 1·10-3 Па·с, плотность воды 1000 кг/м3. Протяженность водоема в направлении течения составляет 5000 м. Осядут ли эти частицы на дно водоема или будут вынесены течением за его пределы?

11. Вычислите диаметр взвешенных частиц, поступивших в проточный водоем со сточными водами, которые осядут на дно водоема в 200м от места выпуска сточных вод, если плотность частиц равна 2600 кг/м3. Скорость течения воды равна 0,6 м/с, вязкость воды 1·10-3 Па·с, плотность воды 1000 кг/м3. Глубина водоема 1,8м.

12. В результате аварии по поверхности водоема растекся гексан. Давление насыщенного пара гексана при 20°С, 30°С и 40°С равно 15998,6 Па, 24798,0 Па и 37063,6 Па соответственно. Определите давление насыщенного пара гексана при температуре 15°С графическим методом. Вычислите скорость испарения гексана при 15°С по формуле, если скорость ветра равна 1м/с. Плотность воздуха при 0°С равна 1,29 кг/м3, вязкость воздуха при 15°С равна 18∙10−6 Па∙с, диаметр пятна, образованного гексаном на поверхности воды, равен 100м.

13. В результате аварии по поверхности водоема растекся толуол. Давление насыщенного пара толуола при 20°С, 30°С и 40°С равно 3399,7 Па, 5266,2 Па и 8532,6 Па соответственно. Определите давление насыщенного пара толуола при температуре 25°С графическим методом. Вычислите скорость испарения толуола при 25°С по формуле, если скорость ветра равна 2м/с. Плотность воздуха при 0°С равна 1,29 кг/м3, вязкость воздуха при 25°С равна 20∙10−6 Па∙с, диаметр пятна, образованного толуолом на поверхности воды, равен 200м.

14. В результате аварии по поверхности водоема растекся м -ксилол. Давление насыщенного пара м -ксилола при 20°С и 30°С равно 813,3 и 1466,5 Па соответственно. Определите давление насыщенного пара м -ксилола при температуре 25°С, используя интегральную форму уравнения изобары химической реакции. Вычислите скорость испарения м -ксилола при 25°С по формуле, если скорость ветра равна 5м/с. Плотность воздуха при 0°С равна 1,29 кг/м3, вязкость воздуха при 25°С равна 20∙10−6 Па∙с, диаметр пятна, образованного м -ксилолом на поверхности воды, равен 500м.

15. На лабораторном столе случайно разлит бензол. Давление насыщенного пара бензола при 20°С и 30°С равно 9959,2 и 15732,0 Па соответственно. Определите давление насыщенного пара бензола при температуре 25°С, используя интегральную форму уравнения изобары химической реакции. Вычислите скорость испарения бензола при 25°С, используя методику по определению выбросов вредных веществ в атмосферу. Диаметр пятна, образованного бензолом на поверхности стола, равен 0,5м. Будет ли превышено значение ПДКр. з.(С6Н6) = 5мг/м3 через 15минут после разлития бензола, если объем помещения равен 200м3?

16. На лабораторном столе случайно разлит хлорбензол. Давление насыщенного пара хлорбензола при 20°С и 30°С равно 1173,2 и 199,8 Па соответственно. Определите давление насыщенного пара хлорбензола при температуре 25°С, используя интегральную форму уравнения изобары химической реакции. Вычислите скорость испарения хлорбензола при 25°С, используя методику по определению выбросов вредных веществ в атмосферу. Диаметр пятна, образованного хлорбензолом на поверхности стола, равен 0,3м. Будет ли превышено значение ПДКр. з.(С6Н5Cl) = 50мг/м3 через 10минут после разлития хлорбензола, если объем помещения равен 150м3?

17. В результате аварии по поверхности водоема растеклась смесь октана, толуола и м -ксилола массой 1000кг. Состав смеси (мас. доли): октан − 0,3; толуол − 0,4; м -ксилол − 0,3. Давление насыщенного пара октана, толуола и м -ксилола при 20°С равно 1386,6; 3399,7 Па и 813,3 Па соответственно. Вычислите скорости испарения углеводородов при 20°С, используя методику по определению выбросов вредных веществ в атмосферу. Определите состав смеси (масс. доли) через час, если диаметр пятна, образованного смесью углеводородов на поверхности воды, равен 10м. Скорость ветра равна 1м/с.

18. В результате аварии по поверхности водоема растеклась смесь бензола, толуола и м -ксилола массой 1000кг. Состав смеси (мас. доли): бензол − 0,5; толуол − 0,3; м -ксилол − 0,2. Давление насыщенного пара бензола, толуола и м -ксилола при 20°С равно 9959,2; 3399,7 Па и 813,3 Па соответственно. Вычислите скорости испарения углеводородов при 20°С, используя методику по определению выбросов вредных веществ в атмосферу. Определите состав смеси (мас. доли) через час, если диаметр пятна, образованного смесью углеводородов на поверхности воды, равен 12м. Скорость ветра равна 0,5м/с.

19. Вычислите долю 2,3,7,8-Cl4-дибензодиоксина, адсорбированного взвешенными частицами, содержащими 3,5% (мас.) органического углерода. Концентрация взвешенных частиц в придонных слоях водоема составляет 12000 млн-1. Коэффициент распределения 2,3,7,8-Cl4-дибензодиоксина в системе октанол-вода KО-В равен 1,047·107.

20. Вычислите долю 1,2,3,4-Cl4-дибензодиоксина, адсорбированного взвешенными частицами, содержащими 4% (мас.) органического углерода. Концентрация взвешенных частиц в придонных слоях водоема составляет 10000 млн-1. Коэффициент распределения 1,2,3,4-Cl4-дибензодиоксина в системе октанол-вода KО-В равен 5,888 ·105.

21. Вычислите долю фенола, адсорбированного взвешенными частицами, содержащими 10% (мас.) органического углерода. Концентрация взвешенных частиц в придонных слоях водоема составляет 50000 млн-1. Коэффициент распределения фенола в системе октанол-вода KО-В равен 31.

22. Произойдет ли образование осадка PbSO4 при поступлении в проточный водоем с объемным расходом 50м3/с сточной воды, содержащей 0,01 мг/л ионов Pb2+? Объемный расход сточной воды равен 0,05 м3/с. Фоновая концентрация SO42- равна 30 мг/л. Примите коэффициент смешения γ равным 1∙10−4. ПР(PbSO4) = 1,6 10−8.

23. Произойдет ли образование осадка Fe(OH)3 при поступлении в проточный водоем с объемным расходом 60м3/с сточной воды, содержащей 0,7 мг/л ионов Fe3+? Объемный расход сточной воды равен 0,06 м3/с. рН = 7,5. Примите коэффициент смешения γ равным 4∙10−4. ПР(Fe(OH)3) = 6,3 10−38.

24. Вычислите степень гидролиза и концентрацию хлороформа (СНCl3) при Т=298К в непроточном водоеме с рН = 7,5 через: а) 1 сутки; б) 1 месяц; в) 1 год после его поступления в водоем, если его исходная концентрация составляла 0,001 мг/л. Константы скорости гидролиза хлороформа приведены в таблице.

25. Вычислите степень гидролиза (степень превращения) и концентрацию дихлорметана (СН2Cl2) при Т=298К в непроточном водоеме с рН = 8,0 через: а) 1 сутки; б) 1 месяц; в) 1 год после его поступления в водоем, если его исходная концентрация составляла 0,001 мг/л. Константы скорости гидролиза дихлорметана приведены в таблице.

26. Вычислите степень гидролиза (степень превращения) и концентрацию бромметана (СН3Br) при Т=298К в непроточном водоеме с рН = 8,0 через: а) 1 сутки; б) 1 месяц; в) полгода после его поступления в водоем, если его исходная концентрация составляла 0,005 мг/л. Константы скорости гидролиза, бромметана приведены в таблице.

27. Через какое время концентрация этилацетата в непроточном водоеме станет равной: а) половине исходной концентрации; б) 10% исходной концентрации; в) 1% исходной концентрации? Т= 298К. рН = 6,5. Константы скорости гидролиза этилацетата приведены в таблице.

28. Через какое время концентрация фенилацетата в непроточном водоеме станет равной: а) половине исходной концентрации; б) 10% исходной концентрации; в) 1% исходной концентрации? Т= 298К. рН = 7,8. Константы скорости гидролиза фенилацетата приведены в таблице.

29. Через какое время концентрация фенилбензоата в непроточном водоеме станет равной: а) половине исходной концентрации; б) 10% исходной концентрации; в) 1% исходной концентрации? Т= 298К. рН = 7,5. Константы скорости гидролиза фенилбензоата приведены в таблице.

30. Рассчитайте константу биоокисления k* в природной воде и время снятия половины загрязнений, если экспериментально определены значения БПК5 и БПКполн, которые равны 3,0 и 10,0 мгО2/дм3 соответственно.

31. Рассчитайте константу биоокисления k* в природной воде и время снятия половины загрязнений, если экспериментально определены значения БПК5 и БПКполн, которые равны 1,8 и 8,0 мгО2/дм3 соответственно.

32. Рассчитайте константу скорости биоокисления k* в природной воде, если экспериментально установлено, что БПКполн наблюдается на 13 сутки инкубации пробы этой воды. Какую долю от БПКполн в этом случае составляет БПК5?

33. Рассчитайте константу скорости биоокисления k* в природной воде, если экспериментально установлено, что БПКполн наблюдается на 18 сутки инкубации пробы этой воды. Какую долю от БПКполн в этом случае составляет БПК5?

34. Время полного окисления фенола в пруду с естественной аэрацией составило 50 суток. Рассчитайте константу скорости биоокисления k* фенола в этом пруду, а также его концентрацию через 10 суток, если исходная концентрация фенола равна 20 мкг/л.

35. Время полного окисления толуола в пруду с естественной аэрацией составило 80 суток. Рассчитайте константу скорости биоокисления k* толуола в этом пруду, а также его концентрацию через 30 суток, если исходная концентрация толуола равна 50 мкг/л.

36. Рассчитайте ХПКуд. уксусной кислоты. Рассчитайте ХПК природной воды, в которой содержится 1∙10−4 моль/л уксусной кислоты. Вычислите БПКполн. этой воды, если БПКполн.: ХПК = 0,8: 1. Вычислите

37. Определите концентрацию фенола в воде непроточного водоема через сутки после его поступления, если исходная концентрация фенола составляла 0,010 мг/л. Считайте, что трансформация фенола происходит, в основном, в результате окисления радикалом RO2 . Стационарная концентрация RO2 равна 10-9 моль/л. Константа скорости реакции равна 104 моль·л-1·с-1.

38. Определите концентрацию формальдегида в воде непроточного водоема через 2 суток после его поступления, если исходная концентрация формальдегида составляла 0,05 мг/л. Считайте, что трансформация формальдегида происходит, в основном, в результате окисления радикалом RO2 . Стационарная концентрация RO2 равна 10-9 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,1 моль·л-1·с-1.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица – Константы скорости гидролиза некоторых органических веществ при Т=298К

Вещество	Продукты гидролиза	Константы гидролиза
л·моль-1·с-1		л·моль-1·с-1
Этилацетат	CH3COOH + C2H5OH
Метилхлорацетат	СlCH2COOH + CH3OH
Фенилацетат	CH3COOH + C6H5OH
Фенилбензоат	C6H5COOH + C6H5OH
Хлорметан CH3Cl
Бромметан CH3Br
Дихлорметан CH2Cl2
Трихлорметан CHCl3

Самоочищение водных объектов

Между компонентами водной экосистемы в процессе ее функционирования непрерывно происходит обмен веществом и энергией. Этот обмен носит циклический характер различной степени замкнутости, сопровождаясь трансформацией органического вещества, в частности фенолов под воздействием физических, химических и биологических факторов. В ходе трансформации может происходить постепенное разложение сложных органических веществ до простых, а простые вещества могут синтезироваться в сложные. В зависимости от интенсивности внешнего воздействия на водную экосистему и характера протекания процессов происходит либо восстановление водной экосистемы до фоновых состояний (самоочищение), либо водная экосистема переходит к другому устойчивому состоянию, которое будет характеризоваться уже иными количественными и качественными показателями биотических и абиотических компонент. В случае если внешнее воздействие превысит саморегулирующие возможности водной экосистемы, может произойти ее разрушение.

Самоочищение природных вод осуществляется благодаря вовлечению поступающих из внешних источников веществ в непрерывно происходящие процессы трансформации, в результате которых поступившие вещества возвращаются в свой резервный фонд.

Трансформация веществ есть результат различных одновременно действующих процессов, среди которых можно выделить физические, химические и биологические механизмы. Величина вклада каждого из механизмов зависит от свойств примеси и особенностей конкретной экосистемы.

Биохимическое самоочищение.

Биохимическое самоочищение является следствием трансформации веществ, осуществляемой гидробионтами. Как правило, биохимические механизмы вносят основной вклад в процесс самоочищения и только при угнетении водных организмов (например, под действием токсикантов) более существенную роль начинают играть физико-химические процессы. Биохимическая трансформация органических веществ происходит в результате их включения в трофические сети и осуществляется в ходе процессов продукции и деструкции.

Особенно важную роль играет первичная продукция, так как она определяет большинство внутриводоемных процессов. Основным механизмом новообразования органического вещества является фотосинтез. В большинстве водных экосистем ключевым первичным продуцентом является фитопланктон. В процессе фотосинтеза энергия Солнца непосредственно трансформируется в биомассу. Побочным продуктом этой реакции является свободный кислород, образованный за счет фотолиза воды. Наряду с фотосинтезом в растениях идут процессы дыхания с затратой кислорода.

Химические механизмы самоочищения.

Фотолиз -- превращение молекул вещества под действием поглощаемого ими света. Частными случаями фотолиза являются фотохимическая диссоциация -- распад частиц на несколько более простых и фотоионизация -- превращение молекул в ионы. Из общего количества солнечной радиации порядка 1% используется в фотосинтезе, от 5% до 30% отражается водной поверхностью. Основная же часть солнечной энергии преобразуется в тепло и участвует в фотохимических реакциях. Наиболее действенной частью солнечного света является ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовое излучение поглощается в слое воде толщиной порядка 10 см, однако благодаря турбулентному перемешиванию может проникать и в более глубокие слои водных объектов. Количество вещества, подвергшегося действию фотолиза, зависит от вида вещества и его концентрации в воде. Из веществ, поступающих в водные объекты, относительно быстрому фотохимическому разложению поддаются гумусные вещества.

Гидролиз -- реакция ионного обмена между различными веществами и водой. Гидролиз является одним из ведущих факторов химического превращения органических веществ в водных объектах. Количественной характеристикой этого процесса является степень гидролиза, под которой понимают отношение гидролизированной части молекул к общей концентрации соли. Для большинства солей она составляет несколько процентов и повышается с увеличением разбавления и температуры воды. Гидролизу подвержены и органические вещества. При этом гидролитическое расщепление чаще всего происходит по связи атома углерода с другими атомами.

Одним из эффективных путей самоочищения является трансформация загрязнителя за счет окислительно-восстановительных реакций при взаимодействии с редокс-компанентами водной среды.

Возможность протекания Red-Ox превращений в системе характеризуется величиной ее окислительно-восстановительного потенциала (E h). На величину E h природных вод влияют свободный O 2 , H 2 O 2, Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+ , Mn 4+ , H + , органические соединения и другие "потенциалзадающие компоненты". В природных водах E h обычно колеблется от +0,7 до -0,5В. Поверхностные и грунтовые воды, насыщенные кислородом, чаще всего характеризуются интервалом E h от +0,150 до +0,700В. Исследования показывают, что в процессах самоочищения природных водоёмов от фенолов большую роль играют редокс - превращения с участием H 2 O 2 естественного происхождения и присутствующих в водоемах ионов металлов переменной валентности. В природной воде стационарная концентрация H 2 O 2 находится в пределах 10 -6 - 10 -4 моль/л . Перекись водорода образуется за счет фотохимических и окислительных процессов с участием молекулярного кислорода в гомогенной среде. Поскольку распад H 2 O 2 , главным образом, определяют каталитические количества ионов металлов и солнечный свет, его скорость почти не зависит от исходной концентрации.

Физические механизмы самоочищения.

Газообмен на границе раздела "атмосфера-вода". Благодаря этому процессу осуществляется поступление в водный объект веществ, имеющих резервный фонд в атмосфере, и возврат этих веществ из водного объекта в резервный фонд. Одним из важных частных случаев газообмена является процесс атмосферной реаэрации, благодаря которому происходит поступление в водный объект значительной части кислорода. Интенсивность и направление газообмена определяются отклонением концентрации газа в воде от концентрации насыщения С. Величина концентрации насыщения зависит от природы вещества и физических условий в водном объекте -- температуры и давления. При концентрациях, больших С, газ улетучивается в атмосферу, а при концентрациях, меньших C s , газ поглощается водной массой.

Сорбция -- поглощение примесей взвешенными веществами, донными отложениями и поверхностями тел гидробионтов. Наиболее энергично сорбируются коллоидные частицы и органические вещества, например фенолы, находящиеся в недиссоциированном молекулярном состоянии. В основе процесса лежит явление адсорбции. Скорость накопления вещества в единице массы сорбента пропорциональна его ненасыщенности по данному веществу и концентрации вещества в воде и обратно пропорциональна содержанию вещества в сорбенте.

Осаждение и взмучивание. Водные объекты всегда содержат некоторое количество взвешенных веществ неорганического и органического происхождения. Осаждение характеризуется способностью взвешенных частиц выпадать на дно под действием силы тяжести. Процесс перехода частиц из донных отложений во взвешенное состояние называется взмучиванием. Он происходит под действием вертикальной составляющей скорости турбулентного потока .

Таким образом, сорбционные и окислительно-восстановительные процессы играют важную роль в самоочистке природных водоёмов .

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ

МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра природообустройства

Курсовая работа

по дисциплине: Экологические основы оценки воздействия на окружающую среду

на тему:Закономерности само очищения воды в водных объектах

Выполнила: ст. гр. ПО-41 Конакова М.Э.

Проверил: доцент Хвастунов А.И.

Йошкар-Ола

Введение

1 Понятие, этапы оценки влияния на окружающую среду

1.1 Понятие об ОВОС

1.2 Этапы процедуры оценки воздействия на окружающую среду

1.3 Оценка воздействия на поверхностные воды

2 Источники информации при составлении технического задания на ОВОС

3 Показатели оценки эффективности очистных сооружений

4 Источники загрязнения водного объекта в зависимости от ландшафтной структуры местности

5 Основные процессы самоочищения воды в водном объекте

6 Мероприятия по интенсификации процессов самоочищения водного объекта

Заключение

Список литературы

Введение

Во все времена вода считалась бесценной влагой жизни. И хотя далеко позади те годы, когда брать ее приходилось в речках, прудах, озерах и нести за несколько километров к дому на коромыслах, стараясь не расплескать ни капельки, по-прежнему бережно относится к воде человек, заботясь о чистоте природных водоемов, о хорошем состоянии колодцев, колонок, водопроводных систем. В связи с постоянно растущими потребностями промышленности и сельского хозяйства в пресной воде со всей остротой встает проблема сохранения существующих водных ресурсов. Ведь пригодной для нужд человека воды, как показывают статистические данные, не так уж много на Земном шаре. Известно, что более 70 % поверхности Земли покрыто водой. Около 95 % ее приходится на моря и океаны, 4 % -- на льды Арктики и Антарктики, и лишь 1 % составляет пресная вода рек и озер. Значительные источники воды находятся под землей, иногда на большой глубине.

20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер. Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано прежде всего с широким внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов.

Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды.

Организация объединенных наций в декларации Конференции по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г.), которую подписала и наша страна, определила общие принципы правового подхода к охране природы; указала, что все государства должны иметь жесткое и одновременно разумное природоохранное законодательство. В настоящее время в России создана система правовой охраны природы, которая представляет собой совокупность установленных государством правовых норм и возникающих в результате их реализации правоотношений, направленных на выполнение мероприятий по сохранению естественной среды, рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей человека жизненной среды в интересах настоящего и будущего поколений.

Одним из механизмов реализации правовой охраны природы является оценка воздействия на окружающую среду, которая является наиболее эффективным управленческим рычагом рационального природопользования и охраны окружающей среды, что в конечном счете должно решать экологические проблемы России.

В Федеральном законе "Об охране окружающей среды" от 10 января 2002 года глава VI (ст. 32, 33) посвящена оценке воздействия на окружающую среду и экологической экспертизе. Эти процедуры являются обязательной мерой в отношении намечаемой хозяйственной или иной деятельности, способной оказывать прямое или косвенное воздействие на окружающую среду, независимо от форм собственности и ведомственной принадлежности субъектов этой деятельности. Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза являются взаимосвязанными элементами единого правового института - оценки воздействия и экологической экспертизы.

1 Понятие, этапы оценки влияния на окружающую среду

1 . 1 Понятие об ОВОС

Пока единственный действующий российский нормативный документ, регламентирующий оценку воздействия на окружающую среду (ОВОС) _ Положение "Об оценке воздействия на окружающую среду в Российской Федерации" (утв. приказом Минприроды России от 18.07.94 г. № 222), определил оценку воздействия на окружающую среду как "процедуру учета экологических требований законодательства РФ при подготовке и принятии решений о социально-экономическом развитии общества с целью выявления и принятия необходимых и достаточных мер по предупреждению возможных неприемлемых для общества экологических и связанных с ними социальных, экономических и других последствий реализации хозяйственной или иной деятельности".

На первый взгляд похожие друг на друга понятия имеют и некоторые смысловые различия.

ОВОС _ это "процедура учета" экологических требований (или обоснование _ информационная мера) при подготовке оптимального решения (в ходе проектирования).

ОВОС по своей сути является процессом исследования воздействия проектируемой деятельности и прогноза его последствий для окружающей среды и здоровья человека.

Целью ОВОС является выявление и принятие (т.е. разработка) необходимых природоохранных мер.

Результаты ОВОС являются частью документации, представляемой на экологическую экспертизу. Их образуют: информация о масштабах и характере воздействия на окружающую среду намечаемой деятельности, альтернативы ее реализации, оценки собственно последствий деятельности и др. Они служат основой и для проведения мониторинга и экологического контроля за реализуемой деятельностью.

Задачи ОВОС в действующем российском законодательстве до сих пор практически не раскрыты, но в общем виде их можно сформулировать следующим образом: организация и проведение (на стадии подготовки решения) всесторонних, объективных, научных исследований и анализа объектов эк-спертизы с позиций эффективности, полноты, обоснованности и достаточности предусмотренных в них мер, правильности определения заказчиком степени экологического риска и опасности намечаемой или осуществляемой деятельности, а также обеспечение экологического прогнозирования на основе информации о состоянии и возможных изменениях экологической обстановки, вследствие размещения и развития производительных сил, не приводящих к негативному воздействию на окружающую среду (ОС), т. е. определение вероятности экологически вредных воздействий и возможных социальных, экономических и экологических последствий.

1 . 2 Этапы процедуры оценки воздействия на окружающую среду

В Положении об оценке воздействия намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду в Российской Федерации, утвержденном приказом Госкомэкологии России от 16 мая 2000 г. № 372 предусмотрены следующие этапы проведения оценки:

1. Уведомление, предварительная оценка и составление технического задания на проведение ОВОС.

2. Проведение исследований по ОВОС намечаемой хозяйственной и иной деятельности и подготовка предварительного варианта соответствующих материалов.

3. Подготовка окончательного варианта материалов по ОВОС. Прин-ципы, процедура и другие сведения об ОВОС подробно описаны в нор-мативных документах и литературе.

3.1. Уведомление, предварительная оценка и составление технического задания на проведение ОВОС

Первый этап проведение ОВОС начинается одновременно с раз-работкой концепции намечаемой деятельности.

В процессе проведения ОВОС на этом этапе решаются следующие задачи:

1. Выявление возможности дополнительной антропогенной нагрузки на ОС данной территории.

2. Определение допустимых масштабов вовлечения в переработку природных ресурсов и энергии на данной территории.

3. Рассмотрение альтернативных путей улучшения экологической обстановки, в том числе за счет уменьшения техногенной нагрузки других источников воздействия.

4. Формирование проектных предложений по осуществлению на-мечаемой деятельности.

5. Составление технического задания на проведение оценки уста-новленного содержания.

Основой разработки концепции намеченной деятельности могут яв-ляться схемы размещения и развития производительных сил, схемы раз-мещения и развития отраслей промышленности и другие заменяющие их документы.

На стадии разработки концепции намечаемой деятельности учи-тываются возможности достижения определенных в этих документах показателей в привязке к конкретному объекту, более детально прорабатываются вопросы о возможности воздействия на ОС с учетом динамики фактической экологической обстановки в регионе.

Обосновывается необходимость и целесообразность реализации про-ектного замысла с выявлением, анализом и оценкой реальных альтернатив развития деятельности на данной территории.

В концепции обязательно оцениваются альтернативные источники сырья и энергии, вторичные сырьевые и энергетические ресурсы и отходы производства, проводится поиск новых областей применения отходов будущего объекта.

Другим ключевым вопросом концепции является обеспечение эко-логической безопасности, в том числе решение задач локализации и ликвидации последствий аварий и катастроф.

Концепция должна предусмотреть оценку технологического уровня проекта и исключить технологические решения, которые могут устареть к моменту окончания строительства объекта.

Особое внимание при разработке концепции намечаемой деятельности уделяется оценке прогрессивности решений с учетом возможных изменений технико-экономических показателей, ужесточения отраслевых природоохранных нормативов воздействия на ОС, изменения цен на ресурсы и платежей за загрязнение ОС.

Таким образом, ОВОС начинается, когда заказчик планируемой дея-тельности формирует предложение по осуществлению какого-либо проекта или программы (концепции намечаемой деятельности). По результатам этого этапа заказчиком готовится "Уведомление о намерениях", которое содержит:

1) предварительный список намерений заказчика по характеру пла-нируемой деятельности, включающий планы предполагаемых действий, предварительную оценку воздействия на ОС и осуществления природоохранных мероприятий, специфику ежегодных планов этих работ, перечень средств обеспечения инфраструктуры и т. д.;

2) перечень реальных и целесообразных альтернатив рассматриваемого проекта (одной из альтернатив обязательно является вариант отказа от осуществления деятельности).

На основании результатов предварительной ОВОС заказчик составляет техническое задание на проведение ОВОС.

При составлении технического задания заказчик учитывает требования специально уполномоченных органов по охране ОС, а также мнения других участников процесса по их запросам; оно доступно общественности в течение всего времени проведения оценки. Задание является частью материалов по ОВОС.

Местные органы власти и управления после получения от заказчика и рассмотрения "Уведомления о намерениях" выдают (или не выдают) ему разрешение на проектирование и изыскания.

3.2. Проведение исследований по ОВОС и подготовка предварительного варианта соответствующих материалов

Целью второго этапа проведения ОВОС является выявление всех возможных воздействий будущего хозяйственного или иного объекта на ОС с учетом природных условий конкретной территории. Исследования проводятся заказчиком (исполнителем) в соответствии с техническим заданием, с учетом альтернатив реализации, целей деятельности, способов их достижения.

Второй этап проведения ОВОС представляет собой систематизи-рованную обоснованную оценку экологических аспектов проектного предложения на основании использования полной и достоверной исходной информации, средств и методов измерения, расчетов, оценок в соответствии с законодательством РФ,

Исследование включает определение характеристик намечаемой хозяйственной и иной деятельности и возможных альтернатив (в том числе отказа от деятельности); анализ состояния территории, на которую может оказать влияние намечаемая деятельность (состояние природной среды, наличие и характер антропогенной нагрузки и т. п.); выявление возможных воздействий намечаемой деятельности на ОС с учетом альтернатив; оценку воздействий на ОС деятельности (вероятности возникновения риска, степени, характера, масштаба, зоны распространения, а также прогнозирование экологических и связанных с ними социальных и экономических последствий); определение мероприятий, уменьшающих, смягчающих или предотвращающих негативные воздействия, оценку их эффективности и возможности реализации; оцен-ку значимости остаточных воздействий на ОС и их последствий; подготовку предварительного варианта материалов по оценке воздействия на ОС намечаемой деятельности (включая краткое изложение для неспециалистов) и ряд других вопросов.

3.3. Подготовка окончательного варианта материалов по ОВОС

Целью третьего этапа проведения ОВОС является осуществление корректировки проектов, прошедших стадию ЗВОС. Подход, предлагаемый к использованию на данном этапе, заключается в поэтапном принятии решений:

1) по проектам, не требующим проведения дополнительных научных исследований;

2) по проектам, требующим лишь незначительных исследований;

3) по комплексным и сложным проектным предложениям, нужда-ющимся в привлечении обширных научных исследований.

Многие проектные предложения могут рассматриваться по аналогии с уже имеющими место на выбранной территории или на территории со сходными природными условиями. В таких случаях применяются методы экспертной оценки и аналогий. Анализируется предварительный вариант материалов и учитываются замечания, предложения и информация, поступившие от участников процесса оценки на стадии обсуждения. В окончательный вариант материалов по оценке должны включаться также протоколы общественных слушаний (если такие проводились).

Заявление об экологических последствиях (ЗЭП) рассматривается как отчет разработчика проектной документации о проделанной работе по ОВОС намечаемой деятельности и представляется заказчиком в составе проектной документации. ЗЭП оформляется отдельным документом и включает:

1) титульный лист;

2) список организаций и конкретных разработчиков, принимавших участие в проведении ОВОС:

руководитель работ, координатор,

специалисты, отвечающие за разделы,

специалисты, отвечающие за экологические и социально-эконо-мические разделы;

3) основные разделы исследований, выполняемые на всех этапах проведения ОВОС:

цель и необходимость реализации намечаемой деятельности,

технологический анализ проектных предложений, анализ природных условий территорий и существующей техногенной нагрузки,

анализ и оценка источников и виды воздействия, выявление особо значимых общественных позиций, прогноз изменений ОС по экологически значимым позициям;

4) выводы, сделанные на основе научных исследований, изысканий и общественных слушаний ЗВОС;

5) экологические последствия воздействия на ОС, здоровье населения и его жизнедеятельность;

6) обязательства заказчика по реализации мер и мероприятий, из-ложенных в проектной документации, в соответствии с экологической безопасностью и гарантирующие выполнение этих обязательств на весь период жизненного цикла объекта.

ЗЭП передается заказчиком всем заинтересованным сторонам, уча-ствующим в обсуждении ОВОС, а именно:

государственным органам власти, управления и контроля;

общественности и заинтересованным сторонам, осуществляющим контроль за выполнением обязательств, взятых на себя заказчиком при принятии решения о реализации намеченной деятельности.

Окончательный вариант материалов утверждается заказчиком, используется при подготовке соответствующей документации и, таким образом, представляется на государственную, а также на общественную.

1. 3 Оценка воздействия на поверхностные воды

Оценка состояния поверхностных вод имеет два аспекта: количественный и качественный. И тот и другой аспекты составляют одно из важнейших условий существования живых существ, в том числе и человека.

Оценка качества поверхностных вод относительно хорошо разработана и базируется на законодательных, нормативных и директивных документах.

Основополагающим законом в данной области является Водный кодекс РФ; санитарно-эпидемиологические требования к водным объектам определяет ст. 18 ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения". К нормативным и директивным документам относятся: постановление Правительства РФ от 19 декабря 1996 г. № 1504 "О порядке и утверждении нормативов предельно допустимых вредных воздействий ПДВВ на водные объекты"; Методические указания по разработке нормативов ПДС вредных веществ в поверхностные водные объекты, утвержденные приказом Минприроды России 17 декабря 1998 г.; Методические указания по разработке нормативов ПДВ на поверхностные водные объекты, утвержденные Минприроды России, Госкомэкологии России 26 февраля 1999 г., Методические указания по разработке нормативов ПДВВ на подземные водные объекты и ПДС вредных веществ в подземные водные объекты, утвержденные Минприроды России 29 декабря 1998 г.; Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (1988 г.), а также существующие стандарты.

Оценка количественных аспектов водных ресурсов (в том числе их загрязнения) преследует двоякую цель. Во-первых, необходимо оценить возможности удовлетворения потребностей планируемой деятельности в водных ресурсах, а во-вторых, - последствия возможного изъятия оставшихся ресурсов для других объектов и жизнедеятельности населения.

Для таких оценок необходимо иметь данные гидрологических особенностей и закономерностей режима водных объектов, являющихся источниками водоснабжения, а также существующих уровней потребления и объемов водных ресурсов, требуемых для реализации проекта.

Последнее включает в себя также технологическую схему водопотребления (безвозвратное, оборотное, сезонное и т. д.) и является оценкой прямого воздействия планируемой деятельности на количество водных ресурсов.

Однако большое значение имеет также косвенное воздействие, влияющее в конечном счете на гидрологические характеристики водных объектов. К косвенным воздействиям относятся нарушение русла рек (драгами, земснарядами и др.), изменение поверхности водосбора (распашка земель, вырубка лесов), подпруживание (подтопление) при строительстве или понижение грунтовых вод и многое другое. Необходимо выявить и проанализировать все возможные виды воздействий и вызываемых ими последствий для оценки состояния водных ресурсов.

В качестве критериев оценки ресурсов поверхностных вод рекомендуются два наиболее емких показателя: величина поверхностного (речного) стока или изменение его режима применительно к определенному бассейну и величина объема единовременного отбора воды.

Наиболее распространенным и существенным фактором, обуславливающим дефицит водных ресурсов является загрязнение водных источников, о котором обычно судят по данным наблюдений служб мониторинга Росгидромета и других ведомств, контролирующих состояние водной среды.

Каждый водный объект обладает присущим ему природным гидрохимическим качеством, являющимся его исходным свойством, которое формируется под влиянием гидрологических и гидрохимических процессов, протекающих в водоеме, а также в зависимости от интенсивности его внешнего загрязнения. Совокупное воздействие этих процессов способно как нейтрализовать вредные последствия попадания в водоемы антропогенных загрязнений (самоочищение водоемов), так и привести к стойкому ухудшению качества водных ресурсов (загрязнение, засорение, истощение).

Способность самоочищения каждого водного объекта, т. е. количество ЗВ, которое может быть переработано и нейтрализовано водоемом, зависит от разных факторов и подчиняется определенным закономерностям (поступающее количество воды, разбавляющей загрязненные стоки, ее температура, изменение этих показателей по сезонам, качественный состав загрязняющих ингредиентов и др.).

Одним из главных факторов, определяющих возможные уровни загрязнения водоемов, помимо их природных свойств, является исходное гидрохимическое состояние, возникающее под влиянием антропогенной деятельности.

Прогнозные оценки состояния загрязнения водоемов могут быть по-лучены путем суммирования существующих уровней загрязнения и до-полнительных количеств ЗВ, планируемых к поступлению проектируемого объекта. При этом необходимо учитывать как прямые (непосредственный сброс в водоемы), так и косвенные (поверхностный сток, внутрипочвенный сток, аэрогенное загрязнение и т. д.) источники.

Основным критерием загрязнения воды также являются ПДК, среди которых различают санитарно-гигиенические (нормируют по влиянию на организм человека), и рыбохозяйственные, разработанные для защиты гидробионтов (живых существ водных объектов). Последние, как правило, строже, так как обитатели водоемов обычно более чувствительны к загрязнению, чем человек.

Соответственно водоемы подразделяются на две категории: 1) питьевого и культурно-бытового назначения; 2) рыбохозяйственного назначения. В водных объектах первого типа состав и свойства воды должны соответствовать нормам в створах, расположенных на расстоянии 1 км от ближайшего пункта водопользования. В рыбохозяйственных водоемах показатели качества воды не должны превышать установленных нормативов в месте выпуска сточных вод при наличии течения, при его отсутствии - не далее чем 500 м от места выпуска.

Основным источником информации о гидрологических и гидрохи-мических свойствах водоемов являются материалы наблюдений, осуще-ствляющихся в сети ЕГСЭМ (Единой государственной системы эколо-гического мониторинга) России.

Важное место среди критериев экологической оценки состояния водных объектов занимают индикационные критерии оценки. В последнее время биоиндикация (наряду с традиционными химическими и физико-химическими методами) получила достаточно широкое распространение при оценке качества поверхностных вод. По функциональному состоянию (поведению) тест-объектов (ракообразные - дафнии, водоросли - хлорелла, рыбы - гуппи) возможно ранжировать воды по классам состояний и по существу давать интегральную оценку их качества, а также определять возможность использования воды для питьевых и других, связанных с биотой, целей. Лимитирующим фактором использования метода биотестирования является продолжительность анализа (не менее 4 суток) и отсутствие информации о химическом составе воды.

Необходимо отметить, что в связи со сложностью и разнообразием химического состава природных вод, а также возрастающим количеством ЗВ (для водоемов питьевого и культурно-бытового назначения более 1625 вредных веществ, для водоемов рыбохозяйственного назначения - более 1050) разработаны методы комплексной оценки загрязненности поверх-ностных вод, которые принципиально разделяются на две группы.

К первой относятся методы, позволяющие оценивать качество воды по совокупности гидрохимических, гидрофизических, гидробиологических, микробиологических показателей.

Вода по качеству разделяется на классы с различной степенью заг-рязнения. Однако одно и то же состояние воды по разным показателям может быть отнесено к различным классам качества, что является недостатком данных методов.

Вторую группу составляют методы, основанные на использовании обобщенных числовых характеристик качества воды, определяемых по ряду основных показателей и видам водоиспользования. Такими характеристиками являются индексы качества воды, коэффициенты ее загрязненности.

В гидрохимической практике используется метод оценки качества воды, разработанный в Гидрохимическом институте. Метод позволяет производить однозначную оценку качества воды, основанную на сочетании уровня загрязнения воды по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения.

На основании предоставленного материала и с учетом рекомендаций, изложенных в соответствующей литературе, при проведении оценки воздействия на поверхностные воды необходимо изучить, проанализировать и оформить следующее:

1) гидрографическую характеристику территории;

2) характеристику источников водоснабжения, их хозяйственное ис-пользование;

3) оценку возможности забора воды из поверхностного источника на производственные нужды в естественных условиях (без регулирования речного стока; с учетом существующей зарегулированности речного стока);

4) местоположение водозабора, его характеристику;

5) характеристику водного объекта в расчетном створе водозабора (гидрологический, гидрохимический, ледовый, термический, скоростной режимы водного стока, режим наносов, русловые процессы, опасные явления: заторы, наличие шуги);

6) организацию санитарно-защитной зоны водозабора;

7) водопотребление в период строительства объекта, водохозяйственный баланс предприятия, оценку рациональности использования воды;

8) характеристики сточных вод - расход, температуру, состав и кон-центрации загрязняющих веществ;

9) технические решения по очистке сточных вод в период строительства объекта и его эксплуатации - краткое описание очистных сооружений и установок (технологическая схема, тип, производительность, основные расчетные параметры), ожидаемая эффективность очистки;

10) повторное использование вод, оборотное водоснабжение;

11) способы утилизации осадков очистных сооружений;

12) сброс сточных вод - место сброса, конструктивные особенности выпуска, режим отведения сточных вод (периодичность сбросов);

13) расчет ПДС очищенных сточных вод;

14) характеристику остаточного загрязнения при реализации мероп-риятий по очистке сточных вод (в соответствии с ПДС);

15) оценку изменений поверхностного стока (жидкого и твердого) в результате перепланировки территории и снятия растительного слоя, выявление негативных последствий этих изменений на водный режим территории;

16) оценку воздействия на поверхностные воды в процессе строи-тельства и эксплуатации, включая последствия воздействия отбора воды на экосистему водоема; тепловое, химическое, биологическое загрязнение, в том числе при авариях;

17) оценку изменений русловых процессов, связанных с прокладкой линейных сооружений, строительством мостов, водозаборов и выявление негативных последствий этого воздействия в том числе на гидробионты;

18) прогноз воздействия намечаемого объекта (отбор воды, остаточное загрязнение при сбросе очищенных сточных вод, изменение температурного режима и др.) на водную флору и фауну, на хозяйственное и рекреационное использование водных объектов, условия жизни населения;

19) организацию контроля за состоянием водных объектов;

20) объем и общая стоимость водоохранных мероприятий, их эффек-тивность и очередность реализации, включая мероприятия по предуп-реждению и ликвидации последствий аварий.

2 Источники информации при составлении технического задания на ОВОС

Информирование и участие общественности осуществляется на всех этапах проведения ОВОС. Участие общественности в подготовке и обсуждении материалов оценки воздействия на окружающую среду обеспечивается заказчиком, организуется органами местного самоуправления или соответствующими органами государственной власти при содействии заказчика.

Информирование общественности и других участников ОВОС на первом этапе осуществляется заказчиком. Заказчик обеспечивает опубликование в официальных изданиях федеральных органов исполнительной власти (для объектов экспертизы федерального уровня), органов исполнительной власти субъектов РФ и органов местного самоуправления, на территории которых намечается реализация объекта ОВОС следующих сведений: название, цели и месторасположение намечаемой деятельности; наименование и адрес заказчика или его представителя; примерные сроки проведения ОВОС; орган, ответственный за организацию общественного обсуждения; предполагаемая форма общественного обсуждения, а также форма представления замечаний и предложений; сроки и место доступности технического задания по оценке воздействия на окружающую среду. Дополнительное информирование участников ОВОС может осуществляться путем распространения информации по радио, на телевидении, в периодической печати, через Интернет и иными способами.

В течение 30 дней со дня опубликования информации заказчик (исполнитель) принимает и документирует замечания и предложения от общественности Данные замечания и предложения учитываются при составлении технического задания и должны быть отражены в материалах ОВОС. Заказчик обязан обеспечить доступ к техническому заданию заинтересованной общественности и других участников ОВОС с момента его утверждения и до окончания процесса ОВОС.

После подготовки предварительного варианта материалов по оценке воздействия на окружающую среду заказчик должен предоставить общественности информацию о сроках и месте доступности предварительного варианта, а также о дате и месте проведения общественных обсуждений. Эти сведения публикуются в средствах массовой информации не позднее, чем за 30 дней до окончания проведения общественных обсуждений. Представление предварительного варианта материалов по оценке воздействия на окружающую среду общественности для ознакомления и представления замечаний производится в течение 30 дней, но не позднее, чем за 2 недели до окончания общественных обсуждений (проведения общественных слушаний).

Общественные обсуждения могут проводиться в различных формах: опрос, общественные слушания, референдум и т.п. При принятии решения о форме проведения общественных обсуждений необходимо руководствоваться степенью экологической опасности намечаемой хозяйственной и иной деятельности, учитывать фактор неопределенности, степень заинтересованности общественности.

Порядок проведения общественных слушаний определяется органами местного самоуправления при участии заказчика (исполнителя) и содействии заинтересованной общественности. Все решения по участию общественности оформляются документально - путем составления протокола. В нем должны четко фиксироваться основные вопросы обсуждения, а также предмет разногласий между общественностью и заказчиком (если таковой был выявлен). Протокол подписывается представителями органов исполнительной власти и местного самоуправления, граждан, общественных организаций (объединений), заказчика. Протокол проведения общественных слушаний входит в качестве одного из приложений в окончательный вариант материалов по оценке воздействия на окружающую среду намечаемой хозяйственной и иной деятельности.

С момента утверждения окончательного варианта материалов ОВОС и до принятия решения о реализации намечаемой деятельности заказчик обеспечивает доступ общественности к этим материалам. Граждане и общественные организации могут направлять свои предложения и замечания по ним заказчику, который обеспечивает их документирование в течение 30 дней после окончания общественного обсуждения. В последующем предложения и замечания могут направляться в специально уполномоченный государственный орган в области проведения государственной экологической экспертизы.

Требования к материалам по оценке воздействия на окружающую среду Материалы по оценке воздействия - комплект документации, подготовленный при проведении оценки воздействия намечаемой деятельности на окружающую среду и являющийся частью документации, представляемой на экологическую экспертизу.

3 Показатели оценки эффективности очистных сооружений

Сточные воды - это воды, использованные на бытовые, производственные или другие нужды и загрязненные различными примесями, изменившими их первоначальный химический состав и физические свойства, а также воды, стекающие с территории населенных пунктов и промышленных предприятий в результате выпадения атмосферных осадков или поливки улиц. В зависимости от происхождения вида и состава сточные воды подразделяются на три основные категории:

Бытовые (от туалетных комнат, душевых, кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц; они поступают от жилых и общественных зданий, а также от бытовых помещений и промышленных предприятий);

Производственные (воды, использованные в технологических процессах, не отвечающие более требованиям, предъявляемым к их качеству; к этой категории вод относят воды, откачиваемые на поверхность земли при добыче полезных ископаемых);

Атмосферные (дождевые и талые; вместе с атмосферными отводятся воды от полива улиц, от фонтанов и дренажей).

В практике используется также понятие городские сточные воды , которые представляют собой смесь бытовых и производственных сточных вод. Бытовые, производственные и атмосферные сточные воды отводятся как совместно, так и раздельно.

Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии.

Некоторые параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений за качеством вод:

Цветность - это показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений, который выражается в градусах платино-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.

Прозрачность (светопропускание) обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

В зависимости от степени прозрачности, воду условно подразделяют на прозрачную, слобоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную и сильно мутную.

Мутность - вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

Запах - это свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными хозяйственно-бытовыми сточными водами.

Взвешенные вещества влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, состав растворенных компонентов поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а так же на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования.

Определение количества взвешенных частиц важно проводить при контроле процессов биологической и физико-химической обработки сточных вод и при оценке состояния природных водоемов.

Водородный показатель - один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов. От величины pH зависят развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды так же влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

Окислительно-восстановительный потенциал - мера химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах.

Хлориды - преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующим с изменением общей минерализации воды.

Азот аммонийных солей - содержание ионов аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200 мкг/дм 3 в пересчете на азот. Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано главным образом с процессами биохимической деградации белковых веществ, дезаминирования аминокислот, разложения мочевины под действием уреазы. Основными источниками поступления ионов аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий при использовании аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, лесохимической и химической промышленности.

Повышенная концентрация ионов аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, процесса загрязнения поверхностных и подземных вод, в первую очередь, бытовыми и сельскохозяйственными стоками.

ПДК вр солевого аммония составляет 0,4 мг/л по азоту (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Нитраты - главными процессами, направленными на понижении концентрации нитратов, являются потребление их фитопланктоном и денитрофицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ.

В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме. Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период, она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических форм в минеральные. Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта.

ПДК вр - 40 мг/л (по NO3-) или 9,1 мг/л (по азоту).

Нитриты - представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака. Подобные окислительно-восстановительные реакции характерны для станций аэрации, систем водоснабжения и собственно природных вод.

ПДК вр - 0,08 мг/л в виде иона NO2- или 0,02 мг/л в пересчете на азот.

Алюминий - в природных водах алюминий присутствует в ионной, коллоидной и взвешенной формах. Миграционная способность невысокая. Образует довольно устойчивые комплексы, в том числе органоминеральные, находящиеся в воде в растворенном или коллоидном состоянии.

Ионы алюминия обладают токсичностью по отношению к многим видам водных живых организмов и человеку; токсичность проявляется, прежде всего, в кислой среде.

ПДК в алюминия составляет 0,5 мг/л (лимитирующий показатель вредности - санитарно-токсилогический), ПДК вр - 0,04 мг/л (лимитирующий показатель - токсикологический).

БПК полное - полным биохимическим потреблением кислорода (БПК полн) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается.

Полная биохимическая потребность в кислороде БПК п для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I-ой и II-ой категорий) при температуре 20°С не должна превышать 3 мг O 2 /л.

Железо общее - главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях.

ПДК в железа составляет 0,3 мг/л (лимитирующий показатель вредности - органолептический). ПДК вр - 0,1 мг/л (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Медь - один из важнейших микроэлементов. Физиологическая активность меди связана главным образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов.

Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения.

Для меди ПДК (по иону меди) установлена 1 мг/л (лимитирующий показатель вредности - органолептический), ПДКвр - 0,001 мг/л (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Никель - в поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и pH. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины.

ПДК в никеля составляет 0,1 мг/л (лимитирующий показатель вредности - санитарно-токсикологический), ПДК вр - 0,01 мг/л (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Цинк - в воде цинк существует в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов, иногда встречается в нерастворимых формах.

Многие соединения цинка токсичны, прежде всего, сульфат и хлорид. В водной среде токсичность цинка усиливают ионы меди и никеля.

ПДКв Zn2+ составляет 5,0 мг/л (лимитирующий показатель - органолептический), ПДКвр Zn2+ - 0,01 мг/л (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Эффективность очистки загрязняющих веществ на ОСК г. Йошкар-Ола за 2007 год .

Наименование ЗВ	Поступающая СВ	Очищенная СВ	% очистки
Ион аммония
Алюминий
БПК полное
Взвешенные вещества
Железо общее
Нефтепродукты
СПАВ (анионоакт)
Сульфаты
Сульфиды
Фосфаты (по Р)
Хром 3-х валентный
Хром 6-и валентный

4 Источники загрязнения водного объекта в зависимости от ландшафтной структуры местности

I. В пределах больших городов сохранение долин рек в естественном состоянии невозможно без постоянного проведения природоохранных мероприятий, поскольку здесь особенно сильно негативное антропогенное воздействие.

Оценка качества участка ландшафтных комплексов производится по ряду природных параметров, среди которых можно выделить площадь участка, индекс биоразнообразия, антропогенную преобразованность, уязвимость к антропогенным нагрузкам, историческую ценность, позицию в экологическом пространстве, потенциальную рекреационную ценность. В условиях современных городов важнейшим фактором становится и экологическое состояние территории, которое характеризуется геоэкологическими и биогеохимическими условиями.

Под экологическими условиями понимается совокупность геоэкологических факторов, определяющих состояние окружающей среды в пределах рассматриваемой территории. К их числу обычно относят метеоклиматические особенности, загрязнение атмосферы, акустический режим территории, ее инженерно-геологические и гидрогеологические условия.

К биогеохимическим факторам относятся следующие: степень нарушенности и загрязнения почвенного покрова, гидрологическая характеристика территории, включающая оценку гидрологического режима водотока, степень трансформации русла, уровень загрязнения воды в реке и другие гидрохимические показатели поверхностного стока в пределах водосбора.

Совместное рассмотрение всех этих параметров позволяет дать комплексную характеристику ландшафтной структуры территории.

1) Оценка геоэкологических факторов

А) Метеоклиматические условия. Метеоклиматические изменения фоновых характеристик и перераспределение метеоэлементов обусловлены рельефом долины реки и ее притоков, характером зеленого покрова и зависят от условий погоды. В понижениях рельефа - поймах рек, ночью, при антициклональном режиме погоды и радиационном выхолаживании, отмечаются сток воздуха с более возвышенных прилегающих территорий и его застой, образуются туманы, приземные инверсии, способствующие накоплению вредных примесей приземном слое атмосферы при их поступлении.

Б) Состояние атмосферного воздуха . Загрязнения воздушного бассейна происходит за счет выбросов загрязняющих веществ промышленных и транспортных объектов, расположенных за пределами участка, а так же в значительной мере, от поступления масс загрязненного воздуха с прилегающих территорий, создающих фоновое загрязнение. Совокупность воздействия этих факторов определяет высокий уровень загрязнения воздушного бассейна в целом.

В) Геологическая среда . Геологическое строение характеризуется распространением следующих генетических типов отложений: техногенных насыпных грунтов, современных и древнеаллювиальных, покровных, наморенных флювиогляциальных, моренных отложений московской или днепровской стадии оледенения и флювиогляциальных отложений окско-днепровского межледниковья.

2) Оценка биогеохимических факторов

А) Почвенный покров. Очаги техногенного загрязнения почвенного покрова представляют собой избыточную концентрацию не одного, а целого комплекса химических элементов, совокупное воздействие которых оценивалось по величине суммарного показателя концентрации (СПК) - суммы превышений накапливающихся элементов над фоновым уровнем. В зависимости от значений этого показателя выделяются категории загрязнения территорий: допустимая, умеренно опасная, опасная и чрезвычайно опасная.

Б) Поверхностные воды.

В) Зеленые насаждения.

Комплексная оценка состояния окружающей среды

А) Ландшафтная структура территории. В настоящее время природные комплексы потерпели значительные антропогенные изменения. Можно выделить группу комплексов, где градостроительные изменения территории практически не изменились на функционировании, а иногда антропогенное вмешательство было даже благотворно для природного ландшафта. В других же случаях природные экосистемы деградировали. Наименьшей трансформации подверглись урочища пойм и отчасти террас, непосредственно примыкающих к руслу реки, где коренная растительность замещена насаждениями клена с примесью вяза и ив. Со временем насаждения утратили свою эстетическую привлекательность, а кроме того уже достигли физиологической старости, что требует мероприятий по реконструкции. К тому же высокая степень загущенности древостоя способствует ухудшению криминогенной ситуации.

В наибольшей степени изменениям подверглись природно-территориальные комплексы, занятые жилой и производственной застройкой. Трансформация таких комплексов имеет неоднозначный градостроительный эффект. Растительность характеризуется замещением коренных ее типов на участках жилой застройки культурными посадками с возрастом, соответствующим возрасту застройки. В целом состояние таких техногенных комплексов удовлетворительно, кроме территорий, занятых объектами производственного назначения, что вызвало деградацию зеленых насаждений.

Б) Анализ реабилитационного потенциала реки. Комплексная оценка экологического состояния территории базируется на ландшафтно-биохимических исследованиях устойчивости природных комплексов к антропогенным нагрузкам, оценке состояния компонентов окружающей среды, а также на анализе градостроительного потенциала рассматриваемого участка и общей градостроительной ситуации на прилегающих к нему городских территориях.

К негативным природным факторам относится наличие крутых склонов и подтопленных участков, неустойчивых к дополнительной техногенной нагрузке. Негативными техногенными факторами следует считать высокую захламленность территории на отдельных участках, влияние загрязненных и недостаточно очищенных стоков жилых кварталов, производственных зон и предприятий, влияющих на качество водных объектов. Следовательно, состояние водоемов не соответствует требованиям, предъявляемым к объектам культурно-бытового назначения. Кроме того, сверхнормативное загрязнение атмосферного воздуха вдоль магистралей характерно практически для всей территории.

II. Водные объекты, являясь природными и природно-техногенными элементами ландшафтно-геохимических систем, в большинстве случаев являются конечным звеном в стоковой аккумуляции большей части подвижных техногенных веществ. В ландшафтно-геохимических системах вещества с более высоких уровней к более низким гипсометрическим уровням переносятся с поверхностным и подземным стоками, а обратно (от низких к более высоким уровням) -- атмосферными потоками и только в некоторых случаях потоками живого вещества (например, при массовом вылете из водоемов насекомых после завершения личиночной стадии развития, проходящей в воде, и др.).

Элементы ландшафта, представляющие начальные, наиболее высокорасположенные звенья (занимающие, например, местные водораздельные поверхности), геохимических автономны и поступление в них загрязняющих веществ ограничено, за исключением поступления их из атмосферы. Элементы ландшафта, образующие более низкие ступени геохимической системы (расположенные на склонах и в понижениях рельефа), представляют собой геохимически подчиненные или гетерономные элементы которые наряду с поступлениями загрязняющих веществ из атмосферы получают часть загрязняющих веществ, поступающие с поверхностными и грунтовыми водами из более высокорасположенных звеньев ландшафтно-геохимического каскада. В связи с этим образующиеся на водосборе загрязняющие вещества за счет миграции в природной среде рано или поздно попадают в водные объекты преимущественно с поверхностным и грунтовым стоками, постепенно накапливаясь в них.

5 Основные процессы самоочищения воды в водном объекте

Самоочищение воды водоемов - это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере - через 2 тыс. км.

Подобные документы

Охрана поверхностных вод от загрязнения. Современное состояние качества воды в водных объектах. Источники и возможные пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Охрана воды от загрязнения.

реферат , добавлен 18.12.2009


Состояние качества воды в водных объектах. Источники и пути загрязнения поверхностных и подземных вод. Требования к качеству воды. Самоочищение природных вод. Общие сведения об охране водных объектов. Водное законодательство, водоохранные программы.

курсовая работа , добавлен 01.11.2014


Характеристика водопользования ОАО "Курганмашзавод". Техногенное воздействие гальванического производства на среду обитания. Показатели использования водных ресурсов на промышленном объекте. Показатели качества воды в контрольных створах водного объекта.

курсовая работа , добавлен 12.04.2013


Особенности обеспечения самоочищения загрязненных вод. Блок-схема очистных сооружений канализации. Очистка воды от загрязнителей хлорированием, электролитами, механическим и физико-химическим методом. Очищающее начало аэротенков. Выбор схемы очистки.

реферат , добавлен 17.11.2011


Водопотребление и водоотведение предприятия. Методы очистки сточных вод: физико-химический, биологический, механический. Анализ работы очистных сооружений и воздействия на окружающую среду. Гидрологическая и гидрохимическая характеристика объекта.

курсовая работа , добавлен 01.06.2015


Возвратные воды как главный источник загрязнения водной среды региона. Основные экологические проблемы. Анализ промышленных источников загрязнения воды. Оценка риска здоровью человека. Законодательные акты в области управления охраной водных ресурсов.

реферат , добавлен 10.10.2014


Краткая характеристика деятельности ООО "Уралхимтранс". Основные источники загрязнения и оценка экологического воздействия предприятия на окружающую среду: сточные воды, отходы производства. Природоохранные мероприятия для снижения уровня загрязнения.

контрольная работа , добавлен 14.11.2011


Химическое, биологическое и физические загрязнения водных ресурсов. Проникновение загрязняющих веществ в круговорот воды. Основные методы и принципы очистки воды, контроль ее качества. Необходимость защиты водных ресурсов от истощения и загрязнения.

курсовая работа , добавлен 18.10.2014


реферат , добавлен 28.11.2011


Основные пути загрязнения гидросферы Земли. Источники засорения поверхностных, подземных вод, рек, озер и мирового океана. Методы их очистки и охраны от истощения. Проникновение вредных веществ в круговорот воды. Изучение способов самоочищения водоемов.

5 Основные процессы самоочищения воды в водном объекте

Самоочищение воды водоемов – это совокупность взаимосвязанных гидродинамических, физико-химических, микробиологических и гидробиологических процессов, ведущих к восстановлению первоначального состояния водного объекта.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. В зонах с умеренным климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения солнца. Эффект обеззараживания достигается прямым губительным воздействием ультрафиолетовых лучей на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.

Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.

К биологическим факторам самоочищения водоема относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает в сутки более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Многостадийный процесс, иногда растягивающийся на длительное время – самоочищение от нефти. В природных условиях комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, особенно перегруженных наносами и пылью; слипание комочков, взвешенных в толще воды; всплывания комочков, образующих пленку с включениями воды и воздуха; снижения концентраций взвешенной и растворенной нефти вследствие оседания, всплывания и смешивания с чистой водой. Интенсивность этих процессов зависит от свойств конкретного вида нефти (плотность, вязкость, коэффициент теплового расширения), наличия в воде коллоидов, взвешенных и влекомых частиц планктона и т.д., температура воздуха и от солнечного освещения.

6 Мероприятия по интенсификации процессов самоочищения водного объекта

Самоочищение воды – это непременное звено в цикле круговорота воды в природе. Загрязнения любых типов при самоочищении водных объектов в конечном счете оказываются сконцентрированными в виде продуктов жизнедеятельности и отмерших тел микроорганизмов, растений и питающихся ими животных, которые скапливаются в иловой массе на дне. Водные объекты, в которых природная среда уже не справляется с поступающими загрязняющими веществами, деградирует, и это происходит главным образом из-за изменений в составе биоты и нарушений пищевых цепочек, прежде всего микробного населения водного объекта. Процессы самоочищения в таких водных объектах минимальны или полностью прекращаются.

Приостановить подобные изменения можно только целенаправленным воздействием на факторы, способствующие уменьшению образования объемов отходов, снижению эмиссии загрязнения.

Поставленную задачу можно решить только путем выполнения системы организационных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ, направленных на восстановление природной среды водных объектов.

При восстановлении водных объектов выполнение системы организационных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ желательно начинать с обустройства водосбора, а затем проводить очистку водного объекта с последующим обустройством прибрежных и пойменных территорий.

Основная задача выполняемых природоохранных мероприятий и инженерно-мелиоративных работ на водосборе – уменьшение образования отходов и недопущение несанкционированного сброса загрязняющих веществ на рельеф водосбора, для чего осуществляют следующие мероприятия: внедрение системы нормирования образования отходов; организация экологического контроля в системе обращения с отходами производства и потребления; проведение инвентаризации объектов и мест размещения отходов производства и потребления; рекультивация нарушенных земель и их обустройство; ужесточение платы за несанкционированный сброс загрязняющих веществ на рельеф местности; внедрение малоотходных и безотходных технологий и систем оборотного водоснабжения.

Природоохранные мероприятия и работы, выполняемые на прибрежных и пойменных территориях, включают работы по выравниванию поверхности, выполаживанию или террасированию склонов; возведение гидротехнических и рекреационных сооружений, крепление берегов и воссоздание устойчивого травяного покрова и древесно-кустарниковой растительности, препятствующих впоследствии эрозионным процессам. Работы по озеленению выполняют для восстановления природного комплекса водного объекта и перевода большей части поверхностного стока в подземный горизонт с целью его очистки, используя горные породы прибрежной зоны и пойменных земель в качестве гидрохимического барьера.

Берега многих водных объектов замусорены, а воды загрязнены химическими веществами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами плавающим мусором, а часть из них эвтрофированы и заилены. Стабилизировать или активизировать процессы самоочищения в подобных водных объектах без специального инженерно-мелиоративного вмешательства невозможно.

Цель выполнении инженерно-мелиоративных мероприятий и природоохранных работ – создание в водных объектах условий, обеспечивающих эффективное функционирование различных очищающих воду сооружений, и выполнения работ по ликвидации или уменьшению негативного воздействия источников распространения загрязняющих веществ как внеруслового, так и руслового происхождения.

Структурно-логическая схема организационных, инженерно-мелиоративных и природоохранных мероприятий, направленных на восстановление природной среды водного объекта показана на рисунке 1.

Только системный подход к проблеме восстановления водных объектов дает возможность улучшить качество воды в них.

Технологические

Рекультивация нарушенных земель

Мелиорация заиленных и загрязненных водных объектов

Активация процессов самоочищения

Система мероприятий, направленных на восстановление природной среды водных объектов

Обустройство прибрежных территорий, укрепление берегов

Мероприятия и работы, проводимые на водосборе

Работы, выполняемые в акватории водного объекта

Очистка вод

Ликвидация источников руслового загрязнения

Совершенствование природоохранного законодательства и нормативной базы

Повышение ответственности

Нормирование отходов, экологический контроль, инвентаризация мест размещения и обезвреживания отходов

Создание водоохранных зон

Реабилитация загрязненных земель и территорий

Организационные

Сапропели

Минеральные илы

Техногенные илы

Плавающий мусор

Восстановление природной среды, естественных вод экосистем и улучшение обитания и состояния здоровья человека

От химических и бактериологических загрязнений

От сырой нефти и нефтепродуктов

Система мониторинга

Заключение

Мерой уровня экологической безопасности человека и природной среды в настоящее время выступают показатели, определяющие состояние здоровья населения и качество окружающей среды. Решение задачи выявления ущерба здоровью населения и качеству окружающей среды является очень сложным и должно осуществляться с помощью современных информационных технологий, наиболее перспективной из которых является технология географических информационных систем, которая может использоваться для поддержки процесса принятия и реализации хозяйственных решений при оценке воздействия на окружающую среду и экологической экспертизе. Одним из структурных элементов ГИС являются базы данных, в которых хранится вся имеющаяся в системе информация: графические (пространственные) данные; тематические и нормативно-справочные данные (сведения о территориальной и временной привязке тематической информации, справочные данные о ПДК, фоновых значениях и т. п.).

Формируются базы данных, исходя из цели исследования и наличия достоверной информации о состоянии атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы, снегового покрова, здоровья населения и другой информации.

Прогнозирование экологической ситуации в зоне возможной деятель­ности хозяйственного или иного объекта и принятие решений при воз­никновении опасных загрязнений и аварийных выбросов основаны, как правило, на использовании интуитивных процедур, опирающихся на информацию, которая в своем большинстве является неполной, не совсем точной, а иногда и недостоверной.

В этих случаях, учитывая необходимость оперативного принятия ре­шений, целесообразно использовать мощные современные средства систем искусственного интеллекта и принятия решений. Интеллектуальная система экологической безопасности позволяет пользователям, используя нечеткие критерии представления знаний о информации, получить предложения по возможным вариантам решений, основываясь на правилах логического вывода данных и знаний экспертной системы и на методе неточных рассуждений.

Анализ работ, посвященных развитию интеллектуальных систем эко­логической безопасности промышленных предприятий и территорий, показывает, что развитие подобных систем в России находится на начальном уровне. Для организации в промышленном регионе эффективно действующей системы экологической безопасности как целостной системы контроля, оценки и прогноза опасных изменений природной среды, необходимо построение сети наземных, подземных и аэрокосмических наблюдений за всеми компонентами природной среды. При этом для получения объективной картины о состоянии окружающей среды и для решения вопросов регионального уровня (экспертиза, принятие решений, прогноз) необходима организация экологического мониторинга всех крупных источников загрязнений, постоянный контроль состояния параметров окружающей среды, изменяющихся в результате воздействия загрязнений отходами, поступающими из различных источников.

Большинство известных систем экологического мониторинга являются региональными системами, их задача – наблюдение за экологическим состоянием региона в целом. Для обеспечения экологической безопасности недостаточно региональной системы мониторинга, необходима более точная информация о локальных источниках загрязнения в масштабе предприятия.

Таким образом, актуальной и важной задачей остается создание авто­матизированных систем экологического мониторинга, систем подготовки и принятия решений, что обеспечит проведение на высоком качественном уровне оценки воздействия на окружающую среду проектируемых объектов хозяйственной и иной деятельности.

Список литературы

СПАВ, нефтепродукты, нитриты; наибольшую – взвешенные вещества, БПКполн, сульфаты, в связи с этим предельно-допустимый сброс этих веществ выше. Заключение В ходе дипломной работы оценена экологическая опасность сточных вод пищевой промышленности. Рассмотрены основные компоненты сточных вод пищевой промышленности. Оценено влияние сточных вод пищевой промышленности на состояние природных...

Осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности. Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования. Среди методов очистки сточных...

И эффекта очистки от нерастворенных примесей. Одним из основных условий нормальной работы отстойников является равномерное распределение между ними поступающей сточной воды. Вертикальные отстойники Для очистки промышленных сточных вод находят применение вертикальные отстойники с восходящим потоком. Отстойники имеют цилиндрическую или прямоугольную форму. Сточная вода вводится в центре через...

Территории, а с другой – на качестве грунтовых вод и их воздействии на здоровье людей. Глава III. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ 3.1 Общая характеристика 3.1.1 Основные показатели водопользования Курская область расположена на юго-западе Европейской территории Российской Федерации в пределах Центрально-Черноземного экономического района. Площадь...

О загрязнение и о дефиците питьевой воды на планете написано достаточно. В одной из самых богатых водными ресурсами стран, России, только один процент исходной воды поверхностных источников питьевого водоснабжения соответствует нормативам качества. В Карелии, стране рек и озер, где обеспеченность водными ресурсами превосходит среднероссийские показатели в 2-3 раза, - около 70% проб воды, поступающей в разводящие сети населенных пунктов, не отвечают гигиеническим требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Во многом это объясняется интенсивной техногенной и агропромышленной деятельностью, направленной, прежде всего на удовлетворение сиюминутных потребностей человечества и недостаточным вниманием к сбережению водных ресурсов для последующих поколений. Но не только, «благодаря» этому природная вода, которая жизненно необходима человечеству находится в состоянии, близком к критическому.

Природная вода получается загрязнения из самых различных сфер. Источники загрязнения водных объектов чрезвычайно многообразны. Прежде всего, это стоки городов и промышленных предприятий. Наиболее водоемкие отрасли промышленности – это горнодобывающая, сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит до 70 % всей воды, затрачиваемой в промышленности. Также огромное количество воды для охлаждения используют тепловые и атомные электростанции, сбрасываемая вода приводит к тепловому загрязнению водоемов, что нарушает термический, гидрохимический и гидробиологический режимы водных объектов.

В последние годы в ряде районов с ними "конкурируют" стоки животноводческих комплексов и воды, поступающие с ирригационных массивов и богарных земель. На нужды сельского хозяйства уходит 60-80% всей пресной воды. Во многих регионах мира загрязнение вод все больше связывается с атмосферными осадками. Определенную роль в ухудшении качества воды играет изменение режима рек и озер.

В связи с огромной проблемой загрязнения природных вод существуют разные методы и способы очистки воды. Но несмотря на это одним из наиболее ценных свойств природных вод является их способность к самоочищению.

Самоочищение вод - это восстановление их природных свойств в реках, озерах и других водных объектах, происходящее естественным путем в результате протекания взаимосвязанных физико-химических, биохимических и других процессов (турбулентная диффузия, окисление, сорбция, адсорбция и т.д.). Способность рек и озер к самоочищению находится в тесной зависимости от многих природных факторов. К числу таких факторов следует отнести: биологические - сложные процессы взаимодействия водных растительных организмов с составными частями поступающих стоков; гидрологические - разбавление и смешивание попавших загрязнений с основной массой воды; физические - влияние солнечной радиации и температуры; механические - осаждение взвешенных частиц; химические - превращение органических веществ в минеральные (т. е. минерализация).

При поступлении сточных вод в водоем происходят смешивание стоков с водой водоема и снижение концентрации загрязнений. Полная смена воды в реках занимает в среднем 16 сут., болотах – 5сут., озерах - 17 лет. Разница во времени связана с разными сроками полного водообмена в разных водотоках и водоемах.

Наиболее интенсивно самоочищение воды в водоемах и водотоках осуществляется в теплый период года, когда биологическая активность в водных экосистемах наибольшая. Быстрее самоочищение протекает на реках с быстрым течением. Большая часть взвешенных загрязнений осаждается, это взвешенные минеральные и органические частицы, яйца гельминтов и микроорганизмы, благодаря этому, вода осветляется и становится прозрачной.

Уменьшение концентрации загрязняющих водные объекты неорганических веществ происходит путем нейтрализации кислот и щелочей за счет естественной буферности природных вод, образования труднорастворимых соединений, гидролиза, сорбции и осаждения. Концентрация органических веществ и их токсичность снижаются вследствие химического и биохимического окисления.

Одним из важных процессов самоочищения воды является минерализация органических веществ, т. е. образование минеральных веществ из органических под воздействием биологических, химических и других факторов. При минерализации в воде снижается количество органических веществ, наряду с этим может окисляться и органическое вещество микробов, а следовательно, часть бактерий гибнет.

В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают в результате обеднения воды питательными веществами; бактерицидного действия ультрафиолетовых лучей солнца, которые проникают в толщу воды более чем на 1 м; влияния бактериофагов и антибиотических веществ, выделяемых сапрофитами; неблагоприятных температурных условий; антагонистического воздействия водных организмов и других факторов. Существенную роль в процессах самоочищения воды играют так называемые сапрофитная микрофлора и водные организмы. Некоторые представители микрофлоры водоемов обладают антагонистическими свойствами к патогенным микроорганизмам, что приводит к гибели последних. Простейшие водные организмы, а также зоопланктон (рачки, коловратки и др.), пропуская воду через свой кишечник, уничтожают огромное количество бактерий. Бактериофаги, попавшие в водоем, также оказывают воздействие на болезнетворные организмы.

Самоочищение подземных вод происходит благодаря фильтрации через почву и за счет процессов минерализации.

Необходимо помнить, что способность водоемов к самоочищению ограничена. Замедлить процессы самоочищения воды и ухудшить ее органолептические свойства могут соединения свинца, меди, цинка, ртути, которые могут попасть в водоемы со стоками, оказывая токсическое действие на организм животных.

Большое значение имеет распространение водной растительности (густые заросли тростника, камыша и рогоза вдоль берегов), которая выполняет в них роль своеобразного биофильтра. Высокую очищающую способность водных растений широко используют на многих промышленных предприятиях, как в нашей стране, так и за рубежом. Для этого создают разнообразные искусственные отстойники, в которых сажают озерную и болотную растительность, хорошо очищающую загрязненные воды.

В последние годы получила распространение искусственная аэрация - один из эффективных способов очищения загрязненных вод, когда процесс самоочищения резко сокращается при дефиците растворенного в воде кислорода. Хорошая аэрация воды обеспечивает активизацию окислительных, биологических и других процессов, способствуя очищению воды. Для этого специальные аэраторы устанавливают в водоемах и водотоках или на станциях аэрации перед сбросом загрязненных вод.

Список литературы

1. Авакян А.Б., Широков В.М. Комплексное использование и охрана водных ресурсов: Учеб. пособие. - Мн.: Ун-кое, 1999 г.;

2. Бернард Небел "Наука об окружающей среде" (В 2-ух томах), "МИР" М. 1993г.;

3. Беличенко Ю.П., Швецов М.Н. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. - М.: Россельхозиздат, 2006г