Загрязнение воды

Загрязнение воды Существует два основных типа водопользования: 1) для нужд населения (I категория – хозяйственно-питьевых нужд, пищевой промышленности и II категория – для коммунально-бытовых целей, т.е. плавание, занятие спортом и т.п.); 2) для рыбохозяйственных нужд (I категория – для обеспечения сохранения и воспроизводства особо ценных пород рыб, чувствительных к содержанию кислорода в воде и II категория – для других видов рыб и водных промысловых организмов). Общие требования к составу и свойствам воды в водоемах после выпуска в них сточных вод, подвергшихся необходимой очистке, приводятся в табл. 2.1. Таблица 2.1 - Допустимые изменения состава воды в водоемах после выпуска в них сточных вод Требования к составу воды в водоеме ХозяйственноРыбохозяйственного питьевого и назначения Показатели культурно-бытового воды после выпуска в них назначения сточных вод Категории Категории I II I II Взвешенные вещества, мг/л Допускается увеличение не более, чем на 0,25 0,75 0,25 0,75 Растворенный кислород, мг/л ≥4 ≥6 * БПК , мг/л Не должно превышать 3 6 3 6 *БПК – биохимическое потребление кислорода. Служит количественным показателем загрязненности воды органическими веществами, которые способны к биохимическому окислению в присутствии растворенного кислорода. БПК не эквивалентна общей концентрации органического вещества в воде. Такой концентрации эквивалентна химическая потребность воды в кислороде (ХПК) и только в том случае, если данное вещество может окисляться бихроматом. БПК составляет лишь часть ХПК: для одних веществ, большую, для других - меньшую. Для веществ, не способных к биохимическому окислению (биохимически жестких), БПК вообще равна нулю при достаточной большой ХПК. Предельно допустимая концентрация того или иного вещества в водоеме устанавливается по тому признаку вредного действия (влияние на здоровье населения, на органолептическое или общесанитарное состояние водоема), который характеризуется меньшей пороговой концентрацией. Так как этот признак вредности определяет характер наиболее вероятного неблагополучного действия наименьших концентраций вещества, он получил название лимитирующего признака вредности (ЛПВ). Лимитирующий признак вредности должен всегда сопровождать предельно допустимую концентрацию, характеризуя ее с основной качественной стороны (табл. 2.2 и 2.3). Таблица 2.2 - Предельно допустимые концентрации вредных химических веществ в воде водных объектов, используемых для нужд населения (ГН 2.1.5.1315-03) Наименование ингредиента Нефтепродукты (нефть многосернистая) Железо (Fe2+) Медь (Сu2+) Марганец (Мn2+) СПАВ (алкилсульфонаты) Хром (Сr3+) Фенол Кобальт (Co2+) Никель (Ni2+) Метанол Азот нитратов (NO3−) Свинец (Pb2+) Формальдегид Азот аммиака Цинк (Zn2+) Молибден Мышьяк Натрий Азот нитритов (NO2−) Пероксид водорода Ртуть Кадмий Сульфаты Хлориды ЛПВ ПДК, мг/л Органолептический 0,1 Класс опасности 4 ----”-------”-------”-------”---- 0,3 1,0 0,1 0,5 3 3 3 3 Санитарнотоксикологический Органолептический Санитарнотоксикологический ----”-------”-------”-------”-------”---Органолептический Общесанитарный Санитарнотоксикологический ----”-------”-------”-------”-------”-------”---Органолептический ----”---- 0,5 3 0,001 0,1 2 0,02 3,0 45 0,01 0,05 1,5 1,0 0,25 2 2 3 2 2 4 3 2 0,01 200 3,3 0,1 0,0005 0,001 500 350 1 2 2 2 1 2 4 4 Таблица 2.3 - Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей Наименование ингредиента ЛПВ ПДК, мг/л Азот аммиака Токсикологический 0,05 Азот нитритов ----”---- 0,08 Кобальт (Co ) ----”---- 0,01 2+ Медь (Сu2+) ----”---- 0,001 Железо (общее) ----”---- 0,1 Никель (Ni ) ----”---- 0,01 Цинк (Zn2+) ----”---- 0,01 Марганец ----”---- 0,01 Метанол ----”---- 0,1 Свинец ----”---- 0,1 Формальдегид ----”---- 0,1 СПАВ (алкилсульфонаты) ----”---- 0,5 Сульфаты ----”---- 100 Хром (III) ----”---- 0,07 Cанитарнотоксикологический Cанитарнотоксикологический Рыбохозяйственный 40 2+ Азот нитратов Хлориды Нефтепродукты 300 0,05 Научно обоснован принцип гигиенического нормирования при одновременном присутствии в воде нескольких вредных веществ. Вещества одного ЛПВ проявляют аддитивное действие. Это означает, что общее воздействие двух или нескольких веществ одного ЛПВ (содержащихся в предельно допустимой концентрации каждое) будет таким же, как если бы какое-нибудь из них, присутствуя в воде в единственном числе, содержалось в двух или нескольких ПДК. Для веществ одного ЛПВ, относящихся к 1 и 2 классам опасности при хозяйственно-питьевом и коммунально-бытовом водопользовании, сумма отношений концентраций (С1,С2…Сn) каждого из веществ в контрольном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы. С1 С2 Сn + +...+ ≤ 1. П Д К1 П Д К 2 П Д Кn Для всех нормированных веществ при рыбохозяйственном водопользовании при поступлении в водные объекты нескольких веществ с разным лимитирующим признаком вредности и с учетом примесей, поступающих в водный объект от вышерасположенных источников, отношение концентрации (С1,С2…Сn) каждого из веществ в контрольном створе к соответствующим ПДК не должна превышать единицы, т. е.: Выше перечисленные состав и свойства воды водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования должны соответствовать нормативным требованиям в створе, расположенном на водотоках в одном километре выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для хозяйственно-питьевого водоснабжения, места купания организованного отдыха, территория населенного пункта и т. д.). Состав и свойства воды рыбохозяйственных водоемов должны удовлетворять рыбохозяйственным требованиям в створе, определяемом в каждом конкретном случае органами рыбоохраны, но не далее, чем в 500 м от места выпуска сточных вод. Пример. В воде водного объекта рыбохозяйственного назначения обнаружены нефтепродукты в концентрации 0,125 мг/л и СПАВ в количестве 0,215 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? Решение. Из табл. 2.3. очевидно, что нефтепродукты и СПАВ не относятся к одному ЛПВ. ПДК(нефт.) = 0,05 мг/л, ПДК (СПАВ) = 0,5 мг/л. При поступлении в водоем загрязняющих веществ, не относящихся к одному ЛПВ, отношение концентраций каждого из веществ в расчетном створе к соответствующим ПДК не должно превышать единицы, т.е. С(нефт.)/ПДК(нефт.) ≤1 и С(СПАВ)/ПДК(СПАВ)≤1. Проверим, выполняется ли это условие: С(нефт.)/ПДК(нефт.) = 0,125/0,05 = 2,5. С(СПАВ)/ПДК(СПАВ) = 0,215/0,5 = 0,43. Следовательно, такое содержание примесей нефтепродуктов с точки зрения санитарно-гигиенических требований недопустимо, а содержание примесей СПАВ – допустимо. Задачи для самостоятельного решения 1. В воде водного объекта, используемого для рыбохозяйственных целей, обнаружены цинк в концентрации 0,007 мг/л и азот аммиака в концентрации 0,0012 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? 2. В воде водного объекта хозяйственно-питьевого назначения обнаружены азот нитритов в концентрации 1,5 мг/л и СПАВ в количестве 0,5 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарногигиенических требований? 3. В воде водного объекта хозяйственно-питьевого назначения обнаружены железо в концентрации 0,15 мг/л и медь в концентрации 0,65 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарногигиенических требований? 4. В воде водного объекта, используемого для рыбохозяйственных целей, обнаружены азот нитритов в концентрации 0,007 мг/л и азот аммиака в концентрации 0,0025 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? 5. В водоем сбрасываются сточные воды, содержащие СПАВ и медь с одинаковой концентрацией. Каким будет соотношение концентраций этих веществ в створе полного смешения? 6. В воде водного объекта, используемого для рыбохозяйственных целей, обнаружены марганец в концентрации 0,005 мг/л и железо в концентрации 0,045 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? 7. В воде водного объекта хозяйственно-питьевого назначения обнаружены железо в концентрации 0,2 мг/л и медь в концентрации 0,75 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарногигиенических требований? 8. В воде водного объекта, используемого для рыбохозяйственных целей, обнаружены формальдегид в концентрации 0,047 мг/л и метанол в концентрации 0,025 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? 9. В воде водного объекта хозяйственно-питьевого назначения обнаружены железо в концентрации 0,07 мг/л, марганец в концентрации 0,04 мг/л и медь в концентрации 0,75 мг/л. Допустимо ли такое содержание примесей с точки зрения санитарно-гигиенических требований? 10. ПДК нефтепродуктов для водоемов хозяйственно-питьевого назначения составляет 0,1 мг/л, при какой концентрации нефтепродуктов в водном объекте уровень экологического риска для здоровья людей будет минимальный: 1) 1,0 мг/л; 2) 10,0 мг/л; 3) 0,1 мг/л; 4) 0,05 мг/л; 5) 0,01 мг/л? Оценка качества воды Существует несколько способов оценки качества воды в зависимости от вида водопользования: оценка состояния поверхностных вод, гигиеническая классификация поверхностных водных объектов культурно-бытового назначения по степени загрязнения, гигиеническая классификация подземных вод по степени влияния техногенного фактора и правила таксации вод для установления их рыбохозяйственной ценности. Индекс загрязнения воды (ИЗВ) применяется для оценки состояния поверхностных водных объектов в системе Росгидромета. Оценка базируется на анализе нормированных к ПДК значений содержания загрязняющих веществ в воде. При расчете индекса используется шесть компонентов загрязнителей. В качестве обязательных показателей рассматриваются биохимическое потребление кислорода за 5 сут (БПК5) и содержание растворенного кислорода. Кроме этих двух показателей в расчет включаются четыре загрязняющих вещества с максимальными значениями нормированных показателей. Расчет по БПК5 и растворенному кислороду проводится на основе специальных норм, которые применяются в зависимости от значений биохимического потребление кислорода или содержания растворенного кислорода в воде. Нормы по БПК5 следующие: норма 1 норма 2 норма 3 более 15 мгО2/л 3-15 мгО2/л не более 3 мгО2/л При расчете нормированной величины значение БПК делится на соответствующую норму. Нормы содержания растворенного кислорода следующие: норма 6 более 6 мг/л норма 12 6-5 мг/л норма 20 5-4 мг/л норма 30 4-3 мг/л норма 40 3-2 мг/л норма 50 2-1 мг/л норма 60 1-0 мг/л При расчете нормированной величины норма делится на содержание кислорода. Вычисление ИЗВ проводится по соотношению: 6 ИЗВ = Ci ∑ ПДК i =1 6 i , (2.1) где Сi – фактическая концентрация i-го вещества (для БПК5 и растворенного кислорода в формулу вводятся нормированные величины, полученные приведенными выше способами). Необходимо иметь в виду, что ПДК загрязняющего вещества, применяемая в расчете, зависит от назначения водоема (рыбохозяйственного назначения или для нужд населения). В результате вычисления по формуле средней нормированной величины по шести компонентам получаем индекс загрязнения воды (ИЗВ), который в зависимости от численного значения соответствует одному из семи классов загрязнения воды (табл. 2.4.). Классификация загрязненных пресных и морских вод по ИЗВ Класс загрязнения Характеристика загрязнения I II III IV V VI VII Очень чистая вода Чистая вода Умеренно загрязненная вода Загрязненная вода Грязная вода Очень грязная вода Чрезвычайно грязная вода Значение ИЗВ Пресные Морские воды воды < 0,3 < 0,25 0,3-1,0 0,25-0,74 1,0-2,5 0,75-1,24 2,5-4,0 1,25-1,74 4,0-6,0 1,75-3,0 6,0-10,0 3,1-6,0 > 10,0 > 6,0 Недостатки использования ИЗВ определяются зависимостью его величины от перечня изученных компонентов-загрязнителей вод. Пример. В результате физико-химического анализа природной воды из природного водоема культурно-бытового назначения получены следующие данные: нефтепродукты 0,05 мг/л; БПК5 – 1,08 мг/л; растворенный кислород – 7,52 мг/л; натрий – 99,13 мг/л; железо (общ.) – 0,2 мг/л; марганец – 0,07 мг/л; нитриты – 0,1 мг/л; нитраты 3,55 мг/л. Дать характеристику загрязнения воды. Решение. Определим нормированные к ПДК значения содержания загрязняющих веществ в воде водоема из соотношения Сi/ПДКi. ПДК компонентов берем из табл. 2.2. Нефтепродукты 0,05/0,1 = 0,5 Натрий 99,13/200 = 0,49 Железо (общ.) 0,2/0,3 = 0,66 Марганец 0,07/0,1 = 0,7 Нитриты 0,1/3,3 = 0,03 Нитраты 3,55/45 = 0,08 Для расчета ИЗВ берем четыре компонента с максимальными нормированными значениями: марганец, железо (общ.), нефтепродукты, натрий. БПК5 – 1,08 мг/л, следовательно норма по БПК5 – 3. Нормированная величина БПК 1,08/3 = 0,36. Содержание растворенного кислорода 7,52 мг/л, следовательно, ему соответствует норма 6. Нормированная величина растворенного кислорода 6/7,52 = 0,798. Рассчитаем индекс загрязнения воды: 0,36 + 0,798 + 0,7 + 0,66 + 0,5 + 0,49 ИЗВ = = 0,58. 6 Значение ИЗВ лежит в интервале 0,3-1,0 (по табл.2.4), следовательно, вода в водоеме характеризуется как чистая, класс загрязнения II. Задачи для самостоятельного решения 1. Химический анализ воды из водоема хозяйственно-питьевого назначения показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 9,8 2 Нефтепродукты 0,09 3 БПК5 2,5 4 Растворенный кислород 8,7 5 Медь 0,002 6 Цинк 0,05 7 Свинец 0,0005 8 Хлориды 113,68 9 сульфаты 188,16 Дать характеристику загрязнения воды. 2. Химический анализ воды из водоема хозяйственно-питьевого назначения показал следующее: № Наименование показателей 1 Взвешенные вещества 2 Нефтепродукты 3 БПК5 4 Растворенный кислород 5 Молибден 6 Хром 7 Железо (общ.) 8 Азот аммиака Дать характеристику загрязнения воды. Значение показателей, мг/л 11,3 0,03 3,1 3,6 0,0025 0,003 0,16 0,27 3. Химический анализ воды из водоема рыбохозяйственного назначения категории) показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 16 2 Нефтепродукты 0,04 3 БПК5 1,22 4 Растворенный кислород 9,48 5 СПАВ 0,015 6 Азот аммонийный 0,12 7 Железо (общ.) 0,1 8 Медь 0,002 9 Цинк 0,004 10 Хлориды 109,54 Дать характеристику загрязнения воды. (1 4. Химический анализ воды из водоема культурно-бытового назначения показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 26,5 2 БПК5 1,72 3 Растворенный кислород 4 СПАВ 5 Натрий 6 Хлориды 7 Сульфаты Дать характеристику загрязнения воды. 11,4 0,012 141,2 136,77 307,2 5. Химический анализ воды из водоема хозяйственно-питьевого назначения показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 12 2 Фенолы 0,0006 3 БПК5 1,94 4 Растворенный кислород 12,6 5 Натрий 126,6 6 Азот аммонийный 0,54 7 Железо (общ.) 0,11 8 Мышьяк 0,006 9 Кадмий 0,0008 10 Никель 0,005 Дать характеристику загрязнения воды. 6. Химический анализ воды из водоема рыбохозяйственного назначения (II категории) показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 8,0 2 Нефтепродукты 0,02 3 БПК5 1,48 4 Растворенный кислород 9,22 5 СПАВ 0,001 6 Азот аммонийный 0,23 7 Нитриты 0,062 8 Хлориды 107,7 9 Сульфаты 211,4 Дать характеристику загрязнения воды. 7. Химический анализ воды из водоема хозяйственно-питьевого назначения показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 19,5 2 БПК5 2,18 3 Растворенный кислород 13,0 4 Натрий 236,44 5 Медь 0,003 6 Цинк 0,01 7 Свинец 0,0005 8 Марганец 0,024 9 Нитриты 0,12 10 Нитраты 9,46 Дать характеристику загрязнения воды. 8. Химический анализ воды из водоема культурно-бытового назначения показал следующее: № Наименование показателей 1 Взвешенные вещества 2 Нефтепродукты 3 Фенолы 4 БПК5 5 Растворенный кислород 6 СПАВ 7 Железо (общ.) 8 Мышьяк 9 Кадмий 10 Никель 11 Хром Дать характеристику загрязнения воды. Значение показателей, мг/л 4 0,02 0,003 0,82 6,26 0,05 0,7 0,003 0,001 0,02 0,3 9. Химический анализ воды из водоема хозяйственно-питьевого назначения показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 11,5 2 Нефтепродукты 0,08 3 БПК5 1,68 4 Растворенный кислород 15,1 5 Железо (общ.) 0,1 6 Марганец 0,06 7 Хлориды 121,5 8 Сульфаты 216 9 Нитраты 4,24 Дать характеристику загрязнения воды. 10. Химический анализ воды из водоема рыбохозяйственного назначения (I категории) показал следующее: № Наименование показателей Значение показателей, мг/л 1 Взвешенные вещества 6,05 2 Фенолы 0,003 3 БПК5 1,34 4 Растворенный кислород 8,53 5 СПАВ 0,015 6 Азот аммонийный 0,173 7 Нитриты 0,062 8 Нитраты 2,78 9 Медь 0,002 10 Цинк 0,005 Предельно допустимые концентрации вредных химических веществ в воде водных объектов, используемых для нужд населения Наименование ЛПВ ПДК, мг/л Класс ингредиента опасности Нефтепродукты (нефть Органолептический 0,1 4 многосернистая) Железо (Fe2+) ----”---0,3 3 Медь (Сu2+) ----”---1,0 3 2+ Марганец (Мn ) ----”---0,1 3 СПАВ (алкилсульфонаты) ----”---0,5 3 Хром (Сr3+) Санитарно0,5 3 токсикологический Фенол Органолептический 0,001 2+ Кобальт (Co ) Санитарно0,1 2 токсикологический Никель (Ni2+) ----”---0,02 2 Метанол ----”---3,0 2 Азот нитратов (NO3−) ----”---45 3 2+ Свинец (Pb ) ----”---0,01 2 Формальдегид ----”---0,05 2 Азот аммиака Органолептический 1,5 4 2+ Цинк (Zn ) Общесанитарный 1,0 3 Молибден Санитарно0,25 2 токсикологический Мышьяк ----”---0,01 1 Натрий ----”---200 2 − Азот нитритов (NO2 ) ----”---3,3 2 Пероксид водорода ----”---0,1 2 Ртуть ----”---0,0005 1 Кадмий ----”---0,001 2 Сульфаты Органолептический 500 4 Хлориды ----”---350 4 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водных объектов, используемых для рыбохозяйственных целей Наименование ингредиента ЛПВ ПДК, мг/л Азот аммиака Токсикологический 0,05 Азот нитритов ----”---0,08 2+ Кобальт (Co ) ----”---0,01 Медь (Сu2+) ----”---0,001 Железо (общее) ----”---0,1 Никель (Ni2+) ----”---0,01 Цинк (Zn2+) ----”---0,01 Марганец ----”---0,01 Метанол ----”---0,1 Свинец ----”---0,1 Формальдегид ----”---0,1 СПАВ (алкилсульфонаты) ----”---0,5 Сульфаты ----”---100 Хром (III) ----”---0,07 Азот нитратов Cанитарно-оксикологический 40 Хлориды Cанитарно-токсикологический 300 Нефтепродукты Рыбохозяйственный 0,05 Нормы по БПК5 следующие: норма 1 норма 2 норма 3 более 15 мгО2/л 3-15 мгО2/л не более 3 мгО2/л При расчете нормированной величины значение БПК делится на соответствующую норму. Нормы содержания растворенного кислорода следующие: норма 6 норма 12 норма 20 норма 30 норма 40 норма 50 норма 60 более 6 6-5 мг/л 5-4 мг/л 4-3 мг/л 3-2 мг/л 2-1 мг/л 1-0 мг/л мг/л При расчете нормированной величины норма делится на содержание кислорода. Классификация загрязненных пресных и морских вод по ИЗВ Класс Характеристика Значение ИЗВ загрязнения загрязнения Пресные Морские воды воды I Очень чистая вода < 0,3 < 0,25 II Чистая вода 0,3-1,0 0,25-0,74 III Умеренно загрязненная вода 1,0-2,5 0,75-1,24 Загрязненная вода IV 2,5-4,0 1,25-1,74 Грязная вода V 4,0-6,0 1,75-3,0 Очень грязная вода VI 6,0-10,0 3,1-6,0 Чрезвычайно грязная вода VII > 10,0 > 6,0