4 Контрольные вопросы

1 Что представляет собой воздух? Каков его основной состав?

2 Что понимается под предельно допустимой концентрацией загрязняющего вещества в окружающей среде?

3 Опишите виды предельно допустимых концентраций для санитарной оценки воздушной среды.

4 Какова система наблюдений за ПДК в атмосфере?

5 Перечислите основные загрязнители атмосферного воздуха и их основные источники.

6 Что называется предельно допустимым выбросом?

2 Гидросфера. Питьевая вода. Сточные воды

2.1 Теоретическая часть

Гидросфера – это водная оболочка Земли, включающая океаны, моря, континентальные водоёмы и ледяные покровы материков. Гидросфера находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и верхней частью литосферы. Все природные воды представляют собой единую экологическую систему. Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане (~ 98 % всей воды на Земле). Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн км². Это в ~2,4 раза больше площади суши – 149 млн км². Вода в океане солёная (~3,5 %) и t = 3,7 °C.

Подземные воды бывают солёными, солоноватыми и пресными. Геотермальные воды имеют повышенную температуру (> 30 °С).

Для производства человечеству в его хозяйственной деятельности требуется пресная вода, количество которой составляет 2,7% от общего объёма воды на Земле. Причём всего 0,36 % её находится в легкодоступных местах. Большая часть пресной воды находится в виде снега и пресноводных айсбергов.

Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. км². Кроме того, использующаяся часть подземных вод – 13 тыс. км².

При отсутствии пресной воды используют солёную поверхностную или подземную воду, производя опреснение или гиперфильтрацию. Но дешевле использовать пресноводные айсберги, которые с этой целью буксируют по воде к берегам и организовывают их таяние.

По водным ресурсам наша страна занимает первое место. На одного жителя приходится 17,5 тыс. м³ в воды год, однако показатель удельной водообеспеченности в 1,5 раза ниже, чем в среднем по странам земного шара (55 м³/сутки на одного жителя страны).

С целью более полного удовлетворения потребностей в воде различных отраслей народного хозяйства создаются водохранилища. Они служат для регулирования стока, для гидроэнергитики, орошения, борьбы с наводнениями и т.д.

В озёрах сосредоточена большая часть запасов пресных вод: озёрные воды, однако, относятся к очень медленно возобновляемым ресурсам и имеют особенность – аккумулировать различные продукты выброса и смыва.

Глобальная проблема гидросферы: антропогенное воздействие на морские экосистемы в результате загрязнения морей и океанов. Биосфера загрязняется сточными водами заводов различных отраслей промышленности. Огромный вред наносят водным ресурсам сточные воды целлюлозно-бумажной, пищевой, деревообрабатывающей, химической, нефтехимической промышленности, а также металлургических, металлообрабатывающих и машиностроительных заводов. Распространение многих загрязняющих веществ приобрело локальный, региональный и даже глобальный характер. Это стало важнейшей международной проблемой. Под загрязнением моря понимается введение человеком прямо или косвенно веществ или энергии в морскую среду, влекущее такие вредные последствия, как ущерб живым ресурсам, опасность для здоровья людей, помехи в морской деятельности, включая рыболовство, ухудшение качества морской воды и уменьшение её полезных свойств. Сюда входят вещества с токсическими свойствами, сбросы нагретых вод (тепловое загрязнение), патогенные микробы, твёрдые отходы, взвешенные вещества, биогенные вещества и др.

К источникам загрязнения океана и морей можно отнести следующее:

- сброс промышленных и хозяйственных вод непосредственно в море или с речным стоком;

- поступление с суши различных веществ, применяемых в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве;

- преднамеренное захоронение в море загрязняющих веществ;

- утечки различных веществ в процессе судовых операций;

- аварийные выбросы с судов или подводных трубопроводов;

- разработка полезных ископаемых на морском дне;

- перенос загрязняющих веществ через атмосферу.

Наиболее распространенные токсичные компоненты крупномасштабного загрязнения Мирового океана (Патин, 1979 г.):

- радионуклиды: Sr – 90, Cs – 137, Pu – 238, тритий(³Н), церий ¹⁴⁴Се;

- хлорорганические загрязняющие вещества: ДДТ и его метаболиты (продукты распада) – полихлорвиниловые производные: альдегиды, дильдрин, линдан;

- металлы: метилртуть,Сd, Hg, Pb, Zn, Сu, Cr, Fe, Mn, As;

- нефть и нефтепродукты;

- детергенты.

Защита водного бассейна. Нормирование качества воды в водоёмах

Нормирование качества воды рек, озёр и водохранилищ проводят в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения». Эти правила устанавливают две категории водоёмов:

I – водоёмы питьевого и культурно-бытового назначения;

II – водоёмы рыбохозяйственного назначения.

Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в непроточных водоёмах – в радиусе 1 км от пункта водопользования.

Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоёмах должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличии течений), а при отсутствии течений – не далее, чем в 500 м от места выпуска.

Нормы устанавливают по следующим параметрам: содержание плавающих примесей и взвешенных частиц, запах, привкус, окраска, температура, рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворённого в воде кислорода, биологическая потребность воды в кислороде, ПДК ядовитых и вредных веществ и болезнетворных бактерий.

Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, поэтому их нормируют по принципу ЛПВ – лимитирующий показатель вредности, под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества.

При нормировании качества воды в водоёмах питьевого и культурно-бытового назначения используют 3 вида ЛПВ:

1) санитарно-токсикологический;

2) общесанитарный;

3) органолептический.

Для рыбохозяйственных водоёмов используют ещё 2 вида:

4) токсикологический;

5) рыбохозяйственный.

Нормами установлены ПДК > 400 вредных веществ в водоёмах питьевого назначения и 100 вредных веществ в водоёмах рыбохозяйственного назначения. Во вторых водоёмах ПДК меньше, чем в питьевых водоёмах.

«Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения» запрещают сбрасывать в водоёмы сточные воды, если этого можно избежать, используя более рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения; если сточные воды содержат ценные отходы, которые можно было бы утилизировать.

Расчёт допустимого состава сточных вод

Расчёт проводят в зависимости от преобладающего вида примесей и с учетом характеристик водоёма, в который сбрасывают сточные воды.

Расчёт, допустимого состава сточных вод по концентрации взвешенных веществ

Допустимую концентрацию взвешенных веществ в очищенных сточных водах определяют по формуле

,

где – концентрация взвешенных веществ в воде водоёма до сброса в него сточных вод;

– предельная допустимая концентрация взвешенных веществ в водоёме;

n – кратность разбавления сточных вод в воде водоёма, характеризующая долю расхода воды водоёма.

Расчёт кратности разбавления сточных вод в водоёмах

Разбавление сточных вод – это процесс уменьшения концентрации примесей в водоёмах, вызванный перемешиванием сточных вод с водной средой, в которую они выпускаются. Интенсивность процесса разбавления количественно характеризуется кратностью разбавления:

n = (с₀ – с_в)/(с – с_в) ,

где с₀ – концентрация загрязняющих веществ в выпускаемых сточных водах;

с_в и с – концентрации загрязняющих веществ в водоёме до и после выпуска.

Распространение примесей сточных вод обычно происходит в направлении установившихся течений в водоёмах.

Методы контроля качества воды в водоёме

Контроль осуществляется периодическим отбором и анализом проб воды из поверхности водоёмов. ГОСТы регламентируют анализ воды не реже 1 раза в месяц. Количество проб и места их отбора определяют в соответствии с характеристиками водоёмов, согласовывая с СЭС и местными органами. Обязателен отбор проб в месте водозабора и на расстоянии 1 км выше по течению для рек и каналов и на расстоянии 1 км от водозабора в двух диаметрально расположенных точках озёр и водохранилищ. Существуют автоматические передвижные станции способные делать анализы на 8–10 показателей: (рН, температура, количество О₂, электрическая проводимость, уровень и состав).

Контроль состава исходных и очищенных сточных вод осуществляют 1 раз в 10 дней. Пробы отбирают в полиэтиленовую посуду или из боросиликатного стекла. Анализ проводят не позже, чем через 12 часов после отбора.

Органолептические показания – цвет и запах устанавливают, измеряя её оптические свойства на спектрофотометре. рН определяют электрометрически на рН-метрах. Массовую концентрацию механических примесей определяют после фильтрации воды через специальные фильтроэлементы и анализа сухого осадка. Для оценки коррозионных свойств воды определяют содержание в ней растворённого кислорода. Измерение концентрации вредных веществ для которых установлены ПДК, проводят на различных ступенях технологической очистки, обязательно перед выпуском сточной воды в водоём.

Санитарное состояние водоемов является одним из аспектов социально-экономического развития различных районов РБ. Чрезвычайно разнообразные по составу, свойствам и расходам стоки промышленных предприятий требуют специфических методов и сооружений по их локальной предварительной и полной очистке. Разработка и внедрение новых методов очистки стоков требуют и совершенствования методов контроля за качеством воды различного назначения.

Поскольку сведения о многих физико-химических и микробиологических процессах в общеобразовательных курсах преподносятся в предельно сжатой описательной форме или вообще отсутствуют, можно считать оправданным представление методик анализов наиболее распространенных загрязнителей сточных вод.

2.2 Практическая часть

Лабораторная работа № 2

Мониторинг загрязнения окружающей среды

по физико-химическим характеристикам снега

1 Теоретическая часть

Оценка загрязнения окружающей среды по степени загрязнения снежного покрова является широко используемым во всем мире приемом проведения мониторинга окружающей среды. Подобное исследование осуществляется во многих странах, в частности в Финляндии, и позволяет получать четкую картину экологической обстановки на значительных территориях в течение ряда лет. Такие исследования могут включать оценку степени запыленности воздуха, загрязнения тяжелыми металлами, нитратами, сульфатами, хлоридами, органическими веществами и т.п. и представляют собой основу для осуществления рекреационных мер по восстановлению экологического благополучия природы, общества, человека. В связи с этим результаты обследования ближайшего квартала по степени загрязнения снежного покрова имеют важное практическое значение.

При выполнении данной работы решаются следующие задачи:

1. Установление количества механических примесей в снеге (запыленность местности).

2. Определение рН талого снега.

3. Оценка количества органических примесей в снеге (метан, бензол, хлорфторуглероды и др.).

4. Оценка уровня окиси углерода в воздухе вблизи мест отбора проб снега.

5. Оценка содержания ионов хлора на обследуемой территории.

6. Определение распределения содержания ионов кальция и магния на выбранной территории.

7. Оценка содержания в снеге сульфатов.

8. Составление схемы распределения загрязнения на территории и оценка по результатам исследования степени экологического риска.

Перед началом исследования составляют схему обследуемой территории с указанием выбранных мест отбора снега, основных зданий и сооружений и их назначения. Мест отбора проб снега должно быть не менее 10.

Ориентируясь по схеме, отбирают образцы снега в выбранных местах на площадках размером не менее 1 м². Количество снега должно составлять свыше 600-800 г. В качестве емкостей для сбора снега удобно пользоваться полиэтиленовыми бутылями на 1,5-2 л из-под питьевой воды, для чего у них отрезают ножницами верхнюю суживающуюся часть (снег в емкости должен быть плотно утрамбован). Каждая емкость должна быть пронумерована в соответствии с номером мест отбора проб снега, номер закреплен на емкости скотчем.

Для таяния снега собранные образцы оставляют при комнатной температуре до следующего дня. Параллельно нумеруют плоскодонные колбы в соответствии с номерами проб.