7.5. Ласифікація забруднювальних речовин

Згідно з класифікацією, запропонованою Л. А. Кульським, забруднювальні речовини за їх фазово-дисперсним станом і відношенням до дисперсійного середовища поділяють на чотири групи. Домішки перших двох груп (крім високомолекулярних сполук) утворюють термодинамічно нестійкі гетерогенні системи, а двох інших – термодинамічно рівноважні оборотні гомогенні системи (див. схему на с. 98).

До першої групи належать не розчинні у воді зависі, а також бактерії та планктон. Вони кінетично нестійкі і підтримуються у завислому стані динамічними силами водяного потоку. В стані спокою зависі осідають. Розмір їх часточок становить 10^-3-10^-7 м.

Друга група домішок поєднує гідрофільні й гідрофобні мінеральні та органо-мінеральні колоїдні часточки ґрунтів, недисоційовані і нерозчинні форми високомолекулярних гумусових речовин, детергенти та інші речовини. До цієї групи належать також віруси і мікроорганізми, які за своїми розмірами близькі до колоїдних часточок. Розміри дисперсних часточок знаходяться в межах 10^-7-10^-9 м. Кінетична стійкість гідрофобних домішок характеризується співвідношенням сил гравітаційного поля і броунівського руху. Агрегативна стійкість їх зумовлена електростатичним станом міжфазної поверхні і утворенням на поверхні частинок стабілізувальних шарів.

Третя група забруднювальних домішок включає молекулярно-розчинні сполуки розміром менш ніж 10^-9 м. До неї відносять розчинені гази, органічні речовини біологічного походження та інші домішки, що можуть міститися в складі промислових і господарсько-побутових стоків. У водному середовищі можливий перебіг двох процесів: сполучення різнорідних молекул (гідратація) і сполучення однорідних молекул (асоціація). Молекулярно-розчинні речовини здатні за рахунок водневих зв'язків утворювати з водою неміцні сполуки, що існують лише в розчині. Велике значення ці зв'язки мають також при асоціації молекул розчиненої речовини. Необхідною умовою їх виникнення є достатня полярність валентних зв'язків гідрогену у вихідних речовинах.

До четвертої групи забруднювальних домішок належать електроліти – речовини з йонним або сильно полярним зв'язком, які під впливом полярних молекул води дисоціюють на йони. Кристалічні структури цих речовин руйнуються переважно в результаті процесу гідратації.

Для кожної групи домішок можна виділити деякі специфічні фізико-хімічні методи контролю їх вмісту. При цьому враховують розмір часточок, рухливість в електричному полі, взаємодію зі світловим випромінюванням, кінетичну нестійкість системи «вода – домішка» та інші особливості.

7.6. Контроль і управління якістю води

Раціональне використання і відтворення водних ресурсів та екосистем має бути спрямоване на забезпечення стійкого функціонування водних екосистем, захист, збереження та відновлення водних ресурсів поверхневих, підземних і морських вод. Це здійснюють з метою забезпечення безпечного для життя і здоров'я населення використання водних об'єктів, достатніх водних ресурсів для потреб комунального, сільського та рибного господарства, промисловості, енергетики й транспорту.

Контроль і управління якістю води є одним із засобів санітарної охорони водойм від антропогенних забруднень та забезпечення максимальної продуктивності водних екосистем і раціонального використання водних ресурсів. Основним завданням інженера-технолога є економне використання чистої води та запобігання забрудненням водойм промисловими стоками.

Ступінь допустимого забруднення води у водоймах, що визначається її фізичними властивостями і здатністю до нейтралізації домішок та самоочищення, розглядають як гранично допустиме навантаження на водойму (ГДН). Оскільки в результаті споживання води її ресурси зменшуються і можливі ушкодження екосистем або можливе використання водойм для купання, рибальства та відпочинку, обмеження навантаження тільки з погляду потрапляння у воду промислових забруднень є недостатнім. У цих випадках потрібно розробляти нормативи гранично допустимого екологічного навантаження на водойму (ГДЕН).

Відповідно до регламенту водокористування «Правила охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» допустиме навантаження на водойму (С_доп) визначається як різниця між установленим нормативним навантаженням (тобто можливістю) та існуючим (С_існ). Так, якщо під нормативним навантаженням розуміють концентрацію деякої речовини (С_норм), то можливість скидання цієї речовини у водойму (С_доп) становить

С_доп = С_норм ─ С_існ

Якщо показники складу і властивостей води у водоймі змінилися в результаті виробничої діяльності та побутового використання і стали непридатними для одного з видів водокористування, таку водойму вважають забрудненою. Якщо різні домішки перебувають у межах, допустимих нормативами, водойму вважають не забрудненою.

Поняття «забрудненість води» не є абсолютним. Воно стосується певного місця водойми і конкретного водокористувача. Тому водний об'єкт поза місцем водокористувача не вважають забрудненим навіть у разі повної руйнації екосистеми внаслідок скидання шкідливих речовин. Незважаючи на те, що подібний підхід розглядається поки що як об'єктивно необхідний (з технічних причин повністю припинити скидання відходів виробництва у водойми неможливо), з екологічного погляду він зовсім не правомірний. Звідси випливає правило – порада інженеру виробництва: незалежно від того, забезпечується чи не забезпечується нормативне навантаження на водний об'єкт в установленому місці водокористування, інженер зобов'язаний ужити всіх технічно допустимих заходів для того, аби звести до мінімуму скидання шкідливих речовин від технологічних процесів.