5440

41

Рис. 1.1.6. Среднее многолетнее содержание загрязняющих веществ (в ПДК) в атмосфере городов Дальнего Востока (1992-

1998 гг.).

Условные обозначения: * - бенз(а)пирен, - формальдегид.

42

Крупный город изменяет почти все компоненты природной среды: атмосферу, растительность, почву, гидрографическую сеть, подземные воды, грунт и естественно, климат. Перепады температур, относительной влажности, солнечной радиации между городом и его окрестностями иногда соизмеряются с передвижением в естественных условиях на 20 по ширине. Причем нарушение одних природных условий неизменно вызывает и другие. В городах изменены электрическое, магнитное и другие физические поля Земли. Влияние города на недра распространяется на глубины от 0,5 до 4 тыс. м. и даже 8 тыс. м. Иными становятся условия питания подземных вод, их химический состав.

На рисунках 1.1.5, 1.1.6 приводятся сведения о среднем содержании (по отношению к предельно допустимой концентрации) загрязняющих веществ (оксида углерода, диоксида азота, бенз(а)пирена, формальдегида) в атмосфере городов Дальнего Востока за 1992-1998 годы.

С учетом вредности выбросов вокруг предприятий устанавливается санитарно-защитная зона радиусом 1000 м (1-й класс), 500 м (2-й класс), 300 м (3-й класс), 100 м (4-й класс) и 50 м (5-й класс). Санитарная зона может быть увеличена в пределах до трех раз и более по сравнению с указанными нормами. В зоне целесообразно размещать производства с меньшей вредностью, чем основные, иметь зеленые насаждения. На границе зоны концентрация вредных веществ не должна быть выше предельной допустимой для атмосферы населения мест.

По оценке Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) используются до 500 тыс. химических соединений (всего известно свыше 6 млн. соединений); из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными и резко ухудшают качество жизни человека в городской среде. В промышленно развитых странах проблема контроля и предотвращения загрязнения воздуха отнесены к разряду централизованно контролируемых государством политики.

Основные направления технических мероприятий по ограничению уровня загрязнения атмосферного воздуха:

43

–оптимальная планировочная застройка городов, при которой должны быть исключены препятствия для перемещения загрязненного токсическими вещетвами воздуха ветреную погоду;

–замена источников загрязнения (переход на атомную энергетику, газификация и десульфуризация топлива, энерготехнологическая переработка топлив, другие современные методы получения энергии);

–модифицирование процессов за счет предварительной обработки топлива и других сырьевых материалов (десульфуризация топлив, отделение золы от угля, производство кокса, применение добавок и т.д.);

–модифицирование процесса путем постоянного изменения технологии производства для достижения минимальных выбросов;

–отделение твердых частиц, а также удаление и обезвреживание газообразных продуктов (включая десульфуризацию отходящих топочных газов).

Для ограничения уровня распространения загрязнения рекомендуется:

1.Уточнение границ санитарно-защитных зон в зависимости от изменения класса вредности производства, для которого установлена эта зона.

2.Благоустройство и озеленение санитарной зоны газоустойчивыми породами деревьев и кустарников. Со стороны жилого массива ширина полосы древесно-кустарниковых насаждений должна быть не менее 50 метров, а при ширине зоны до 100 метров – не менее 20. При прохождении промышленных выбросов через озелененную «зону разрыва» концентрация содержащейся в ней пыли и газов должна уменьшаться вдвое.

Создание сплошного лесного массива максимально уменьшает опасность распространения токсических веществ. Вместе с тем, при малых скоростях ветра лесной массив способствует возникновению застоя воздушных масс и росту концентрации вредных веществ на промышленной площадке, поэтому при неблагоприятных погодных условиях выбросы вредных веществ следует сокращать до минимума.

45

нефтепродуктами рек Кубани, Волги (ниже Самары и Саратова), органические загрязнения Волховской губы Ладожского озера, Выборгского залива и ряда других водоемов. Однако многие водоемы продолжают загрязняться. Наиболее сильно загрязняют водоемы сточные воды предприятий целлюлезно-бумажной, нефтяной и химической промышленности.

Характер и степень отрицательного воздействия на водоемы и водные организмы разных сточных вод не одинаковы. В основном это зависит от тех веществ-загрязнителей, которые входят в состав сточных вод, и от их сочетания между собой. Загрязнители могут быть растворимыми и нерастворимыми, органического и неорганического происхождения, ядовитыми и неядовитыми, преобладание в сточной воде тех или иных загрязнителей определяет характер ее воздействия на водоемы и водные организмы. Поступление загрязняющих веществ в водоем может привести к засорению последнего нерастворимыми веществами, к ухудшению физических, физико-химических свойств воды и даже к изменению ее состава. Под влиянием сточных вод может ухудшиться вкус, запах, цвет, прозрачность воды, нарушиться существующее в воде равновесие между свободной и связанной двуокисью углерода:

Это вызывает изменение активной реакции воды, кислотность (рН) сдвигается в кислую или щелочную сторону. Изменение рН может произойти и от непосредственного воздействия кислот или щелочей, находящихся в сточных водах. В незагрязненных природных водоемах рН равен от 6,5 до 8,5.

Загрязнение может привести к ухудшению кислородного режима водоема, к изменению окисляемости (биохимической потребности в кислороде), щелочности и жесткости воды.

Окисляемость является косвенным показателем загрязненности воды легко окисляемыми органическими веществами. Выражается она количеством миллиграммов кислорода, затрачиваемого на окисление этих веществ в 1 литре воды при определенных условиях. Окисляемость природных незагрязненных вод обычно бывает не выше 15-20 мг кислорода/л.

46

Под биохимической потребностью в кислороде (БПК) понимается то количество кислорода, которое поглощают из воды нестойкие органические вещества в определенный отрезок времени [7]. В зависимости от продолжительности определения различают БПК1 (однодневное), БПК2 (двухдневное), БПК5 (пятидневное) и т.д., БПКПОЛН (полное). Чаще всего определяют БПК5. Выражается БПК так же, как и окисляемость, в мг кислорода/л. в чистых природных водах БПК5 не превышает обычно 2,0 мг кислорода/л. Приближенно считается, что распад органического вещества в водоеме заканчивается, когда БПК5 воды снижается до 2,0 мг кислорода/л. чем выше показатели окисляемости и БПК воды, тем более она загрязнена органическими веществами.

Щелочность характеризует щелочной резерв воды, и по ее величине можно судить о количестве находящихся в воде щелочных и щелочноземельных металлов (К, Na, Ca, Mg), связанных со слабыми кислотами и двуокисью углерода. Определяется она титрованием воды соляной кислотой. Количество миллилитров 0,1 раствора HСl, пошедшее на титрование 100 мл воды, и есть щелочность, выраженная в миллиграмм - эквивалентах. Показатель общей жидкости характеризует количественное содержание в воде кальция и магния, связанных как со слабыми, так и сильными кислотами. Выражается общая жесткость в миллиграммах окиси кальция на литр или в миллиграмм – эквивалентах или в градусах (1 градус = 10 мг СаО). В природных не загрязненных водах щелочность и жесткость колеблются в значительных пределах и меняются по сезонам года, а иногда и в течение суток.

Со сточными водами в водоемы могут поступать также различные вещества, не входящие в состав природных чистых вод, токсические вещества и вещества, постепенно накапливающиеся в водоемах и в водных организмах. Таким образом, под влиянием сточных вод может происходить коренное изменение и ухудшение всего гидрохимического режима водоемов, а, следовательно, и условий обитания в них водных организмов.

По составу загрязнителей и характеру их действия на водоемы и водные организмы все сточные воды разделяются на

47

следующие четыре группы [10]: 1) содержащие не органические примеси со специфическими токсическими свойствами; 2) содержащие неорганические примеси без специфических токсических свойств; 3) содержащие органические примеси без специфических токсических свойств; 4) содержащие органические примеси со специфическими токсическими свойствами.

Кпервой группе относятся сточные воды содовых, сернокислотных, азотнотуковых заводов, заводов черной металлургии, машиностроительных предприятий, рудообогатительных фабрик свинцовых, цинковых никелевых руд

идр. Основные загрязнители сточных вод этой группы – растворимые и нерастворимые неорганические вещества (соли, щелочи, кислоты, мышьяк, медь, свинец и другие тяжелые металлы, окислы гидроокиси металлов, сероводород, сернистые соединения), многие из которых обладают токсическими веществами.

Под влиянием таких сточных вод изменяются цвет, прозрачность, вкус и запах воды, на дне водоемов появляется отложения нерастворимых осадков, что затрудняет развитие донной фауны. Взвешенные вещества забивают и повреждают жабры рыб, вызывают у них жаберные заболевания. В ряде случаев происходит засолонение водоемов, изменение физикохимических свойств воды, отравление водных организмов сероводородом, мышьяком и другими токсическими веществами. В результате в некоторых сильно загрязненных водоемах полностью исчезают рыбы и их кормовые объекты, обитающие в толще воды (планктон) и в грунтах (бентос).

Сточные воды второй группы (без специфических токсических свойств) формируются в результате сбросов углеобогатительными фабриками, рудообогатительными фабриками кварцевых и марганцевых руд и др. Основными загрязнителями являются взвешенные минеральные вещества и мелкие частицы пустой породы. Влияние их на водоемы и водные организмы аналогично сточным водам первой группы, но они менее вредны.

Ктретьей группе относятся сточные воды дрожжевых, пивоваренных, картофелекрахмальных, сахарных заводов и др.

48

эти вещества поглощают растворенный в воде кислород и создают

вводоеме кислородный дефицит. Под влиянием таких сточных вод в водоеме повышается окисляемость и БПК, изменяется рН, щелочность, прозрачность, цветность, т.е. нарушается нормальный гидрохимический режим водоема. Нерастворимые органические вещества сточных вод оседают на дно, постепенно разлагаются, поглощая растворенный в воде кислород и выделяя газообразные продукты распада. Это еще более ухудшает санитарное состояние водоема и порой приводит к гибели рыб и других водных организмов.

Поступление органических загрязнений в водоем часто способствует бурному развитию сине-зеленых водорослей, что приводит к так называемому «цветению» воды и обрастанию подводных предметов, т.е. к развитию на их поверхности некоторых бактерий, грибов, водорослей, простейших. В зависимости от природы и количества развивающихся водорослей цветения воды может играть или положительную роль, ускоряя самоочищения воды, или отрицательную, ухудшая физикохимические ее свойства. Во время массового цветения вода становится мутной, зеленой, в ней появляются неприятные привкусы и запахи, и она делает непригодной для водоснабжения населения. При массовом отмирании водорослей образуются различные продукты их распада, поглощающие кислород из воды, и выделяются токсические вещества. Все это вызывает вторичное загрязнение водоема.

Кчетвертой группе сточных вод относятся промышленные стоки химических, коксохимических, газосланцевых, нефтеперерабатывающих заводов. В них наряду с нетоксическими загрязнениями содержатся ядовитые вещества: красители, смолы, фенолы, спирты, альдегиды, нефтепродукты, сернистые соединения, сероводород и т.д. Эти сточные воды влияют на водоемы аналогично стокам первой группы, но более сильно. Они снижают содержание в воде кислорода, увеличивают ее окисляемость и БПК.

Растворимость кислорода в значительной степени зависит от температуры воды. Чем выше температура сточных вод, тем ниже

вней содержание кислорода. Систематическое поступление в реки

49

иводоемы масс загрязняющих веществ снижают способность рек к самоочищению.

Рассмотрим несколько подробнее влияние на водоемы сточных вод предприятий по переработке твердого и жидкого топлива. Характерной особенностью стоков предприятий термической переработки твердого и жидкого топлива является то, что все они содержат различные факторы, их производственные, аммиак и большое количество других взвешенных и растворенных органических и минеральных веществ. Основная масса органических веществ способна довольно быстро минерализоваться в результате окисления и деятельности микроорганизмов. Бензол, масла, смолы, фенолы и некоторые другие вещества минерализуются медленно, и поэтому образованное ими в водоеме загрязнение распространяется на десятки и даже сотни километров, особенно в быстротекущих реках. При этом загрязнители могут находиться в сточных водах в весьма значительных количествах. Например, крупный коксохимический завод ежедневно сбрасывает со сточными водами в водоем от 0,5 до 6,5 т взвешенных веществ, от 4,7 до 10,5 т фенол, около 0,2 т аммиака, до 5 т сульфатов, до 9 т хлоридов и много смолистых веществ.

Влияние таких сточных вод наиболее сильно сказывается на физических свойствах воды водоема [21, 68]. Вода приобретает окраску, неприятный фенольный медикаментозный запах и привкус, делается мутной, покрывается флуоресцирующей пленкой, мешающей естественному течению биологических процессов в водоеме, и становится непригодной для питья, водопоя скота и хозяйственно-бытовых нужд населения. Например, на реке Томи (притоке Оби) вода непригодна к употреблению на участке более чем 200 км ниже сброса сточных вод. Наличие фенолов обнаруживается не только в воде Томи. Но

ив воде Оби.

Взвешенные вещества сточных вод засоряют водоемы, а мелкие минеральные частицы наносят повреждение жабрам рыб. Некоторые водные организмы обволакиваются пленкой с этими частицами и теряют способность к передвижению. Смолы и крупные механические примеси, оседая в водоеме, вызывают

50

вторичное его загрязнение. Легкие фракции смол находятся в воде в виде эмульсии и образуют поверхностную пленку, на которой могут задерживаться капельки кислот, вызывающие ожоги кожи у купающихся. Фенолы и смолы ядовиты для водных организмов. Особенно токсичны фенолы, находящиеся в сточных водах предприятий термической переработки твердого топлива. Степень вредности фенолсодержащих сточных вод для рыб зависит от природы фенолов и сочетания их с другими веществами. По данным ВНИОРХа, рыба выживает в растворах с концентрацией фенола до 25 г/м3. Сточная вода коксогазового завода не оказала отрицательного влияния на годовиков окуней только при разведении ее в 500 раз, т.е. при содержании фенолов 0,015 г/м3. Нормальное развитие дафний, икры окуня и выживание его личинок наблюдалось в растворах, содержащих не более 0,02 г/м3 фенолов. Качество рыбы определяет степень приобретения ею посторонних запахов и привкуса, поэтому последнее свойственно различным видам рыб в разной степени. Более жирные виды (лосось, уголь, линь, сельдь и др.), а также наиболее жирные части тела рыб приобретают более интенсивный запах. Порча вкусовых качеств воды и рыбы особенно усиливается при одновременном поступлении в водоем фенола, смол и хлора, так как в этом случае образуются хлорфенолы, незначительные количества которых придают воде и рыбе неприятный запах. Вода становится непригодной для употребления уже при содержании нескольких миллиграммов фенола в 1 м3. Поэтому предельное содержание фенолов в воде не должно превышать санитарной нормы (0,001 г/м3). Поступление фенольных сточных вод в водоем часто приводит к нарушению всего его режима.

Сильно загрязняются природные водоемы нефтью и сточными водами нефтеперерабатывающих заводов, содержащими различные продукты переработки нефти (нафтеновые кислоты, сернистые соединения, меркаптаны, азотистые соединения, смолистые вещества, а также органические и неорганические соли, фенолы и их производственные, сероводород и его соли, соединения мышьяка и винца, кислоты, щелочи и пр.).