Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая экспертиза. Часть 2. Охрана водных ресурсов. Учебное пособие
.pdf
26
воды рек, а процессы самоочищения освобождали воды от загрязняющих веществ. В настоящее время положение изменилось. Индустриализация стран, увеличение количества населенных пунктов, интенсификация и химизация сельского хозяйства привели к резкому увеличению водопотребления и сброса сточных вод. Количество сточных вод
увеличилось во много раз, состав загрязняющих веществ тоже изменился.
Примеси, поступающие в водные объекты, можно разделить на минеральные, органические и биологические. К минеральным загряз-
няющим веществам относятся песок, глина, различные золы и шлаки,
растворы и эмульсии солей, кислот, щелочей и минеральных масел,
радиоактивные и другие неорганические соединения. Органические
загрязняющие вещества – это разнообразные вещества растительного
и животного происхождения, а также многочисленные отходы в виде
смол, фенолов, альдегидов, серо- и хлорсодержащих органических
соединений. Биологические загрязняющие вещества играют особую
роль в жизни водоемов. С бытовыми сточными водами и стоками некоторых производств в водоемы и водотоки попадают болезнетворные
бактерии и вирусы.
В XX в. резко возросло количество всевозможных отходов антропогенного характера, что привело к массовому интенсивному загрязнению рек, морей и океанов. Ежегодно речной сток выносит в Мировой океан 2,3 млн т свинца, 1,6 млн т марганца, 6,5 млн т фосфора,
230 млн т железа. В реки сбрасывают серную кислоту и ее соли, фенолы, пестициды, ПАВы, ядохимикаты, радиоактивные отходы. Качество
природных вод во многих районах Земли ухудшилось настолько, что
использовать их для водоснабжения невозможно.
1.7. Загрязнение водных ресурсов Белгородской области
В Белгородской области загрязнителями водных объектов и подземных водоносных горизонтов являются свыше 170 промышленных и
сельскохозяйственных объектов.
Более половины сбросов сточных вод в поверхностные водные
объекты – 68 % – приходится на предприятия сбора, очистки, распределения воды. Доля загрязненных сточных вод этих предприятий в
общем сбросе загрязненных сточных вод составила 84 %. Вследствие
этого предприятия сбора, очистки и распределения воды вносят наибольший вклад в загрязнение водотоков области.
Масса загрязняющих веществ, попадаемая со сточными водами в
водные объекты, была в пределах 109 тыс т. Основная масса загряз-
27
ненных веществ пришлась на сухой остаток – 71,3 %; масса хлоридов
составила 12,3 %; масса сульфатов – 9,9 %; масса прочих загрязняющих веществ – 6,5 %. По отношению к 2006 г. в 2007 г. уменьшилось
поступление фосфора общего, СПАВ, азота нитритного, легкоокисляемых органических соединений по БПК5, соединений марганца, однако увеличился привнос сульфатов, хлоридов, нитратов, аммонийного азота, жиров, фторидов, соединений железа, а также отмечен сброс
нефтепродуктов. Наибольшая нагрузка по объему сбрасываемых сточных вод, имеющих загрязняющие вещества, пришлась на бассейн
р. Дон – 95,8 % (табл. 3, 4).
Из общего числа водопользователей на учете состоят 26 предприятий, которые имеют очистные сооружения и сбрасывают загрязняющие вещества в составе сточных вод в поверхностные водные объекты.
1.8. Качество поверхностных водных объектов
Гидрохимические наблюдения поверхностных водных объектов
области осуществляются отделом качества вод ФГУ "Управление эксплуатации Белгородского водохранилища" и Старооскольской комплексной лабораторией мониторинга окружающей среды Белгородского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Отделом качества вод ФГУ "Управление эксплуатации белгородского водохранилища" проводятся наблюдения за качеством вод в 37
створах на реках области. К бассейну р. Дон относилось 33 створа на
реках: Северский Донец, Уда, Харьков, Лопань, Волчья, Нежеголь,
Разумная, Оскол, Осколец, Потудань, Тихая Сосна, Везелка, Топлинка.
К бассейну р. Днепр относилось четыре створа на реках: Ворскла,
Ворсклица, Псел и Сейм. Створы располагаются на административной
границе: в пограничных створах с Харьковской, Сумской областями
(Украина), в межобластных створах с Воронежской и Курской областями, в устье рек. Всего за год отбирается и анализируется не менее
130 проб и выполняется свыше 4000 определений по контролю качества природных вод.
Старооскольской комплексной лабораторией мониторинга окружающей среды проводятся наблюдения за качеством вод в 19 створах
на девяти водных объектах. В бассейне р. Дон располагается 18 створов на реках: Северский Донец, Нежеголь, Короча, Оскол, Осколец,
Тихая Сосна. В бассейне р. Днепр – один створ на реке Ворскла. Всего
за год отбирается и анализируется свыше 170 проб природной воды и
выполняется около 5000 определений.
23
Год
Бассейн
реки
Объем загрязн.
СВ, млн м
3
БПК, тыс т
Взв. в-ва, тыс т
Сух. ост, тыс т
SO
4
2-
, тыс т
Cl
-
, тыс т
P
общ
, т
N
общ
, т
N(NH
4
), т
Жиры, т
NO
3
-
, т
СПАВ, т
NO
2
-
, т
Fe
общ
, т
F
-
, т
Cu
2+
, т
Mn
общ
, т
Фенолы, т
ХПК, тыс т
н/п, тыс т
Белго-
родская
область
102,01
1,19
1,35
71,58
10,17
12,02
280,94
439,85
147,38
102,05
586,86
5,09
38,28
16,23
21,94
0,19
0,25
0,02
2,69
0 Бассейн
р. Дон
98,17
1,15 1,30 64,23
10,05 8,63 275,85
439,85
144,13
101,50
578,24
4,87 37,79
14,93 4,54 0,19 0,14 0,02 2,55 0
Бассейн
р. Днепр
3,84
0,04 0,05 7,35 0,12 3,39 5,09 0 3,25 0,55 8,62 0,22 0,49 1,31 17,4 0 0,11 0 0,14 0
Белгородская
область
106,59
0,95
1,31
77,75
10,82
13,44
270,10
481,19
166,55
113,21
627,29
4,74
32,26
18,30
23,38
0,20
0,22
0,02
3,00
0,01
Бассейн
р. Дон
102,13
0,91 1,23 68,42
10,62 8,66 265,41
481,19
159,20
113,04
598,26
4,51 31,55
16,52 5,84 0,18 0,07 0,02 2,84 0,01
Бассейн
р. Днепр
4,46
0,04 0,08 9,33 0,20 4,78 5,69 7,35 7,35 0,17 29,03
0,23 0,71 1,78 17,54 0,02 0,15 0 0,16 0
Таблица 3
Массы загрязняющих веществ, поступающих в речные системы области
24
Бассейн
реки
Объем загрязн.
СВ, млн м
3
БПК, тыс т
Взв. в-ва, тыс т
Сух. ост, тыс т
SO
4
2-
, тыс т
Cl
-
, тыс т
P
общ
, т
N
общ
, т
N(NH
4
), т
Жиры, т
NO
3
-
, т
СПАВ, т
NO
2
-
, т
Fe
общ
, т
ХПК, тыс т
F
-
, т
Cu
2+
, т
Mn
общ
, т
Фенолы, т
н/п, тыс т
Белгородская
область
106,59
0,95 1,31 77,75
10,82
13,44
270,10
481,19
166,55
113,21
627,29
4,74 32,26
18,30 3,00 23,38 0,20 0,22 0,02 0,01
Добыча металлур-
гических руд
11,79
0,06 0,07 11,34 0,72 4,78 1,25 0 1,84 0,02 32,27 0 0,54 3,05 0,08 17,54 0,03 0,21 0 0
Производство
1,02 0,02 0,03 0,73 0,07 0,15 1,54 0 2 0,15 24,05
0,09 0,14 0,33 0,05 0 0 0 0 0
Металлургические
производства
1,32 0 0 0,17 0,15 0,17 0 9,58 0 0 9,58 0 0 0 0,01 5,84 0 0 0 0
Приозв., передача,
распред. электро-
энергии, газа, пара,
гор. воды
0,24
0,01
0,01
0,25
0,04
0,07
1,09
6,65
5,96
0,04
0,46
0,03
0,25
0,12
0,02
0
0
0
0
0
Сбор, очистка и
распред. воды
91,97
0,86 1,20 65,08 9,81 8,22 265,04
464,9
155,23
112,98
558,73
4,61 31,18
14,69 2,82 0 0,17 0,17 0,02 0,01
Транспорт
0,11 0 0
0,08
0,01
0,03
0,02 0 0,06 0 0,15 0 0,01
0,04 0 0 0 0 0 0
Прочие
0,14 0 0
0,1
0,02
0,02
1,16 0 1,46
0,02
2,05
0,01
0,14
0,07
0,02 0 0 0 0
0
Сброс загрязняющих веществ в речные системы области по видам экономической деятельности в 2007 г.
Таблица 4
25
Аналогичная картина наблюдается по остальным водным объектам
Белгородской области. Данные по качеству воды в поверхностных
водных объектах области в 2009 г. представлены в табл. 5.
Из результатов представленных в табл. 3–5 видно, что вода преимущественно большинства водных объектов Белгородской области
не соответствует нормативным требованиям. Аналогичная ситуация
характерна для других водных объектов России.
1.9. Оценка состояния водных объектов
Разнообразие видов водопользования порождает и разнообразие
требований к воде. Исходя из этого, понятие качества воды должно
быть увязано с ее использованием. Согласно Водному кодексу России
качество воды есть характеристика состава и свойств воды, определяющая ее пригодность для конкретного вида водопользования. Поскольку не существует единого показателя, который характеризовал
бы весь комплекс характеристик воды, оценка качества воды ведется
на основе системы показателей. Показатели качества воды делятся на
физические, бактериологические, гидробиологические и химические.
Другой формой классификации показателей качества воды является
их разделение на общие и специфические. К общим относят показатели, характерные для любых водных объектов. Присутствие в воде спе-
цифических показателей обусловлено местными природными условиями, а также особенностями антропогенного воздействия на водный
объект.
К основным физическим показателям качества воды относятся:
1. Температура воды. В водных объектах температура является ре-
зультатом одновременного действия солнечной радиации, теплообмена с атмосферой, переноса тепла течениями, перемешивания водных
масс и поступления подогретых вод из внешних источников. Температура влияет практически на все процессы, от которых зависят состав и
свойства воды. Температура воды измеряется в градусах Цельсия (
о
С).
2. Запах. Запах воды создается специфическими веществами, по-
ступающими в воду в результате жизнедеятельности гидробионтов,
разложения органических веществ, химического взаимодействия содержащихся в воде компонентов и поступления из внешних (аллохтонных) источников. Запах воды измеряется в баллах.
3. Прозрачность. Прозрачность воды зависит от степени рассеива-
ния солнечного света в воде веществами органического и минерального происхождения, находящимися в воде во взвешенном и коллоидном
состоянии. Прозрачность определяет протекание биохимических
26
№
п/п
Наименование водного объекта (створ)
О,
мг/дм3
Минерализация,
мг/дм3
Превышение концентрации по отношению к ПДК
рыбохозяйственного значения
БПК5
ХПК
N(NH4)
N(NO2)
P(PO4)
Mn2+ Cu2+
н/п
1
р. Северский Донец (7 км выше г. Белгорода, с. Беломесное)
7,20–12,0
598–672
1,4
- - - -
4,8 1,0
-
2
р. Болховец (устье, г. Белгород)
5,28–12,6
618–887
1,8
1,0 - - - 4,9
1,3
2,4
3
р. Нежеголь (16 км выше г. Шебекино)
7,36–12,0
550–703
1,6 - -
4,2
-
не опр. - 1,0
4
р. Нежеголь (0,5 км ниже г. Шебекино)
6,08–13,3
574–691
2,1
1,0 - 4,2
-
не опр. - 2,2
5
р. Нежеголь (0,7 км ниже г. Шебекино)
9,60–11,8
540–691
1,5 - -
1,8
-
не опр.
1,0
1,4
6
р. Короча (1,5 км выше г. Шебекино)
6,08–11,2
476–654
2,0 - 1,8
2,6
-
не опр. - -
7
р. Короча (0,2 км выше г. Шебекино)
6,72–12,0
497–661
1,5 - 1,4 - -
не опр.
1,0
-
8
р. Оскол (3,5 км выше г. Старый Оскол)
5,44–13,0
435–514
1,4 - -
1,6 - - - -
9
р. Оскол (7 км ниже г. Старый Оскол)
6,08–12,3
480–559
2,0 - -
6,4
1,4
1,9
1,0
-
10
р. Оскол (25 км ниже г. Старый Оскол)
6,69–12,0
441–581
1,8 - -
4,8
1,2
2,8
2,0
-
11
р. Оскол (8 км ниже п. Волоконовка)
7,84–11,4
499–648
1,4 - -
6,5 - 1,5 - 1,0
12
р. Осколец (0,7 км выше г. Губкин)
6,56–12,5
577–633
- - -
2,1 - 1,8 - -
13
р. Осколец (9 км ниже г. Губкин)
6,72–12,1
598–660
1,2 - -
3,9
1,1 - 1,5
-
14
р. Осколец (1,3 км выше устья)
5,44–13,0
441–659
1,9 - -
3,4 - 1,8 - -
15
р. Тихая Сосна (1 км выше г. Алексеевка)
7,72–13,0
604–702
1,4 - 1,0
4,6
-
не опр.
2,3
-
16
р. Тихая Сосна (0,5 км ниже г. Алексеевка)
7,52–12,0
618–714
1,4 - -
3,5
-
не опр.
2,5
1,6
17
р. Ворскла (с. Казинка, у моста)
6,56–12,8
534–819
1,6 - -
1,4
-
не опр. - 1,4
18
Белгородское водохранилище (6 км ниже
г. Белгород)
7,52–13,6
619–784
2,2 1,2 1,1 5,2 1,5 3,1
-
-
19
Белгородское водохранилище (21 км
ниже г. Белгород)
6,56-11,7
561-730
2,3 1,1
-
4,0 1,3 2,0
-
-
Таблица 5
Качество воды в поверхностных водных объектах Белгородской области в 2009 г., доли ПДК
процессов, требующих освещенности (первичное продуцирование,
фотолиз). Прозрачность измеряется в сантиметрах.
4. Цветность. Цветность воды обусловливается содержанием ор-
ганических окрашенных соединений. Вещества, определяющие окраску воды, поступают в воду вследствие выветривания горных пород,
внутриводоемных продукционных процессов, с подземным стоком, из
антропогенных источников. Высокая цветность снижает органолептические свойства воды, уменьшает содержание растворенного кислорода. Цветность измеряется в градусах.
5. Содержание взвешенных веществ. Источниками взвешенных
веществ могут служить процессы эрозии почв и горных пород, взмучивание донных отложений, продукты метаболизма и разложения гидробионтов, продукты химических реакций и антропогенные источники. Взвешенные вещества влияют на глубину проникновения солнечного света, ухудшают жизнедеятельность гидробионтов, приводят к
заиливанию водных объектов, вызывая их экологическое старение (эвтрофирование). Содержание взвешенных веществ измеряется в г/м
(мг/л).
6. Бактериологические показатели характеризуют загрязненность
воды патогенными микроорганизмами. К числу важнейших бактериологических показателей относят:
коли-индекс – количество кишечных палочек в одном литре воды;
коли-титр – количество воды в миллилитрах, в котором может
быть обнаружена одна кишечная палочка;
численность лактозоположительных кишечных палочек;
численность колифагов.
7. Гидробиологические показатели дают возможность оценить ка-
чество воды по животному населению и растительности водоемов.
Изменение видового состава водных экосистем может происходить
при столь слабом загрязнении водных объектов, которое не обнаруживается никакими другими методами. Поэтому гидробиологические
показатели являются наиболее чувствительными. Существует несколько подходов к гидробиологической оценке качества воды:
– оценка качества воды по уровню сапробности. Сапробность – это
степень насыщения воды органическими веществами. В соответствии
подходом водные объекты (или их участки) в зависимости от содержания органических веществ подразделяют на полисапробные, мезосапробные и олигосапробные. Наиболее загрязненными являются полисапробные водные объекты. Каждому уровню сапробности соответствует свой набор индикаторных организмов-сапро-бионтов. На основе
индикаторной значимости организмов и их количества вычисляют ин-
3
27
28
декс сапробности, по которому определяется уровень сапробности;
– оценка качества воды по видовому разнообразию организмов. С
увеличением степени загрязненности водных объектов видовое разнообразие, как правило, снижается. Поэтому изменение видового разнообразия является показателем изменения качества воды. Оценку видового разнообразия осуществляют на основе индексов разнообразия
(индексы Маргалефа, Шеннона и др.);
– оценка качества воды по функциональным характеристикам водного объекта. В этом случае о качестве воды судят по величине первичной продукции, интенсивности деструкции и некоторым другим
показателям.
Физические, бактериологические и гидробиологические показатели относят к общим показателям качества воды. Химические показатели могут быть общими и специфическими.
К числу общих химических показателей качества воды относят:
– растворенный кислород. Основными источниками поступления
кислорода в водные объекты является газообмен с атмосферой (атмосферная реаэрация), фотосинтез, а также дождевые и талые воды, которые, как правило, перенасыщены кислородом. Окислительные реакции являются основными источниками энергии для большинства гидробионтов. Основными потребителями растворенного кислорода являются процессы дыхания гибробионтов и окисления органических
веществ. Низкое содержание растворенного кислорода (анаэробные
условия) сказывается на всем комплексе биохимических и экологических процессов в водном объекте;
– химическое потребление кислорода (ХПК). ХПК определяется как
количество кислорода, необходимого для химического окисления содержащихся в единице объема воды органических и минеральных веществ. При определении ХПК в воду добавляется окислитель – бихромат калия. Величина ХПК позволяет судить о загрязненности воды
окисляемыми веществами, но не дает информации о составе загрязнения. Поэтому ХПК относят к обобщенным показателям;
– биохимическое потребление кислорода (БПК). БПК определяется
как количество кислорода, затрачиваемое на биохимическое окисление
содержащихся в единице объема воды органических веществ за определенный период времени. В России на практике БПК оценивают за
пять суток (БПК5) и двадцать суток (БПК20). БПК обычно трактуют как
полное БПК (БПК
), признаком которого является начало процессов
полн
нитрификации в пробе воды. БПК также относится к обобщенным показателям, поскольку оно служит оценкой общего загрязнения воды
легкоокисляемыми органическими веществами;
29
– водородный показатель (рН). В природных водах концентрация
ионов водорода зависит, главным образом, от соотношения концентраций угольной кислоты и ее ионов. Источниками содержания ионов
водорода в воде являются также гуминовые кислоты, присутствующие
в кислых почвах и, особенно, в болотных водах, гидролиз солей тяжелых металлов. От рН зависит развитие водных растений, характер протекания продукционных процессов;
– азот. Азот может находиться в природных водах в виде свободных молекул N2 и разнообразных соединений в растворенном, коллоидном или взвешенном состоянии. В общем азоте природных вод принято выделять органическую и минеральную формы. Основными источниками поступления азота являются внутриводоемные процессы,
газообмен с атмосферой, атмосферные осадки и антропогенные источники. Различные формы азота могут переходить одна в другую в процессе круговорота азота. Азот относится к числу важнейших лимитирующих биогенных элементов. Высокое содержание азота ускоряет
процессы эвтрофирования водных объектов;
– фосфор. Фосфор в свободном состоянии в естественных условиях
не встречается. В природных водах фосфор находится в виде органических и неорганических соединений. Основная масса фосфора находится во взвешенном состоянии. Соединения фосфора поступают в
воду в результате внутриводоемных процессов, выветривания и растворения горных пород, обмена с донными отложениями и из антропогенных источников. На содержание различных форм фосфора оказывают влияние процессы его круговорота. В отличие от азота круговорот фосфора несбалансирован, что определяет его более низкое содержание в воде. Поэтому фосфор наиболее часто оказывается тем лимитирующим биогенным элементом, содержание которого определяет
характер продукционных процессов в водных объектах;
– минеральный состав. Минеральный состав определяется по суммарному содержанию семи главных ионов: К+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl-,
SO
2-
, HCO
4
-
. Основными источниками повышения минерализации
3
являются грунтовые и сточные воды. С точки зрения воздействия на
человека и гидробионты неблагоприятными являются как высокие, так
и чрезмерно низкие показатели минерализации воды.
К наиболее часто встречающимся специфическим показателям ка-
чества воды относят:
– фенолы. Содержание фенолов в воде, наряду с поступлением из
антропогенных источников, может определяться метаболизмом гидробионтов и биохимической трансформацией органических веществ.
Источником поступления фенолов являются гуминовые вещества, об-
30
разующиеся в почвах и торфяниках. Фенолы оказывают токсическое
воздействие на гидробионты и ухудшают органолептические свойства
воды;
– нефтепродукты. К нефтепродуктам относятся топлива, масла,
битумы и некоторые другие продукты, представляющие собой смесь
углеводородов различных классов. Источниками поступления нефтепродуктов являются утечки при их добыче, переработке и транспортировке, а также сточные воды. Незначительное количество нефтепродуктов может выделяться в результате внутриводоемных процессов.
Входящие в состав нефтепродуктов углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на живые организмы, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы;
– ПАВ и СПАВ. К поверхностно-активным веществам (ПАВ) относят органические вещества, обладающие резко выраженной способностью к адсорбции на поверхности раздела "воздух-жидкость". В подавляющем большинстве попадающие в воду поверхностно-активные
вещества являются синтетическими (СПАВ). СПАВ оказывают токсическое воздействие на гидробионты и человека, ухудшают газообмен
водного объекта с атмосферой, снижают интенсивность внутриводоемных процессов, ухудшают органолептические свойства воды. СПАВ
относятся к медленно разлагающимся веществам;
– пестициды. Под пестицидами понимают большую группу искусственных хлорорганических и фосфорорганических веществ, применяемых для борьбы с сорняками, насекомыми и грызунами. Основным
источников их поступления является поверхностный и дренажный
сток с сельскохозяйственных территорий. Пестициды обладают токсическим, мутагенным и кумулятивным действием, разрушаются медленно;
– тяжелые металлы. К числу наиболее распространенных тяжелых металлов относятся свинец, медь, цинк. Тяжелые металлы обладают мутагенным и токсическим действием, резко снижают интенсивность биохимических процессов в водных объектах.
Химические показатели измеряются в г/м3, мг/дм
3
(мг/л).
1.10. Биоиндикация в оценке состояния водной экосистемы
Водная экосистема понимается нами как единство среды и обитающей в ней биоты. Водная экосистема формируется под действием и
в результате процессов, протекающих на бассейне водосбора и на протяжении всего русла реки. Химический анализ, поэлементно оценивая
среду обитания, лишь косвенно может указывать факторы, оказываю-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]