Якісний стан поверхневих вод.

1. Оцінка якості природних вод

2. Показники забруднення

З. Вплив забруднення на зміни якості води

4. Основні Джерела забруднення поверхневих вод

В питаннях збалансованого використання поверхневих вод значне місце) відведено в оцінці їх якісного стану. Вода, якість якої відповідає існуючим І вимогам може використовуватись у відповідних галузях природного господарства.

1. Оцінка якості природних вод.

Якість природної води визначається сукупністю її властивостей, зумовлених характером і концентрацією домішок, які знаходяться у воді у фазово-дисперсному стані. Домішки бувають органічними і неорганічними, що зумовлює методи їх усунення.

До другої групи домішок належать колоїдно-розчинні домішки і високомолекулярні органічні сполуки зі ступенем дисперсності 10"⁵ - 10" см. Високомолекулярні сполуки можуть утворювати не тільки колоїдні, а й істинні розчини. Проте їх віднесено до другої групи домішок, оскільки розмір їхніх частинок відповідає колоїдному ступеню дисперсності і за низкою властивостей розчини цих речовин подібні до колоїдних систем.

До домішок цієї групи належать мінеральні й органо-мінеральні часточки грунтів і порід, колоїдні сполуки заліза й гумус.

У складі гумусових речовин цієї групи розрізняють колоїдні сполуки гумінових кислот і фульвокислот, які надають воді кольоровості.

До третьої групи домішок належать молекулярно-розчинні речовини, розчинені органічні сполуки (продукти життєдіяльності гідробіонтів, феноли, істинні фульвокислоти). Розчинені гази, переважно кисень і вуглекислий газ, майже завжди є в природній воді. Розчинений кисень надходить із атмосферного повітря, а також утворюється внаслідок фотосинтезу водоростями органічних речовин (вуглеводів) з неорганічних (Н₃С0₃, Н₃0). Вміст 0₂ у воді зменшується через процеси окиснення органічних речовин і споживання його живими організмами під час дихання.

Різке зменшення вмісту 0₂ у воді порівняно з нормальним свідчить про її забруднення.

Розчинність кисню у воді залежить від температури й тиску .

До четвертої групи домішок належать речовини, які дисоціюють у воді на іони, із ступенем дисперсності менше 10‾⁷ см (солі, кислоти, луги, які зумовлюють мінералізацію, кислотність і лужність).

У природних водах переважають здебільшого сім основних іонів - Na⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺ і НСОз‾, S0₄²‾, Сl‾. Катіони: H⁺, NH₄⁺, Сu²⁺, Fе²⁺, Fe³⁺, Мn²⁺, А1³⁺ і ін. й аніони: ОН‾ , СO₃²‾, NO₂‾, NO₃‾, F‾, Вr‾, J‾, НРO₄²‾ НSO₄‾, НSiЮ₃‾, ВO₂‾,НS‾ та інші в природній воді трапляються у незначній кількості, проте їхній вплив на властивості і якість води іноді дуже великий.

Під час підрахунку потрібно враховувати вміст іонів, концентрація яких перевищує 0,01 мг - екв/л. Допустимі похибки наведені у розділі «Оцінка якості поливних вод».

Співвідношення вмісту окремих іонів у природній воді залежить від загального вмісту солей. За малої мінералізації води переважають катіони кальцію та аніони гідрокарбонатів. З підвищенням мінералізації вміст Na⁺, К⁺ ,

SO₄ ²‾, Сl у воді збільшується, а відносний вміст іонів Са²⁺ зменшується, оскільки СаС0₃ і СаS0₄ осідають через Їхню малу розчинність (розчинність СаС0₃ становить 0,013, СаS0₄ - 2,020г/л). Унаслідок кращої розчинності

МgС0₃, Мg80₄ іони Мg²⁺ можуть бути в більших концентраціях.

Сумарну концентрацію катіонів кальцію і магнію, виражену в мг • екв/л, називають загальною твердістю води. Загальна твердість - це сума карбонатної (тимчасової) і некарбонатної (постійної) твердості.

Карбонатна твердість зумовлена присутністю у воді здебільшого гідрокарбонатів кальцію і магнію, вона майже повністю усувається при кип'ятінні води. Гідрокарбонати при цьому розпадаються з утворенням вугільної кислоти; в осад випадає карбонат кальцію і гідроксид магнію.

Некарбонатна твердість зумовлена присутністю кальцієвих і магнієвих солей сірчаної, соляної та азотних кислот і при кип'ятінні не усувається.

Загальна лужність визначається сумою аніонів слабких кислот, які можуть реагувати із соляною і сірчаною кислотами.

Загальна лужність складається з бікарбонатної, карбонатної і гідратної лужності.

Показники забруднення вод

Ступінь забруднення вод може характеризуватися за окремими комплексними показниками.

До окремих показників належать:

- Концентрація забруднюючих речовин (С_п), тобто їх кількість в одиниці об'єму води, вимірюється в мг/л або г/м . одержану концентрацію порівнюють з граничнодопустимою концентрацією (ГДК) шкідливих речовин у водних | об'єктах, які встановлюють згідно з «Санітарними правилами і нормами охорони поверхневих вод від забруднення». Величини ГДК розроблені для 1345 речовин.

- Вміст розчиненого кисню у воді, визначений йодометричним методом. Результат визначення розчиненого кисню виражають у міліграмах 0₂ на 1 л і води. Вміст розчиненого кисню у воді залежить від атмосферного тиску,

температури, концентрації розчинених солей у ній. За вмістом розчиненого кисню здійснюють оцінку якості поверхневих вод, деяких стічних вод, оцінку та контроль роботи станцій біологічної очистки, дослідження корозійних властивостей води. Кисень зазвичай не визначають під час аналізу питних, підґрунтових і більшості стічних вод.

У поверхневих водах за нормального тиску можливий максимальний вміст розчиненого кисню при t = 0°С - 14,6 мг/л, при t= 18°С - 9,5 мл/л, а при t = 100°С-0. Допустимий вміст кисню в поверхневій воді повинен становити не менше 4 мг/л. При концентрації кисню менше 2 мг/л посилюється інтенсивність анаеробних процесів і настає кисневе голодування.

- Біохімічне споживання кисню (БСК), тобто кількість кисню, використаного за певний проміжок часу в процесі біохімічного окиснення органічних речовин, які містяться у досліджуваній воді.

Величина БСК₅ у поверхневій воді змінюється від 0,5 до 4,0 мг/л.

Існує декілька методів визначення БСК. Арбітражним аналізом поверхневих і стічних вод є визначення БСК стандартним методом розбавлення за різницею між вмістом кисню до і після інкубації при температурі 20°С без доступу повітря і світла. Термін інкубації -5,7 або 20 діб. Визначають БСК _повне, БСК₅, БСК₇ та БСК₂₀. БСК - один з головних показників органічного забруднення побутових стічних вод, а також стічних вод харчової промисловості.

Допустима величина БСК_П0ВН у воді господарсько-питного і культурно-побутового призначення не повинна перевищувати при t = 20°С відповідно 3,0 мг O₂/л і 6,0 мг O₂/л.

- Окиснюваність (окисність) - це кількість кисню, еквівалентна витраті окисника на окиснення забруднювачів. Залежно від окиснювача розрізняють окисність перманганатну і біхроматну.

- Перманганатну окисність визначають методом Кубеля. Метод полягає в окисненні речовин, присутніх у пробі води, розчином перманганату калію у сірчанокислому середовищі.

- Біхроматну окисність, яку ще називають хімічним споживанням кисню (ХСК), визначають методом окиснення біхроматом органічних речовин (і мінеральних відновлених сполук) при кип'ятінні у присутності сірчаної кислоти, яка становить 50% загальної суміші.

Окиснюваність розраховують у міліграмах кисню, еквівалентного витраті окиснювача на 1 л проби.

Величина ХСК у пунктах господарсько-питного і культурно-побутового призначення не повинна перевищувати відповідно 15,0 мг O₂/л і 30,0 мг O₂/л.

- Відношення БСК/ХСК може характеризувати стічні води з точки зору можливості їхнього природного очищення. Воно змінюється залежно від складу стічних вод. Для побутових вод це відношення становить 0,80-0,850, для стічних вод хімічної промисловості - 0,1-0,2.

- Органолептичні показники води (кольоровість, мутність, прозорість, запах, смак і присмак). Кольоровість води визначається за біхромат-кобальтовою шкалою або за допомогою колориметра фотоелектричного концентраційного (КФК-2).

Мутність залежить від наявності тонкодисперсних домішок у вигляді завислих частинок (піску, глини, мулу, водоростей). Визначається за допомогою КФК-2.

Прозорість води залежить від її кольоровості і мутності. Визначається висотою водяного стовпа (в см), через який можна прочитати стандартний шрифт. Допускається прозорість 20 см і 10 см для водних об'єктів господарсько-питного і культурно-побутового водокористування.

Запах води зумовлюють пахучі речовини, розчинені солі, органічні сполуки і продукти їхньої життєдіяльності, які потрапляють до неї природним шляхом й із стічними водами. Інтенсивність запаху води визначають за ГОСТ 3351-74 у балах від 0 до 5.

Смакові якості води зумовлені присутністю речовин природного походження або речовин, які потрапляють у воду внаслідок забруднення. Підземні води, що містять тільки неорганічні розчинені речовини, мають специфічний смак, спричинений наявністю сполук заліза, марганцю, натрію, калію, хлоридів й інших елементів. Визначають смак тільки питної води, описують його словесно. Розрізняють чотири основні види смаку: солоний, кислий, гіркий, солодкий. Усі інші смакові відчуття називають присмаками.

Гідробіологічні показники - фіто- та зоопланктон, зообентос, перифітон, вищі водні рослини, індекс сапробності. Індекс сапробності вказує на ступінь забруднення органічними речовинами, а також на наявність токсичних речовин, які впливають на водні організми.

Загальну кількість сапрофітних бактерій визначають при температурі вирощування +37°С (ГОСТ 1896-73). Цей показник характеризує пряме споживання бактеріями органічних речовин. Індикаторними показниками фекального забруднення є бактерії групи кишкової палички. Величина забруднення характеризується величиною колітитру, або колі-індексом (кількість кишкових паличок в 1 л води).

За ДСАНПіН «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарського питного водопостачання» кількість мікроорганізмів в 1 мм води не повинна перевищувати 100, а колі-індекс має становити не більше 3.

У стічних водах колі-титр часто менше 10"⁶, у чистих водоймах він не знижується менше одиниці.

На сьогодні немає загальноприйнятої оцінки санітарно-екологічного стану поверхневих вод, немає єдиної методики графічного зображення, яке давало б повне наочне уявлення щодо якості води і визначало б тенденції її зміни в часі. Оцінка якості вод за окремими показниками є не дуже об'єктивною і наочною. Повнішу картину щодо санітарного стану водойм можуть давати лише комплексні показники.

Принцип групової оцінки якості води водойм запропонував Драчев, який розподілив водойми на 5-6 категорій залежно від запитів учасників ВГК.

Водночас інші автори запропонували характеризувати стан води водойм трьома групами показників: 1) загальносанітарними та органолептичними; 2) токсичними і 3) санітарно-мікробіологічними. У кожній групі ^виявляється критичний лімітуючий показник. Загальнолімітуючим вважають показник тієї групи, який є визначальним щодо категорії водоспоживання-водокористування.

Це метод є найбільш жорстким. Граничнодопустимі показники якості води за загально санітарними показниками порівняно з «Правилами» дещо модифіковані з урахуванням місцевих умов.

Комплексна оцінка якості поверхневих вод можлива за допомогою індексу якості води (ІЯВ) I_пр, який характеризує сукупність основних показників залежно від видів водокористування. Розроблені також способи побудови складових індексів: загально санітарного ІЗС і специфічних забруднень ІС і запропонований спосіб визначення відповідності числового значення індексу якісного стану водойми при використанні води для різних цілей).

Вимоги до якості природних вод можуть бути дуже різноманітними. Це залежить від цільового призначення вод, наприклад господарсько-питного, рибогосподарського, для охолодження паросилового господарства, технологічних цілей промисловості, заводнення нафтових пластів і ін.

Придатність води для різних потреб оцінюють за її фізичними, хімічними та біологічними показниками.

Найбільш вимогливими учасниками ВГК є господарсько-питне водопостачання, рибне господарство, харчова промисловість.

Вибір і оцінку якості джерел централізованого господарського-питного водопостачання мають здійснювати згідно з вимогами ГОСТ 17.1.03-77. «Правила вьібора и оценка качества источниковцентрализованого хозяйственно-питьевого водоснабжения» на підставі комплексної оцінки санітарного стану місця розміщення водозбірних споруд і прилеглої території для підземних джерел, а також вище і нижче водозабору для поверхневих джерел, якості води джерел з урахуванням вимог ДСАНПіН «Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарського питного водопостачання».

Господарсько-побутове водопостачання і рибне господарство. Основні вимоги господарсько-побутового водопостачання і рибного господарства наведені в таблиці.

Сільськогосподарське водоспоживання. Вода, призначена для напування сільськогосподарських тварин (і птиці також), повинна відповідати вимогам, які пред'являються до води для господарсько-питних цілей. Але для таких показників, як забарвлення, прозорість і запах, вимоги можуть бути дещо знижені. Бажана температура води повинна становити 8-15°С. Допустимий ступінь мінералізації визначається її смаковими якостями.

Зрошення водою, яка містить хлорид натрію, сульфат натрію та магнію, призводить до засолення грунту. Воду,що містить помірну кількість сульфату кальцію і карбонату магнію, можна використовувати для зрошення.