5. Экстракция. Взаимодействие воды с несмешивающимся с ней растворителем – экстрагентом, в кот примеси растворяются лучше чем в воде. В результате отчистки образуется экстракт, содержащий загрязнения и рафинат – отчищенная вода. Как экстрагент используют органические кислоты, эфиры и спирты. Применяется метод для удаления из воды фенолов, органических кислот и ионов ценных металлов с концентрацией больше 3гр/л, т.к при малых количествах адсорбция эффективнее

6. Десорбция, дегазация и дезодорация. Процесс отчистки воды от летучих примесей, таких как сероводород, аммиак, углекислый газ и др. Этим методы проводятся за счет продувки воздухом или инертным газом. Дезодорация используется для отчистки дурнопахнущих сточных вод, для этого используют хлорирование, озонирование и обработку дымовыми газами. Дегазацию используют для удаления из сточных вод газов, вызывающих коррозию (CO₂,H₂S, SO₂ )для этого через воду пропускают пар или нагревают её до температуры кипения

1. Электрохимические методы отчистки – основаны на пропускании через сточные воды постоянного тока, поэтому это их главный недостаток это большой расход электроэнергии

   1. Анодное окисление, катодное восстановление. Анод подключают к положительному полюсу источника тока и на нем разряжаются все ионы из воды. Катод подключают к отрицательному полюсу источника тока и на нем восстанавливаются положительные ионы.

   2. Электрокоагуляция. Основана на использовании алюминиевых или железных анодов, кот при электролизе растворяются и их ионы в воде образуют хлопья гидроксидов, кот оседают и захватывают загрязнение. «+» по сравнению с обычной коагуляцией - меньшее количество шлама.

   3. Электрофлотация. Отчистка происходит при помощи пузырьков водорода и кислорода, образующихся при электролизе воды.

   4. Электродиализ. Разделение примесей воды с помощью ЭДС, создаваемой с двух сторон мембраны. (рис 1)Постепенно концентрация примесей в средней камере уменьшается и вода таким образом отчищается

2. Химические методы отчистки воды.

   1. Нейтрализация. Условно нейтральными считаются сточные воды с 6,5<pH<8,5. Её производят с помощью смешения кислых и щелочных сточных вод, адсорбцией кислых газов щелочными водами или фильтрованием через нейтрализующие материалы.

   2. Отчистка окислением. Проводится с помощью использования сильных окислителей, таких как озон, хлор, пермангонат калия, пероксид водорода. Озонирование – для отчистки воды от цианидов, нефтепродуктов, пестицидов и обеззараживания.

   3. Отчистка восстановлением. Используется когда сточные воды содержат легковосстанавливаемые ионы металлов

   4. Удаление ионов в виде малорастворимых соединений.

Лекция 12

5. Биохимические методы отчистки

Применяют для отчистки биологических веществ. Используют микроорганизмы как источник питания. Сточные воды не должны содержать ядовитых веществ и солей тяжелых металлов. Микроорганизмы культивируют в активном иле или биопленке. Они состоят из живых организмов (бактерий и простейших) и твердого субстрата, к кот относятся отмершие водоросли. Бактерии окисляют загрязнения, а простейшие поглощают бактерии. Недостаток метода – образование большого количества биомассы, кот необх перерабатывать. Методы разделяют на аэробные, в кот использую группы организмов для жизнедеятельности кот необх кислород, и анаэробные, в кот отчистка идет без доступа кислорода и их используют для обезвреживания осадков сточных вод(метановая ферментация).

Биохимическое окисление проводят в:

1. В естественных условиях (на полях фильтрации, орошение или в биологических прудах)

2. В искусственно созданных условиях на биофильтрах(рис 1) в аэротенках и окситенках

Аэротенки и окситенки представляют из себя отстойники. В аэротенки подают воздух, а в окситенки кислород, кот способствуют перемешиванию активного ила и отчистке воды. Разрушение загрязнений происходит под действием ферментов микроорганизмов. Активаторами ферментого катализа явл ионы кальция, магния, марганца и витамины, а ингибиторами (тормозящими процесс) явл соли тяжелых металлов и антибиотики

Экологическое нормирование

Это разработка предельно допустимых норм содержания загрязняющих веществ в различных средах. Различают санитарно гигиенические нормативы, по кот оценивают воздействие загрязняющих веществ на человека и экологические нормативы, кот предъявляют требования к источникам вредного воздействия.

Санитарно – гигиенические нормативы

Основным из них явл ПДК (предельно допустимая концентрация) – это такая концентрация, при воздействии кот на организм человека не возникает заболеваний или изменений состояния здоровья выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций. Для воздуха ПДК 0,005-0,1 мг/м³, ПДК воды 0,1 – 1мг/л. Для установления величины ПДК проводят эксперименты на грызунах, на людях добровольцах (по рефлекторному воздействию веществ), наблюдают за здоровьем производственного контингента. Для новых веществ, по кот ПДК точно не установлено, устанавливают временный гигиенический норматив, кот называется ОБУВ (ориентировочный безопасный уровень воздействия)сроком на 2-3 года, но после предварительных исследований (в осн методами мат моделирования).

Гигиенические нормативы качества воздуха

ПДК атмосферных загрязнений имеет два вида: ПДК_СС -среднесуточная(устанавливает резорктивное действие на организм человека и предупреждает развитие мутагенных, концерагенных, общетоксических реагинтов загрязнение от кот зависит не ток от концентрации вещества, но и от длительности его вдыхания) и ПДК _мр -максимальное разовое (устанавливается для предупреждения рефлекторных реакций у человека при кратковременном (не более 20 минут) воздействии атмосферной примеси)

ПДК_мр >ПДК _cc

СO ПДК_МР = 5 мг/м³

СO ПДК_СС=3 мг/м³

Существуют различия ПДК воздуха рабочих зон, промышленных площадок, атмосферы воздуха курортных зон и мест для отдыха. ПДК _РЗ –рабочей зоны (такая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны кот при ежедневной работе (в теч 8 часов) и в теч всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний и отклонений в сост здоровья и не влияет на потомство. Рабочая зона – пространство, высотой до двух метров над уровнем площадки где находятся места постоянного или временного пребывания работающих

ПДК _ПР.ИЛ=0,3ПДК _РЗ

СO ПДК^РЗ _МР=20 мг/м³

СO ПДК^АТМ.В _МР=5 мг/м³

ПДК _{САН.КУР.ЗОН} =0,8 ПДК _АТМ.В

ПДК устанавливают классы опасности токсичных веществ:

1. Черезвычайно опасные вещества

ПДК _РЗ < 0,1 мг/м³

2. Высоко опасные вещества

0,1 мг/м³<ПДК _РЗ < 1 мг/м³

3. Малоопасные вещества

1 мг/м³<ПДК _РЗ < 10 мг/м³

4. Безвредные вещества

ПДК _РЗ >10 мг/м³

Первые нормативы для атмосферного воздуха были установлены в 1951 году для 10 веществ. Сейчас более 2к веществ.

ПДК_ВОДН- это такая концентрация вредного вещества, выше кот вода непригодна для водопользования соответствующего вида.

Виды водопользования:

1. Хозяйственно – питьевое

2. Культурно – бытовое

3. Рыбо – хозяйственное (самые жесткие нормативы)

Для воды изучают 3 показателя вредности.

1. Органо – лептический – изменяющий органо-лептические св-ва воды (привкус, запах)

2. Общесанитарный –влияет на скорость процессов самоочищения водоемов

3. Токсикологически – влияющий на организм человека и обитающих в воде животных.

За величину ПДК принимают самую низкую из этих трех концентраций. Так же к воде применяются требования по микробиологическим показателям, в ней должны отсутствовать бактерии и простейшие и допускается только присутствие микробов (не более 50 колоний в 1 мл). Установлено в 1939 году и в наст время используется более 2к нормативов.

Лекция 13

Санитарно-гигиенические нормативы качества почвы

пдк почвы - концентрация химического вещества в мг в пахатном слое почвы в килограммах, которая не должна вызывать отрицательного воздействия на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а так же на самоочищающую способность почвы.

Существует 4 разновидности ПДК почвы в зависимости от пути попадания вредных веществ к человеку:

1. ТВ — переход вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений.

2. Миграционный атмосферный - МА — характеризует переход вещества из почвы в воздух.

3. Миграционный водный — МВ — характеризует переход вещества из почвы в подземные грунтовые воды и источники.

4. ОС — характеризующий влияние вредного вещества на самоочищающую способность почв и микробиоценоз.

За пдк почв принимают наименьший из этих четырех показателей.

Экологические производственные нормативы качества.

Предъявляют требования к источникам вредного воздействия для ограничения их деятельности. К ним относят:

• предельно допустимый вырос в атмосферу (ПДВ в атмосферу)

• предельно допустимый сброс в водные объекты (ПДС в водные объекты)

это максимальное количество загрязняющих веществ, которые в единицу времени может быть выброшено в атмосферу или сброшено в водоем, не вызывая превышение им ПДК веществ и неблагоприятных экологических последствий. Их устанавливают для каждого вещества и каждого источника загрязнения. Проводят расчет по формулам или используют математическое моделирование, если источников несколько.

Исходными данными при разработке нормативов ПДВ являются:

1. рельефно-климатическая характеристика местности которой располагается источник выброса

2. техническая характеристика источника

3. фоновые концентрации загрязняющих веществ (т.е загрязнение атмосферы в населенном пункте, создаваемое другими источниками исключая данный) должно соблюдаться условие, что С+Сф <= ПДК.

Исходные данные при разработке нормативов ПДС:

1. категория водопользования

2. фоновые концентрации загрязняющих веществ

3. характеристики сточных вод.

ПДВ и ПДС устанавливают на 5 лет. Если эти значения не могут быть достигнуты, а предприятие нельзя закрыть, то устанавливаются сроком на 3 года временно согласованные выбросы (ВСВ) или временно согласованные сбросы (ВСС).

Вокруг предприятий, загрязняющих природную среду устанавливают санитарно-защитные зоны, размеры которых зависят от класса предприятия. Для наиболее экологически опасных (1й класс опасности — несколько километров, а менее опасных - 5й класс — десятки метров).

Санитарно-защитные зоны — зоны, засаженные лесом и отделяющие предприятия от жилой зоны.

Мониторинг окружающей среды

– долгосрочное наблюдение за состоянием окружающей природной среды, ее загрязнения и происходящими в ней природными явлениями, а так же оценка и прогноз состояния окружающей среды.

Виды мониторинга

по территориальному признаку различают локальный, региональный и глобальный или биосферный мониторинг.

1. локальный мониторинг проводят применительно к отдельным объектам, которые чаще всего подвержены интенсивным антропогенным воздействиям. Его цель — предупреждение выхода концентраций загрязняющих веществ за допустимый предел ПДК. Его разновидность — импактный мониторинг, который осуществляется в особо опасных местах — около предприятий, атомных электростанций, зонах действия вулканов итд.

2. региональный мониторинг — слежение за процессами и явлениями в пределах района, отличающегося от соседних по природным условиям.

3. Глобальный мониторинг проводится слежение за биосферными процессами — изменением климата, изменением озонового экрана. Его цели и объекты определяются в ходе международного сотрудничества.

Для оценки антропогенных изменений проводят фоновый мониторинг на станциях различного вида.

1. континентальные станции — расположены высоко в горах, выше одного километра над уровнем моря (выше слоя перемешивания воздуха). В радиусе 100 километра ничего нет. Они позволяют следить за загрязнением континента в целом.

2. Базовые станции мониторинга (фонового), которые располагают в горах, на островах, лесах, на расстоянии 50 километров нет никакого жилья. Они позволяют определить колебания атмосферных составляющих. На территории РФ 11 заповедников, где проводится мониторинг..

По используемым методам различают наземный, авиационный, космический мониторинг.

1. Наземный мониторинг проводится для наблюдений, которые не могут быть осуществлены другими методами и для уточнения данных полученных с космических или авиационных аппаратов.

2. Авиационный мониторинг используется для инвентаризации лесов, выявления площадей, пораженных пожарами, вредителями, промышленными загрязнениями.

3. Космический мониторинг позволяет быстро составить представление об изменениях в биосфере, изучается изменение границы тундры и лесотундры (что характеризует динамику глобального потепления, а так же состояние лесов, разливы нефти, очаги распространения вредителей.

Объекты экологического мониторинга — атмосферный воздух, морские и поверхностные воды, почвенный покров, растительный и животный мир.

Концентрации загрязнений определяются различными методами химического анализа.

Лекция 14

Мониторинг состояния природных вод

Проводят по химическим, микробиологическим показателям.

Пункты контроля располагают:

• Расположение городов и крупных поселков

• В местах сброса сточных вод крупными промышленными предприятиями

• В местах нереста ценных рыб

• В устьях рек

• В местах пересечения рекам государственных границ

Контроль загрязнения почв проводят на ключевых участках, расположенных вдоль преобладающих воздушных потоков. Пробы отбираются с различных глубин и для анализа направляются в лабораторию.

Методы переработки твердых отходов

Отходами производства и потребления называют остатки полуфабрикатов, которые образовались в процессе производства или потребления, а так же товары, утратившие свои потребительские свойства

Опасные отходы – это отходы, обладающие токсичностью, пожаро-взрывоопасностью, высокой радиационной активностью или содержит возбудители инфекционных болезней.

Отходы производства: 60% - шлак; 20% - металлы (черные, цветные); остальное - древесина, мусор, пластмасса, формовочные смеси

Отходы потребления (ТБО – твердые бытовые отходы) – изделия и материалы, утратившие свои потребительские свойства в результате физического и морального износа.

40%-упаковка; 30%-пищевые отходы; остальное – стекло, текстиль, металлы, керамика

На одного человека приходится 300кг в год

Способы переработки(обезвреживания) отходов

1. Утилизация с целью переработки

2. Складирование ТБО на полигонах и свалках

Достоинства: простота и дешевизна по сравнению с другими методами

Недостаток: расход больших площадей; отсутствие природоохранных сооружений(водоохранительных экранов, противооползневых устройств; потеря ценных компонентов ТБО

На полигон не принимают отходы пригодные к использованию как вторичные ресурсы (в частности метал), радиоактивные отходы и биологически опасные.

На полигонах идет разгрузка мусоровозов на рабочих картах, затем бульдозеры уплотняют мусор, создают слои высотой 0,5метра и изолируют их затем грунтом или песком высотой 2 метра. Срок действия полигонов – 20 лет, и после их закрытия поверхность рекультивируют (используют под лесопосадки, сады и огороды, зоны отдыха, под спортивные площадки)

3. Сжигание мусора на мусоросжигательном заводе (МСЗ)

Достоинства: надежное обезвреживание отходов; возможность использовать теплоту сгорания ТБО для получения электроэнергии и отопления зданий.

Недостатки: Основной источник выброса диоксинов, необходимость захоронения золы и шлаков, кот опасно использовать в строительстве.

Мусоросжигательный завод состоит из мусороприемника, печей сжигания различных конструкций, из кот горячие газы идут в теплообменник для получения пара и электроэнергии и очистные сооружения, составляющие 60% от стоимости завода (обычно это электрофильтры и каталитические дожигатели диоксинов)

4. Компостирование ТБО. Его основная цель – обеззараживание отходов в результате разогрева до 60-70 градусов и переработка в удобрения органической части ТБО микроорганизмами. Некомпостируемую часть сжигают. Его проводят в спец бассейнов и тоннелей в течении месяца при влажности 40-60%

Достоинства: получение ценного удобрения (до 70% гумуса)

Недостатки: в компосте содержится много тяжелых металлов

5. Обезвреживание и захоронение токсичных отходов

Проводят на спец полигонах. Состоит из 3х частей:

1. Завод по обезвреживанию токсичных отходов. (сжигание, обезвреживание)

2. Участок для захоронения отходов (спец подготовленная территория с котлованами из железобетона, в кот складируют отходы по классам опасности

3. Парк автомашин по транспортировке токсичных отходов