Мониторинг атмосферного воздуха

Экологический мониторинг – это комплексная система регулярных и целенаправленных наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния биосферы или её отдельных компонентов под влиянием антропогенных воздействий, основанная на аналитическом контроле загрязнений на всём обследуемом пространстве.

Основные задачи экологического мониторинга – это обнаружение в экосистемах изменений антропогенного характера, оценка и прогноз этих изменений.

Основные цели экологического мониторинга состоят в том, чтобы на основании полученной информации:

Ø оценить показатели состояния и функциональной целостности экосистем и среды обитания человека;

Ø выявить причины изменения этих показателей и оценить последствия таких изменений, а также определить корректирующие меры, если это необходимо;

Ø создать предпосылки для исправления негативных ситуаций до того, как будет нанесён ущерб.

Экологические мониторинги окружающей среды могут разрабатываться на разных уровнях, напр., на уровне промышленного объекта, на уровне города, района, области, региона. Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при её движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга (от отдельного промышленного объекта к региону) определяется с помощью понятия информационного портрета экологической обстановки.

 

 

Тема 4: «Физические загрязнения окружающей природной среды»

 

План лекции:

1. Понятие шума – причины и следствия.

2. Понятие о нормировании, борьба с шумом, понятие о расчетах.

3. Электромагнитные излучения, способы борьбы, понятия о расчетах.

4. Тепловое и радиационное загрязнение ОС.

 

Физическим загрязнением называют загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, световых, температур­ных, электромагнитных, и т.п.

Шум – это совокупность апериодических звуков различной интен­сивности и частоты. С физиологической точки зрения шум – это всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. Шум воспринимается человеком как неприятно действующее беспорядочное сочетание звуков, которые являются следствием колебания частиц воздуха механического (вибрация упругих эле­ментов и машин) или аэродинамического (обтекание воздухом или газом тел с большой скоростью) происхождения. Звуки характеризуются частотой колебаний f (Гц), интенсивностью I (Н/(м-с)] и давлением Р (Па). Практически плохо слышимые звуки имеют частоту более 10 000 Гц. Поэтому безопасный (допустимый) уровень шума нормируется в диапазоне 20 – 10 000 Гц, который разбива­ется на 9 октав или октавных полос. Октава – это участок частотного диапазона, у которого частота нижней границы f₁ в 2 раза меньше частоты верхней границы f₂, т. с. f₂ = 2f₁. На практике вместо верхней и нижней границы октавы пользуются ее среднегеометрической частотой . Допустимые уровни звука нормируются в октавах со среднегеометрическими частота­ми 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц. Создаваемые в этом диапазоне звуки называются шумовым спектром.

Окружающие нас шумы имеют разный уровень звука: разговорная речь – 50...60 дБА, автоси­рена – 100 дБА, шум двигателя легкового автомобиля – 80 дБА, гром­кая музыка – 70 дБА, шум в обычной квартире – 30...40 дБА.

По спектральному составу, в зависимости от преобладания звуко­вой энергии в соответствующем диапазоне частот различают низко- (до 350 Гц), средне- (до 800 Гц) и высокочастотные (более 800 Гц) шумы, по временным характеристикам – постоянные и непостоянные (колеблющиеся, прерывистые и импуль­сные), по длительности действия – продолжительные (изменение за смену уровня не более чем на 5 дБА) и кратковремен­ные (более 5 дБА), по спектру – широкополосные (непрерывный спектр более 1 ок­тавы) и тональные (превышение звука в одной октаве на 10 дБА и более). Наиболее неблагоприятные – тональные, средне- и вы­сокочастотные, а также непостоянные (кратковременные) шумы.

Звуковая волна переносит кинетическую энергию, средний поток которой за единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению распространения волны, на­зывается интенсивностью или силой звука I (Вт/м²). Звуко­вое давление – это переменная составляющая Р давления и среде, в которой создано звуковое поле. Между силой звука и звуковым давлением существует зависимость

где V – мгновенная скорость колебаний звуковой волны, м/с.

Так как разница между порогом слышимости и болевым порогом очень велика, то, чтобы при расчетах не пользоваться большими числами, было предложено вместо абсолютных значе­ний использовать относительные логарифмические уровни интенсивности звука и звукового давления в белах (Б)

где I, I_o – интенсивность звука соответственно в данной точке и пороговая; Р, Р_о – звуковое давление соответственно в длиной точке и пороговое.

Сильный шум является для человека физическим наркотиком. Женщины менее устойчивы к сильному шуму, который быстрее приводит их к неврастении. А слабые бытовые шумы в доме, обусловленные плохой звукоизоляцией квартир, разрушительнее действует на нервную систему мужчин.

Как показали исследования, неслышимые звуки так­же могут оказать вредное воздействие на здоровье че­ловека. Так, инфразвуки особое влияние оказывают на психическую сферу человека: поражаются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настрое­ние, появляется ощущение ужаса, растерянности, тре­воги, испуга, страха... По мнению ученых, именно ин­фразвуками, неслышно проникающими сквозь самые толстые стены, вызываются многие нервные болезни жителей крупных городов.

Ультразвуки, занимающие заметное место в гамме производственных шумов, также опасны. Механизм их действия на живые организмы крайне многообразен. Особенно сильно их отрицательному воздействию под­вержены клетки нервной системы.

По физической природе шумы могут иметь следую­щее происхождение:

Ø механическое, связанное с работой машин и обо­рудования, вследствие ударов в сочленениях, виб­рации роторов и т.п.;

Ø аэродинамическое, вызванное колебаниями в га­зах;

Ø гидравлическое, связанное с колебаниями давле­ния и гидроударами в жидкостях;

Ø электромагнитное, вызванное колебаниями эле­ментов электромеханических устройств под дей­ствием переменного электромагнитного поля или электрических разрядов.

Основными источниками шума являются все виды транспорта (и прежде всего авто- и железнодорожный), промышленные предприятия и бытовое оборудование (включая звуковую аппаратуру).

Шум порядка 90 – 100 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, язвенную болезнь, сердечно-сосудистые заболевания, заболевания щитовидной железы. Дли­тельное воздействие очень сильного шума (более 110 дБ) приводит к агрессивному состоянию («шумовому» опьянению), разрушению тканей тела, обострению хро­нических заболеваний и снижению продолжительности жизни. Шумовое загрязнение отрица­тельно воздействует на организм человека, вызывая по­вышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, раз­витие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8 – 12 лет.

Несмотря на то, что шум наносит ощутимый вред здоровью человека, но и абсолютная тишина пугает и угнетает его. Так, сотрудники одного конструкторско­го бюро, имевшего прекрасную звукоизоляцию, уже через неделю стали жаловаться на невозможность работы в условиях гнетущей тишины. Они нервничали, теряли работоспособность, впадали в депрессию. И, наоборот, звуки определенной силы и тональности стимулируют процессы мышления, повышают настроение, излечи­вают от ряда заболеваний.

Однако жесткие ритмы нельзя слушать более часа, так как ритм у такой музыки часто бывает 200 – 250 ударов в минуту, а сердце у нас бьется с частотой 60 – 80 ударов в минуту. Жесткие ритмы действуют на че­ловека как шаманские бубны, вводят при длительном прослушивании в состояние медитации. Увлечение жесткими ритмами часто приводит к язве желудка, расстройству психики, разбалансировке организма.

Организм чувствительнее всего к ритмическим зву­кам в диапазоне частот 1,2 – 4 Гц. Современная музыка основана чаще всего на частотах 1 – 1,2 Гц. Последняя, является частотой сердечных сокращений спокойного здорового человека.

Шум обладает кумулятивным эффектом, то есть аку­стическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на то, что со временем развивается привычка к шуму, физиолого-биохимическая адап­тация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, несмот­ря на то, что человек к нему привык и как бы его не замечает.

Шум стал бедствием современного мира и, по мнению ряда ученых, самым нежелательным продуктом техни­ческой цивилизации. По воздействию на организм он иногда даже более вреден, чем химическое загрязнение.

Санитарные нормы устанавливают предельно допус­тимые уровни (ПДУ) звука (звукового давления) для различных зон и в разное время суток. При этом для тонального постоянного шума используются допусти­мые уровни в конкретной октаве. Для непостоянного шума введены эквивалентный и максимальный уров­ни. Эквивалентный уровень L_экв определяется из условия равенства энергии условного (эквивалентного) постоян­ного широкополосного шума, имеющего то же средне­квадратичное звуковое давление, что и реальный непо­стоянный шум:

где t_i – относительное время действия шума, %;

L_i – уровень шума, дБА.

Для непостоянного шума нор­мируется эквивалентный и максимальный уровни од­новременно. Эти уровни по нормам 1996 г. вблизи магистральных улиц (на расстоянии 2 м от них), допускается при­нимать на 10 дБА выше приведенных, нормируемых. Шум от конкретных единиц согласно стандарту, измеряется на расстоянии 7,5 м от осевой линии движения. На этом расстоянии уровни шума от единичных легковых и грузопассажирских автомобилей должны быть не бо­лее, 77 дБА, автобусов – 83 дБА, грузовых – 84 дБА, самых тяжелых мотоциклов – 85 дБА.

Основным методом борьбы с шумом является улуч­шение конструкции машин, более жесткие технологи­ческие требования, особенно:

Ø уменьшение дисбаланса роторов;

Ø установка глушителей;

Ø переход на электротягу;

Ø улучшение стыковки рельсов (для рельсового транс­порта), установка амортизирующих прокладок, гребнесмазывателей и др.

Очень важно уменьшить мощность шумовых источ­ников за счет оптимального размещения предприятий, создания объездов, развязок – на основе шумовых карт. Не менее важны градостроительные мероприятия: вдоль транспортных магистралей необходимо уменьшать остекление домов, применять раздельные оконные пе­реплеты, увеличивать плотность естественных экранов. Так, посадка кустарника высотой 1,5 м между дорогой и многоэтажным зданием (на расстоянии 10 м от того и другого) в Нью-Йорке позволила уменьшить шум на 10 дБА на верхних этажах. Два ряда среднерослых дере­вьев, высаженных на расстоянии 50 м от здания, умень­шают шум примерно на 20 дБА.

Расче­ты проводят вначале для единичного типового (пасса­жирского, грузового, маневрового) поезда длиной l, м, при скорости V, м/с, на расстоянии r, м. Подсчитывается шумовая характеристика поезда:

где А – характеристика конструктивного совершенства локомотива и вагонов (сейчас принимают 63 дБА);

В – коэффициент, зависящий от динамических сил взаимодействия в системе «колесо-рельс» (неровностей колеса и рельса, состояния пути, упругих свойств подрельсового основания, скорости движения и т.п.), принимаем равным 25.

По этой величине определяют максимальный уровень шума, затем эквивалентный (определяется отнесением общей звуковой энергии ко времени Т = 8 ч = 28800 с) и суммарный эквивалентный уровень шума, который сравнивается с нормативным.

Электромагнитное загрязнение возникает тогда, когда изменяется электромагнитное состояние среды. Оно в основном зависит от совокупности электромагнитных волн, длина которых варьирует от 10^-14 м до многих километров. Все вместе они составляют электромагнит­ный спектр. По длине волн различают гамма- и рентге­новские лучи, ультрафиолетовые излучения, видимый свет, инфракрасное, микроволновое и радиоизлучение.

Электромагнитные поля (ЭМП) классифицируя по их происхож­дению можно разделить на две группы.

1. К природным источникам относятся: электромаг­нитное поле Земли, космические источники радиоволн (Солнце и другие звезды), процессы, происходящие в атмосфере Земли (молнии, колебания в ионосфере). Человек также является источником слабого электро­магнитного поля.

2. К искусственным источникам, которые делятся на две группы, относятся:

Ø устройства специально созданные для излучения электромагнитной энергии (радио и телевизион­ные вещательные станции, радиолокационные ус­тановки, физиотерапевтические приборы, систе­мы радиосвязи и т. п.);

Ø устройства, не предназначенные для излучения электромагнитной энергии в пространство (линииэлектропередач и трансформаторные подстанции, бытовая и организационная техника и т. п.)

Жители крупных городов буквально пронизаны в электромагнитными полями, источники которых мо­гут быть самыми разными. Проис­ходит это и днем, и ночью. Но кроме радиоволн есть и множество других источников электромагнитного излучения – электро­проводка, телевизоры, компьютеры, мобильные теле­фоны, рекламные щиты, высоковольтные линии электропередач, осветительные приборы и т.д. Причем воздействию этих полей подвержено практически все население, из которого лишь для 30 % оно связано с профессиональной деятельностью.

Электромагнитные поля обладают очень высокой биологической активностью. Понятно, что неприятно­стей приходится ждать, когда источник излучения воз­действует на человека долго. Но, наверное, не многие знают, что важна еще и частота. Сравнительно безобидны волны сверхвысокой частоты, но их бытовые приборы, как правило, не излучают. А вот короткими, средними и длинными волнами в современной кварти­ре заполнено все пространство, они легко проникают через препятствия.

Наиболее уязвимы для электромагнитных полей нервная, иммунная и половая системы. Причем вредное воздействие, подобно радиации, с годами накаплива­ется. По крайней мере, эксперименты на животных показали, что при длительном контакте с интенсив­ным источником электромагнитного излучения возни­кают серьезные заболевания центральной нервной сис­темы, лейкозы, опухоли мозга, гормональные наруше­ния. Электромагнитные волны даже низкой интенсивно­сти нарушают «общение» между клетками мозга – ней­ронами. Давно замечено, например, что люди, живу­щие вблизи высоковольтных линий электропередач и ретрансляторов, часто жалуются на раздражительность, нетерпеливость. У некоторых появляется чувство внут­ренней напряженности, суетливость. Нарушаются вни­мание и память. Возникают жалобы на бессонницу и быструю утомляемость, снижается иммунитет, тяже­лее протекают инфекционные заболевания. В крови увеличивается содержание адреналина, интенсивнее свертывается кровь – а это прямой путь к инсультам и инфарктам.

В принципе любое ЭМП характеризуется векторами напряженности электрического Е и магнитного Н по­лей. Однако для различных вариантов ЭМП степень их влияния на биологические объекты может быть раз­ной. При одновременном воздействии нескольких источников напряженность поля определяется как среднеквадратичное от всех источников, умноженное на их число, а плотность потоков суммируют:

Напряженность электрического поля Е (кВ/м) состав­ляет 0,5 (внутри жилых зданий), 1 (на территории жи­лой застройки), 5 (в ненаселенной местности, часто по­сещаемой людьми), 20 (в труднодоступной местности) принимается в качестве ПДУ для ЭМП воздушных ли­ний электропередач переменного тока промышленной частоты. При этом для всех случаев при Е >1 должны быть приняты меры, исключающие воздействие разря­дов и токов стекания на человека.

Величины ПДУ определяют по величине опасного уровня плотности наведенных в теле человека токов – 10 мА/м². Именно так установлены приведенные выше значения Е. Напряженность магнитного поля Н, опас­ная для здоровья, определена в 4 кА/м. Интенсивность ЭМП в диапазоне частот 300 МГц – 300 ГГц характе­ризуется плотностью потока энергии I (Вт/м²).

Основной мерой защиты от ЭМП является соблюдение нормативов времени пребывания работников и нормативов санитарно-защитных зон (СЗЗ) в зоне высоковольтных линий (ВЛ) и подобных источников. Например, в зоне с на­пряженностью 10 кВ/м разрешается находится не бо­лее 3 часов, а при 20 кВ/м – не более 10 минут в день. СЗЗ устанавливаются в виде расстояния от про­екции на землю крайних фазовых проводов для на­пряжения ВЛ: для 1150 кВ – 300 м; 110 кВ – 20; до 20 кВ – 10 м. Причем допускается уменьшение этих расстояний для сельской местности и самых высоких напряжений почти в 6 раз при условии ограничения времени пребывания и других специальных мер.

Предельно допустимые уровни ЭМП достаточно под­робно разработаны в санитарных нормах и правилах и постоянно корректируются. Причем эти нормативы, как правило, существенно различны для жилых застроек (ПДУ₃) и жилых помещений (ПДУ_Ж):

при НЧ ПДУ₃ = 20 В/м, ПДУ_Ж не ограничено;

ВЧ ПДУ₃= 4 В/м, ПДУ_Ж =0,4 В/м;

УВЧ, СВЧ (непрерывно), ПДУ₃ = 5 мкВт/м²,

ПДУ_Ж = 2 мкВт/м²;

УВЧ, СВЧ (импульсно), ПДУ₃ = 10...140 мкВт/м² (время ограничено).

Таким образом, основными мерами защиты от ЭМП являются нормативы по рас­стоянию, времени пребывания и, в некоторых случа­ях, – экраны. Но, к сожалению, до сих пор не разра­ботаны не только меры экономического стимулирова­ния снижения электромагнитного загрязнения среды (впрочем, как и загрязнения шумового), но и научно обоснованные пределы воздействия ЭМП для достаточ­но распространенных в быту и промышленности при­боров и аппаратов.

Следует отметить, что влияние ЭМП на живые орга­низмы изучено недостаточно. Особенно это касается ЭМП радиочастотного диапазона и его влияния на человека. Многие из вышеописанных следствий воздей­ствия ЭМП на здоровье людей (в том числе рост злока­чественных новообразований у детей вблизи ВЭЛ) ряд ученых объясняют нарушением информационно-управленческих процессов в организмах, вызывающих пере­распределение энергии, запуск хранящихся в организ­ме программ и т.д. – информационным воздействием. Эта гипотеза не отрицает и возможного теплового воз­действия на клетки (термогенный эффект), с которым многие связывают появляющуюся головную боль, раз­дражительность, сонливость, ослабление памяти и хро­нические поражения (у мужчин – снижение тестосте­рона в крови, импотенция, у женщин – токсикозы бе­ременности, патология родов).

Но многие все-таки находятся в потенциальной группе риска. Прежде всего – это пользователи ПК. Ведь ни с одним прибором, кроме телевизора, человек не проводит столько времени, как с компьютером. Так, мониторы не только являются источниками рентгеновского, ультрафиоле­тового, инфракрасного излучения, но и ЭМП в диапазоне частот до 300 МГц, а также электростатического поля. По обобщенным данным бюро трудовой статистики США, у работающих за мониторами от 2 до 6 часов в сутки нарушения центральной нервной системы происходят в 4,6 раза чаще, чем в контрольных группах, сердечно­сосудистые заболевания – в 2 раза и т. п. В связи с этим за рубежом действуют жесткие нормативы, рег­ламентирующие правила пользования дисплеями (по излучению от них, времени работы и защите работаю­щих). В 1996 г. введены санитарные правила и нормы (СанПиН) 2.2.2.542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, ПЭВМ и организации работ».

Кроме того, в группе риска находятся пользователи сотовых телефонов. Сегодня ученые однозначно заяв­ляют, что ЭМИ радиотелефона, как и любого другого источника ЭМП, оказывают влияние на здоровье чело­века, находящегося с ним в контакте. Область облуче­ния во время работы сотового телефона – головной мозг. Часто длина волн излучения незначительно превыша­ет линейные размеры головы человека. В этом случае может измениться биоэлектрическая активность раз­личных структур мозга с нарушением функции мозга. Имеются сведения о возможности опухолевого поражения мозга, причем сторона поражения коррелирует с местом приложения сотового телефона. Особому риску подвергаются люди, разговаривающие по сотовому те­лефону внутри автомашины, поскольку металлический корпус автомобиля служит резонатором и многократно усиливает дозу поглощенного излучения.

В то же время нельзя не отметить, что дозированное ЭМИ разных частей электромагнитного спектра исполь­зуется в медицине для диагностики и лечения ряда за­болеваний. Мы не представляем себе жизнь без рентге­новского и ультразвукового обследования, без аппара­тов «УВЧ», «КУФ» и пр.

Средняя облучаемость населения на тер­ритории России и стран СНГ в 1,7 раза больше глобальной из-за более высокого естественного и технозависимого фона и воздействия ряда техногенных источни­ков. По другим данным, соот­ношение между естественной фоновой и техногенной облучаемостью составляет 1: 2,5 (А.А. Быков, Н.В. Мурзин, 1997). Значительная радиационная нагрузка, помимо технических источников, обусловлена рассея­нием радионуклидов в результате ядерных взрывов и аварий, а также наличием плохо изолированных скоплений радиоактив­ных отходов, образовавшихся в то время, когда напря­женная ядерная гонка сочеталась с незнанием степени риска и с радиологической беспечностью.

Тепловое загрязнение является результатом повы­шения температуры среды, возникающее при отводе воды от систем охлаждения в водные объекты, при выбросе потоков дымовых газов или воздуха. Тепловое загрязнение водоемов приводит к последовательной смене видового состава биоценоза водорослей. Известны фак­ты, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на путях к нерестилищам.

Световое загрязнение создается при нарушении естественного режима освещенности в результате воздействия искусственных источников света, приводит к аномалиям в жизни животных и растений.

 

Тема 5: «Защита водных объектов от загрязнения»

План лекции:

1. Общие сведения о воде, ее свойствах, запасах и потребителях.

2. Основные требования к воде. Классификация водоемов.

3. Основные причины загрязнения вод и принципы борьбы с ними.

4. Очистка питьевых и сточных вод.

5. Нормирование сбросов. Понятия о расчетах.

 

Общие запасы воды на Земле составляют около 1,5∙10⁹ км³. Однако эти запасы воды распределены не равномерно, как по месту нахождения, так и по их солености. Площадь соленых вод составляет около 70 % поверхности Земли. Пресные воды (содержание соли 1 г/л) составляют около 6 % запасов. Но вся беда в том, что из пресных вод только около 3 % – легко доступны (реки, озера), а остальные это подземные воды и ледники. 22% объема пресных вод мира содержится в России (из низ 82 % находятся в озере Байкал). Из 15 крупнейших рек мира 4 текут по территории нашей страны. Водохозяйственный фонд РФ насчитывает около 2300 водохранилищ.

Водоемкость всегo человеческого хозяйства в ХХ столетии уве­личилась в 12 раз и достигла огромной величины: около 5 тыс. км³ в год. Это почти 11 % годового стока всех рек мира. На каждого жителя Российской Федерации в год приходится в среднем 30 тыс. м³ суммарного речного стока, 530 м³ суммар­ного водозабора и 90 – 95 м³ воды бытового водоснабжения (т.е. по 250 л в сутки). В крупных городах удельное недопотребление составляет 320 л/сут., в Москве – 400 л/сут. Средняя водообеспеченность населения у нас одна из самых высоких в мире

Около 70 % мирового недопотребления приходится на сельское хозяйство, 13 % – на промышленность, 10 % – на коммунально-бытовые нужды, 7 % – на собственные нужды водного хозяйства (гидроэнергетика, судоходство, рыбное хозяйство и др.).

Каковы же способы снижения расходов воды? Преж­де всего необходимо разделить воду для коммуналь­но-бытовых нужд и для промышленности. Вода питьевого качества не должна идти на технологические нужды – это слишком дорого и нецелесообразно! Специалисты США утверждают, что на питьевые нужды человеку в день необходимо около 1 л воды и это должна быть вода высокого качества (бутилированная). При разделении воды на питьевую и техническую резко снижается расход воды: Лондон 170 л, Париж 160 л, Брюсселя 85 л, Праги 345 л, а в Ростове-на-Дону – около 700 л, в США в среднем – около 135 л.

Структура потребления воды жителями США тако­ва. На питье и приготовление пищи – 5 % от потребля­емой человеком воды; 4,5 % – расход смывного бачка; ванна, душ – 34 %; мытье посуды – 6 %; стирка – 4 %; уборка – 3 %; прочее (включая полив лужайки, мойку машины и т. п.) – 3 %. С очевидными коррек­тивами это можно применить и к жителям благоустро­енных городов России. Для уменьшения расходов питьевой воды необходи­мо:

Ø установить на нее повышенный тариф для про­мышленных потребителей и оптимальный для на­селения. Установить водомеры и взимать плату за реальный расход, а не за пустую трубу;

Ø исключить утечки воды на магистральных трубо­проводах;

Ø снизить утечки в домах за счет совершенствова­ния арматуры и повышения культуры населения.

В системах городского водовода утечки воды доходят до 30%, а в некоторых городах и больше. В Ростове-на-Дону утечки горводопровода доходят до 50 %.

Наряду с проблемой снижения расходов воды нельзя забывать и о необходимости пополнения и сохранения запасов пресной воды. Этому способствуют:

Ø аккумуляция запасов воды в водохранилищах;

Ø «подтакырный» способ сбора атмосферных осад­ков, распространенный в Средней Азии;

Ø регулирование стока с помощью каналов;

Ø использование подземных вод;

Ø повторное использование вод, но это связано с их глубокой очисткой В США более 100 млн. жителей потребляют воду, которая уже однократно прошла канализацию).

Основные требова­ния к воде, обеспечиваются с помощью соблюде­ния стандартов (ГОСТ 2874-73): безопасность воды в эпидемическом и паразитарном отношении, безвредность по химичес­кому составу и благоприятность по органолептическим свойствам. Несмотря на различные величины параметров для каждого вида воды (питьевая, в водоемах зон рекреа­ции, в рыбохозяйетвенных водоемах, в сточных водах и др.), основные требования можно объединить в сле­дующие группы:

1. К основным физико-химическим показателям, определяющим органолептические свойства воды, от­носят привкус, запах, мутность, цветность, а также ПДК компонентов, которые ухудшают органолептические свойства воды. Привкус, запах, цветность определяют­ся по специальным шкалам. Мутность для той же воды – не более 1,5мг/л (для сравнения: мутность речной воды в р. Дон – до 50 мг/л).

2. Органолептические свойства воды во многом связаны с ее кислотностью или щелочностью. Степень кислотности (или щелочности) должна быть не слишком велика, т. е. реакция воды – близка к нейтральной. Это оценивается величиной водородного показателя рН. Для питьевой воды он должен лежать в пределах от 6 до 9.

3. Безопасность воды в эпидемическом отношении определяется косвенными показателями: количеством микробов в 1 мл воды (общее микробное число для пи­тьевой воды – до 100) и содержанием бактерий группы кишечной палочки (палочек Коли) в 1 л. Последний пара­метр называется Коли-индекс (для питьевой воды в водо­проводе – до 3. Величина, обратная Коли-индексу, называется Коли-титр (для питья – не менее 300 мл на одну палочку).

4. Показатели токсичности воды приводятся в виде ПДК тех веществ, которые могут встретиться в исходной воде или добавляться в нее искусственно.

5. Паразитологические показатели оценивают коли­чеством патогенных микроорганизмов (от дизентерий­ных амеб до холерных вибрионов, вирусов лептоспироза и др.). Они не должны обнаруживаться в 25 л питьевой воды.

6. Органическое загрязнение воды определяют косвенным путем – по количеству кислорода, необходимого для окисления органических примесей в одном литре воды. Чем больше требуется кислорода, тем грязнее вода. Применяются два показателя: биологическая потребность в кислороде за определенное время – ВПК (БПК₅ – за 5 суток, БПК₂₀ – за 20 суток) и химическая потребность в кислороде – ХПК. Причем ХПК – более полная оценка загрязнения, при определении которой вовлекаются в реакцию далее трудноокисляемые органические вещества. Величины ВПК и ХПК особенно важно учитывать для сточных вод.

В соответствии с Санитарными правилами и нормами «Охрана поверхностных вод от загрязнений» (СанПиН 4630-88) установлено две категории водоемов:

Ø питьевого и культурно-бытового назначения;

Ø рыбохозяйетвенного назначения.

Для первой категории вода должна соответствовать нормативам на расстоянии не менее 1 км от места водо­забора. Для второй категории вода должна быть нор­мативной везде, кроме района сброса сточных вод (но не далее 500 м от него).

Ввиду многообразия вредных и токсичных веществ в водоемах их объединяют в группы и каждую нормиру­ют по лимитирующему показателю вредности – ЛПВ, Для водоемов первой категории выделяют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический (соответствуют 2 и 3 группам). Для рыбохозяйственных водоемов используют еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. Причем в данном случае многие параметры, кото­рые в первой категории водоемов относятся к общесани­тарным, являются токсикологическими (цинк, напри­мер) или рыбохозяйственными (фенолы, например), так как значительно влияют на жизнь в водоемах.

Требованиями СанПиН запрещается сбрасывать в водоемы сточные воды, если технологически этого можно избежать; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.

Основной причиной современной де­градации природных вод Земли являет­ся антропогенное загрязнение. Главны­ми его источниками служат:

Ø сточные воды промышленных предприятий;

Ø сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

Ø стоки систем орошения, поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

Ø атмосферные выпадения загрязнителей на поверхность во­доемов и водосборных бассейнов.

Кроме этого, неорганизованный сток воды осадков (ливне­вые стоки, талые воды) загрязняет водоемы техногенных поллютанами.

К наиболее опасным загрязнителям относятся соли тяжелых металлов, фенолы, пестициды идругие органические яды, нефтепродукты, насыщенная бакте­риями органика, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие моющие средства, мине­ральные удобрения. Кроме химического загрязнения водоемов определенное значение имеют также механическое, термическое и биологическое загрязнение.

По существующей санитарной классификации сточные воды в зависимости от степени механического, химического и бактери­ального загрязнения подразделяют на нормативно-чистые (они не проходят очистки), нормативно-очищенные и загрязненные.

Замечательной особенностью водных экоси­стем является их способность к самоочище­нию и установлению биологического равно­весия. Оно происходит в результате совокупного действия физических (интенсивное те­чение рек, оседание нерастворимых осадков), химических (окисление органиче­ских и неорганических веществ) и биологических факторов (водные биоценозы). Однако способность водоемов к самоочищению не безгранична.

Основные меры борьбы с загрязнением водоемов:

1. Становление прибрежных защитных полос и во­доохранных зон в соответствии с Водным кодексом РФ. В прибрежных защитных полосах (шириной 10 – 50 м от уреза реки) запрещаются любые работы – от рас­пашки земли до выпаса скота, применение пестицидов, размещение предприятий и ферм.

2. Отказ от чрезвычайно ядовитых сельскохозяйствен­ных пестицидов, прежде всего – хлорсодержащих.

3. Уменьшение сбросов промышленных предприя­тий за счет снижения водоемкости производства и при­менения оборотных (замкнутых, полузамкнутых) сис­тем водоснабжения.

4. Разделение промышленных и хозяйственно-быто­вых стоков. Обеспечение их очистки перед сбросами в водоемы.

5. Снижение опасности загрязнения водоемов нефтью и нефтепродуктами как за счет повышения надежнос­ти танкеров, так и мер организационно-правового характера.

Считается, что суммарные затраты на очист­ку сточных вод современных предприятий в среднем составляют от 15 до 40 % их общей стоимости. Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на группы: механические, химические, физико-химические и биологические. Для ликвидации бактериального загрязнения сточных вод их подвергают обеззараживанию (дезинфекции).

Механическую очистку производят для удаления из сточной жидкости основной массы нерастворенных загрязнений (бумага, песок, основная масса органических взвешенных веществ, нефтепродукты и др.). Механическая очистка позволяет удалить из бытовых вод от 30 до 50 – 70 % нерастворенных примесей. К этому методу относятся – отстаивание, фильтрация, центрифугирование, механические решетки, процеживание. Для водоподготовки из этой группы наи­более широко применяются отстаивание и фильтрова­ние. Процеживание – первичная стадия очистки сточ­ных вод – вода пропускается через специальные ме­таллические решетки с шагом 5 – 25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений. Отстаивание происходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на гори­зонтальные, вертикальные, радиальные и комбинирован­ные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаж­дения частиц, которые собираются внизу. Разновиднос­тью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка. Фильтрование осуществляется чаще всего через по­ристые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонко дисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Нефтеловушки в самом простом исполнении пред­ставляют собой отстойники, в которых выход очищен­ной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собира­ется сверху.

Химические методы очистки основаны на добавлении к воде различных реагентов, которые вступают в химическую реакцию с примесями, содержащимися в сточной воде, и способствуют более полному выделению из нее нерастворенных веществ, коллоидов, части растворенных веществ, а также нейтрализации стоков и их обесцвечи­ванию. Для этого широко используется нейтрализация кислот и щелочей, перевод в малорастворимые соединения, осаждению минеральных примесей, окислительно-восстановительные реакции. Химической очисткой достигается уменьшение содержания нерастворимых примесей до 95 %, а растворенных до 25 %. Нейтрализация – обработка воды щелочами или кис­лотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обес­печения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод – сме­шение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Мелкодисперсные, коллоидно-растворенные и растворенн

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: