Самоочищающая способность водоемов

N = Q1P1 + Q2P2 + ... + QnPn = 2% QiPi,  
 
где Qi - влияние, оказываемое каждым анионактивным веществом, входящим в смесь, взятым в концентрации, равной суммарной концентрации смеси; Pi - относительная доля каждого вещества, входящего в смесь.

Большинство из вновь синтезированных  ПАВ, поступающих в водоёмы и  водотоки со сточными водами, способны накапливаться в них на протяжении длительного времени, особенно если состоят из смеси изомеров с различной  скоростью расщепления. Исходя из этого, нормирование присутствия в водоёмах смеси ПАВ должно производиться  по правилам, рекомендованным для  смесей химических веществ.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) ПАВ в воде водоёмов составляет 0,5 мг/дм3, неионогенных - 0,1 мг/дм3. Лимитирующим показателем вредности СПАВ является их пенообразующая способность, которую также необходимо учитывать при повторном использовании очищенных сточных вод в техническом водоснабжении промышленных предприятий.

Одна из отличительных особенностей воздействия ПАВ на окружающую среду  состоит в том, что они способны усиливать воздействия других загрязняющих веществ. Данный отрицательный эффект получается за счет улучшения инфильтрации (проникновения) загрязняющих веществ  из почвы в водоемы, в которых  содержаться избыточные концентрации поверхностно-активных веществ.  Также ПАВ способны смывать с поверхности закрепившиеся загрязнители и разрушать баланс загрязняющих веществ в окружающей среде, тормозя процесс их естественной переработки.

Поэтому необходимость очистки  сточных вод от ПАВ очевидна. Химическими  предприятиями ежегодно выбрасывается  в водоемы более 100 тыс. т ПАВ. В  поверхности воды, содержащей ПАВ, образуется устойчивая пена, которая препятствует поступлению кислорода из воздуха  в загрязненные водные бассейны и, тем  самым, ухудшает процессы самоочищения и наносит большой вред как  растительному, так и животному  миру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Факторы самоочищения водоемов

Факторы самоочищения водоемов можно условно  разделить на три группы:

• физические, 
• химические, 
• биологические.

Среди физических факторов первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание  поступающих загрязнений. Хорошее  перемешивание и снижение концентраций взвешенных частиц обеспечивается быстрым  течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых  осадков, а также отстаивание  загрязненных вод. В зонах с умеренным  климатом река самоочищается через 200-300 км от места загрязнения, а на Крайнем Севере – через 2 тыс. км.

Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового  излучения Солнца. Эффект обеззараживания  достигается прямым губительным  воздействием ультрафиолетовых лучей  на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы  микробных клеток, а также споровые организмы и вирусы.

Из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Часто дают оценку самоочищения водоема по отношению к легко  окисляемому органическому веществу или по общему содержанию органических веществ.

Санитарный режим  водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его должно бить не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года для водоемов для водоемов первого и второго видов. К первому виду относят водоемы, используемые для питьевого водоснабжения предприятий, ко второму – используемые для купания, спортивных мероприятий, а также находящихся в черте населенных пунктов.

К биологическим  факторам самоочищения водоема относятся:

• Совокупность беспозвоночных гидробионтов-фильтраторов, зоопланктон; 
• Сообщества высших водных растений (макрофитов), которые задерживают часть биогенов (азот, фосфор) и загрязняющих веществ, поступающих в экосистему с прилегающей территории; 
• Бентос, задерживающий и поглощающий часть биогенов и поллютантов, мигрирующих на границе раздела вода/донные осадки; 
• Микроорганизмы, сорбированные на взвешенных частицах, перемещающихся относительно водной массы вследствие гравитационного оседания частиц под действием сил тяжести; в результате водная масса и микроорганизмы перемещаются относительно друг друга, что эквивалентно ситуации, когда вода профильтровывается через зернистый субстрат с прикрепленными микроорганизмами; последние извлекают из воды растворенные органические вещества и биогены;
• Водоросли и фитопланктон; 

Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных  случаях массовое развитее сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения.

Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрица и некоторые другие амебы адсорбируют кишечные и  другие вирусы. Каждый моллюск отфильтровывает  в сутки более 30 л воды.

 

Чистота водоемов немыслима  без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно достичь положительных результатов, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно  на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Химическое загрязнение  водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и др.) тормозит естественные окислительные  процессы, убивает микроорганизмы. То же относится и к спуску термальных сточных вод тепловыми электростанциями.

Скорость самоочищения водоёма и разложения углеродсодержащих  соединений, включая ПАВ зависит от температуры, доступа кислорода, питательного режима водной среды, т.е. от тех факторов, которые определяют ее микробиологическую активность. В воде, обедненной кислородом, разложение углеродсодержащих соединений как правило замедляется.

Особенно медленно происходит самоочищение водоёмов от нефти. За 2-7 суток содержание эмульгированных нефтепродуктов в воде снижалось при 20 градусах  по Цельсию на 40%, а при 5 градусах лишь на 15%. В присутствии водной растительности в модельных опытах нефтяная пленка исчезала при ее толщине 0,06 см через 4-6 суток, а при 0,6 см – через 20-22 суток. Полное разложение нефти требует воздействия многочисленных бактерий разных видов, причем для разрушения образующихся промежуточных продуктов требуются свои микроорганизмы. Легче всего протекает микробиологическое разложение парафинов. Более стойкие циклопарафины и ароматические углеводороды сохраняются в водной среде гораздо дольше.

Ультрафиолетовая  составляющая солнечной радиации существенно  ускоряет деструкцию высокомолекулярных углеродсодержащих соединений, однако с экологической точки зрения этот процесс опасен из-за образования  продуктов распада, как правило, сильно токсичных.

Как любая среда  биосферы, водоём, имеет свои защитные силы и обладает способностью к самоочищению. Самоочищение происходит за счет разбавления, оседания частиц на дно и формирования отложений, разложение органических веществ  до аммиака и его солей за счет действия микробов. Если водоем справляется, то все органические вещества превращаются в аммиак и его соли на 7-12 сутки, а далее количество аммиака и  его солей начинает падать, так  как наступает вторая фаза и соли аммиака превращаются в нитриты, то происходит на 25-27 сутки. А дальше концентрация нитритов начинает падать, потому что все нитриты превратятся  в нитраты на 32-35 сутки. То есть в  идеале весь процесс самоочищения заканчивается  примерно за месяц.

По своему характеру  все загрязнения делятся на механические, химические, физические и биологические.

Механические загрязнения  – это твердые частицы различных  размеров.

Химические загрязнения  – это всевозможные химические вещества на уровне молекул и ионов.

Физические загрязнения  – это все виды отходов энергии: тепловой, световой. электромагнитного поля, излучения и т.д.

Биологические загрязнения  – различные виды микроорганизмов, в том числе и патогенные.

Загрязнения. поступающие в атмосферу, воду, почву безусловно оказывают воздействие на организм человека, вызывая различные заболевания. Они изменяют облик Земли, влияют на растительность, животных микроорганизмы, ведут к изменению, нарушению биосферы в целом.

Важным элементом  природоохранной деятельности является нормирование, использование, охрана водных источников.

Нормирование в  области использования и охраны водных объектов, согласно Водного кодекса, заключается:

• в установлении лимитов водопользования (водопотребления и водоотведения);
• в разработке и принятии стандартов, нормативов и правил в области использования и охраны водных объектов.

Нормативы, инструкции и правила по использованию, охране и установлению водных ресурсов и  водных объектов разрабатывает и  согласовывает Минприроды РФ. Оно  обеспечивает нормативно-правовое и  организационное регулирование  водопользования и является уполномоченным государственным органом в области  охраны окружающей природной среды.

Нормирование водоотведения  – это установление лимитов (нормативов) на сброс сточных вод.

Цель нормирования водоотведения – предупреждение и устранение загрязнения водных объектов источниками загрязнения. Нормативы водоотведения устанавливаются  для того, чтобы не допустить перегрузки водного объекта загрязняющими  веществами, их метаболитами и продуктами распада, нарушающими условия водопользования  и представляющими угрозу для  нормального функционирования водной экосистемы.

Источниками загрязнения  считаются объекты, с которых  осуществляется сброс или иное поступление  в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных  и подземных вод, ограничивающих их использование, а также негативно  влияющих на состояние дна и берегов  водных объектов (Водный кодекс РФ).

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством  регулирования деятельности источников загрязнения.

Лимиты водоотведения  устанавливаются для водопользователей  на определенный срок специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного  фонда по согласованию со специально уполномоченными государственными органами  в области охраны окружающей природной среды, а по подземным водным объектам – и с государственным органом управления использованием и охраной недр.

Лимиты водоотведения  – сбросы в водные объекты устанавливаются  на основе использования расчетных  величин предельно допустимого  сброса (ПДС). Величины ПДС являются частью экологического паспорта предприятия. Ее рассчитывают как величину массы  загрязняющих веществ, сброшенную со сточными водами за определенное время, которая не приводит к превышению нормативов концентраций загрязняющих веществ в водном объекте.

Смесь бытовых и  производственных сточных вод города водоотводящими сетями поступает на централизованные очистные сооружения, где подвергается очистке. В случае возможности, очищенные сточные  воды могут быть сброшены в поверхностные  водоемы, где за счет их разбавления  водой водоема и самоочищающей способности подвергаются самоочищению. Условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируются соответствующими правилами. Самоочищение сточных вод происходит за счет сложных биохимических процессов под действием всех видов биоценоза водоема и присутствующего в нем кислорода. На определенном расстоянии от места выпуска вниз по течению реки, в зависимости от вида водоема и расстояния до ближайшего водозабора устанавливается расчетный створ. В расчетном створе качество воды водоема должно соответствовать нормативному, для данного водоема, показателю.

При наличии в  населенном пункте централизованных очистных сооружений все бытовые и производственные (прошедшие стадию локальной очистки) сточные воды направляются на эти  сооружения. Согласно установленных правил, для данного населенного пункта, концентрация загрязнений в сточных водах должна соответствовать определенным нормам сброса загрязняющих веществ. Нормативы сброса загрязняющих веществ в городскую канализацию Нижнего Новгорода и водоемы различного назначения приведены в таблице 1. При повышении загрязняющих показателей, приведенных в таблице, предприятия производят плату за сброс сточных вод по многократно повышенным тарифам.

Основная задача нормативных показателей сброса веществ состоит в предотвращении негативного действия загрязнений  на работу очистных сооружений и, в  первую очередь, биологических.

При выпуске сточных  вод в водоемы происходит их разбавление  и смешение с водой водоёмов. В  результате концентрация загрязнений  сточных вод снижается. Степень  смешения и разбавления зависит  от соотношения расходов сточных  вод и водоема, формы выпуска  сточных вод, скорости движения воды в водоеме, его глубины, расстояния до расчетного створа и др. факторов.

 

 

 

Нормативы сброса загрязняющих веществ для приема в городскую канализацию и водоемы различного назначения.