Загрязнение поверхностных и подземных вод

Загрязнение поверхностных и подземных вод

• Ткани человека на 65 % состоят из воды. • Общий объем воды, потребляемой человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2 -2, 5 л. • Ежедневно на бытовые нужды человек расходует в среднем 150160 л воды.

Фактический расход воды составляет не менее 300 л на человека. • Принимая душ в течение 5 минут, вы расходуете около 100 л воды. • Разовый смыв в туалете требует 8 -10 л воды. • Наполняя ванну лишь до половины, вы расходуете 150 л воды. • Во время влажной уборки расходуется не менее 10 л. • Стирка белья в стиральной машине требует около 100 л воды.

• • В промышленности: на производство 1 т хлопчатобумажной ткани расходуется около 250 м 3 воды, 1 т бумаги - 550 -730 м 3, 1 т вискозного волокна – около 1000 м 3, 1 т синтетического волокна – до 5000 м 3. на выплавку 1 т никеля - 4000 м 3 воды. В технологиях сельского хозяйства: для выращивания 1 т сахарной свеклы 130 -160 м 3, хлопка-сырца - 4000 -5000 м 3.

• Под загрязнением водных ресурсов понимают любые изменения физических, химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со сбрасыванием в них жидких, твердых и газообразных веществ, которые делают воду данных водоемов опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и безопасности населения.

Типы загрязнения поверхностных и подземных вод • химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия; • бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных болезнетворных микроорганизмов и водорослей; • физическое, которое подразделяется на: • механическое - повышение содержания механических примесей; • радиоактивное - присутствие в водах радиоактивных веществ; • тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод.

Основными источниками загрязнения водоемов являются недостаточно очищенные сточные воды промышленных и коммунальных предприятий.

Загрязнение Мирового океана Пути загрязнения: • поступление загрязняющих веществ с речным стоком; • выпадение загрязняющих веществ из атмосферы; • хозяйственная деятельность человека непосредственно на морях и океанах.

• • С речным стоком в океан ежегодно попадает: более 320 миллионов тонн железа, до 200 тысяч тонн свинца, 110 миллионов тонн серы, до 20 тысяч тонн кадмия, от 5 до 8 тысяч тонн ртути, 6, 5 миллиона тонн фосфора, сотни миллионов тонн органических загрязнителей.

• • • Со стоком Волги в Каспийское море ежегодно поступает: 367 тысяч тонн органики, 45 тысяч тонн азота, 20 тысяч тонн фосфора, 13 тысяч тонн нефтепродуктов. Отмечается высокое содержание хлорорганических пестицидов в тканях осетровых рыб и килек — главных объектов промысла.

• Атмосферные источники загрязнения океана по некоторым видам загрязнителей (свинец, ртуть, пестициды) сравнимы с речным стоком. • Несколько меньше, чем с речным стоком, из атмосферы в океан поступает кадмия, серы, углеводородов.

Хозяйственная деятельность человека на морях и океанах.

Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением Мирового океана: • Загрязнение нефтью и нефтепродуктами; • Загрязнение пластмассовыми отходами.

Нефтяное загрязнение • Всего в Мировой океан ежегодно поступает из естественных источников от 0, 2 до 2 миллионов тонн нефти в год. • Искусственный источник загрязнения превышает естественный в 25— 50 раз.

• В открытом океане нефть встречается в виде тонкой пленки (с минимальной толщиной до 0, 15 микрометра) и смоляных комков, которые образуются из тяжелых фракций нефти.

• Загрязнение океанов и морей легкой фракцией нефти приводит к нарушению круговорота воды в природе, т. к. через нефтяную пленку вода не испаряется. Также нарушаются круговороты других веществ (например, солей). • Нефтяная пленка отражает солнечные лучи и верхний слой воды не прогревается. Зоопланктон, находящийся в основе многих пищевых цепей морских организмов, или погибает или перемещается в более благоприятные для него участки. Происходят нарушения в экосистеме водоема.

Загрязнение Мирового океана тяжелой фракцией нефти приводит к гибели морских животных и птиц.

• К процессам самоочищения океанских вод от нефтяного загрязнения относятся: • процессы растворения, • биологическое разложение, • испарение, • фотохимическое окисление, • агломерация, • осаждение и др.

Очистка водоемов от нефтяного загрязнения

Нефтяное загрязнение почвенного покрова в Заводском р-не г. Саратова

На территории Саратовского нефтеперерабатывающего завода

Соколовогорский нефтепромысел

Загрязнение Мирового океана пластмассовыми отходами Известны пять больших скоплений мусора – по два в Тихом и Атлантическом океанах и одно – в Индийском океане. Основной состав мусора - пластик. Пластик не разлагается в природной среде, сохраняясь в ней столетиями.

Фрагменты пластика плавают в воде на глубине от одного до сотни метров. Более 70 процентов всего пластика опускается в придонные слои. площадь свалки свыше 1 млн кв. км (два штата Техас)

Морские птицы и животные погибают, заглатывая кусочки пластмассовых отходов.

Загрязнение пресноводных водоемов

• Качество воды в пресноводных водоемах оценивается по следующим показателям: растворенный кислород, р. Н, солевой состав (жесткость общая, кальций, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты), биогенные компоненты (соединения азота, фосфаты, кремний, железо), нефтепродукты и тяжелые металлы. • В донных отложениях русловых участков определяется содержание нефтепродуктов и тяжелых металлов (цинка, меди, свинца, кадмия, ртуть).

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям Параметры Единицы измерения Расход воды (на водотоках) м 3/с Скорость течения воды (на водотоках) м/с Уровень воды (на водоемах) м Визуальные наблюдения – Температура °С Цветность градусы Прозрачность см Запах баллы Кислород мг/дм 3 Диоксид углерода мг/дм 3 Взвешенные вещества мг/дм 3 Водородный показатель (р. H) – Окислительно-восстановительный потенциал (Еh) м. В Хлориды (Cl-) мг/дм 3

Сульфаты (SO 42 -) мг/дм 3 Гидрокарбонаты (HCO 3 -) мг/дм 3 Кальций (Ca 2+) мг/дм 3 Магний (Mg 2+) мг/дм 3 Натрий (Na+) мг/дм 3 Калий (К+) мг/дм 3 Сумма ионов (Sи) мг/дм 3 Аммонийный азот (NH 4+) мг/дм 3 Нитритный азот (NO 2 -) мг/дм 3 Нитратный азот (NO 3 -) мг/дм 3 Минеральный фосфор (PO 43 -) мг/дм 3 Железо общее мг/дм 3 Кремний мг/дм 3 БПК 5 мг О 2/дм 3 ХПК мг О/дм 3 Нефтепродукты мг/дм 3 СПАВ мг/дм 3 Фенолы (летучие) мг/дм 3 Пестициды мг/дм 3

• В 2012 году на отдельных участках Волгоградского водохранилища отмечены высокие концентрации нитритов - 6, 9 раз выше ПДК. • Содержание общего железа превышало рыбохозяйственный норматив в 3, 6 -4, 3 раза на отдельных участках Саратовского и Волгоградского водохранилищ. • Содержание свинца в Саратовском водохранилище повсеместно превышает норматив в среднем в 3 раза. • Превышение по меди для Саратовского водохранилища составило 3 -25 ПДК.

• р. 1 Гуселка: цинк – 34 ПДК, железо – 19 ПДК, медь -14 ПДК, марганец – 7 ПДК, сульфаты – 3 ПДК и т. д. • р. Курдюм: железо – 22 ПДК, сульфаты – 2, 4 ПДК, нефтепродукты – 2 ПДК, никель -3, 6 ПДК • р. Елшанка – железо – 7 ПДК, нефтепродукты – 1, 4 ПДК, сульфаты – 2, 4 ПДК. • в прудах - ртуть, сульфаты, нефтепродукты, цинк , железо, никель и т. д.

Для оценки уровня загрязненности воды используются комплексные показатели: - класс качества воды; - индекс загрязненности воды (ИЗВ); - удельный комбинированный индекс загрязненности воды (УКИЗВ). Значения УКИЗВ (ИЗВ) может варьировать в водах различной степени загрязненности от 1 до 16. Большему значению индекса соответствует худшее качество воды.

Критерии загрязненности воды по классу качества и индексу загрязнения (по величине УКИЗВ) Класс качества воды Качество воды Величина УКИЗВ 1 -й класс Условно чистая Менее и равна 0, 3 2 -й класс Слабо загрязненная Более 0, 3 до 1, 0 3 -й класс: разряд «а» Загрязненная разряд «б» Очень загрязненная Более 1, 0 до 2, 5 Более 2, 5 до 4, 0 4 -й класс: разряд «а» Грязная Более 4, 0 до 6, 0 разряд «б» Весьма грязная Более 6, 0 до 10, 0 разряд «в» Очень грязная Более 10, 0 до 12, 5 разряд «г» Чрезвычайно грязная Более 12, 5 до 16, 0 5 -й класс Экстремально грязная Более 16, 0

Уровень загрязненности поверхностных вод рек области в 2010 -2012 годах Наименование реки, месторасположение пункта наблюдения р. Карай, с. Подгорное р. Хопер, г. Балашов Индекс загрязненности воды (УКИЗВ) 2010 г 3, 97 4, 28 2011 г 4, 20 3, 67 2012 г Класс качества воды 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2, 92 3 б класс «очень загрязненная» 4 а класс «грязная» 3 б класс «очень загрязненная» 4, 07 4 а класс «грязная» 3 б класс «очень загрязненная» 4 а класс «грязная» р. Медведица, р. п. Лысые Горы 3, 97 4, 32 4, 31 3 б класс «очень загрязненная р. Аткара, г. Аткарск 4, 04 4, 77 3, 38 3 б класс «очень загрязненная» 4 а класс «грязная» 3 б класс «очень загрязненная» р. Большой Иргиз, г. Пугачев 4, 21 4, 00 4 а класс «грязная» 3, 65 3 а класс «загрязненная» 3 б класс «очень загрязненная» 4, 72 3 б класс «очень загрязненная» 4 а класс «грязная» р. Малый Узень, с. Малый Узень р. Большой Узень, г. Новоузенск 2, 49 3, 66 3, 86 4, 36

Уровень загрязненности поверхностных вод Саратовского водохранилища в 2010 -2012 годах Месторасположение пункта наблюдения г. Хвалынск г. Балаково Индекс загрязненности воды (УКИЗВ) 2010 2011 2012 г. г. г. 3, 2 3, 0 2, 47 3, 0 Класс качества воды 2010 г. 2011 г. 2012 г. 3 б (очень 3 а загрязне (загрязне 2, 48 нная) 3 б (очень загрязне 2, 38 нная)

Требования к качеству питьевой воды централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения

• На территории Российской Федерации требования к качеству питьевой воды регулируются государственным стандартом — санитарными правилами и нормами Российской Федерации (Сан. Пи. Н РФ 2. 1. 4. 1074— 01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества).

• Сан. Пи. Н применяется в отношении воды, подаваемой системами водоснабжения и предназначенной для потребления населением в питьевых и бытовых целях, для использования в процессах переработки продовольственного сырья, производства, транспортировки и хранения пищевых продуктов. • Согласно требованиям Сан. Пи. На питьевая вода должна быть безопасной в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредной по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Органолептические показатели качества питьевой воды • • • Запах; Привкус; Цветность; Мутность; Прозрачность; Водородный показатель р. Н.

• Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, со сточными водами (промышленными, с/х, бытовыми). • Запах воды характеризуется видами запаха и интенсивностью запаха. Интенсивность измеряется в баллах.

Определение интенсивности запаха воды Оценка Интенси вности запаха, баллы Интенсивность запаха Характер проявления запаха 0 никакого запаха отсутствие ощутимого запаха I очень слабый запах, не замечаемый потребителем, но обнаруживаемый специалистом II слабый запах, обнаруживаемый потребителем, если обратить на это внимание III заметный запах, легко обнаруживаемый, может быть причиной того, что вода неприятна для питья IV отчетливый запах, обращающий на себя внимание, может заставить воздержаться от питья V очень сильный запах, настолько сильный, что делает воду непригодной для питья

• Мутность вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей (нерастворимые или коллоидные вещества органического и неорганического происхождения). • В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды мутность не должна превышать 1, 5 мг/дм 3

• Цветность вод обусловлена присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Сточные воды также могут давать окраску воды. • Цветность природных вод колеблется от единиц до тысяч градусов. Предельно допустимая величина цветности вод, используемая для питья, составляет 35 градусов.

• Воду по степени прозрачности условно подразделяют на: • прозрачную; • слабоопалесцирующую; • слегка мутную; • сильно мутную.

• Величина р. Н (содержание ионов водорода) воды для ежедневного потребления должна находится в интервале значений 6, 5 -8, 5. • Природные воды в зависимости от р. Н делят на семь групп: • Сильнокислые (р. Н<3) • Кислые (р. Н=3 -5) • Слабокислые (р. Н=5 -6, 5) • Нейтральные (р. Н=6, 6 -7, 5) • Слабощелочные (р. Н=7, 5 -8, 5) • Щелочные (р. Н=8, 5 -9, 5) • Сильнощелочные (р. Н >9, 5)

Показатели санитарно-эпидемиологической безопасности воды В каждой пробе воды проводится определение общего микробного числа и отдельных видов бактерий (термотолерантных колиформных бактерий, общих колиформных бактерий и колифагов). Проводится исследование на наличие патогенных бактерий кишечной группы и энтеровирусов. Кишечные палочки – индикаторы фекального загрязнения и показатели эффективности очистки и обеззараживания воды.

• По данным ВОЗ около 800 млн человек ежегодно страдает от болезней, передаваемых через воду (брюшной тиф, холера, дизентерия, бруцеллез, вирусный гепатит, паразиты, полиомелит, туберкулез и т. д. )

Безвредность химического состава питьевой воды определяется отсутствием содержания в ней опасных для здоровья людей веществ в концентрациях, превышающих ПДК.

Химические примеси в питьевой воде и их влияние состояние здоровья: - повышенное содержание хлоридов и сульфатов негативно влияет на функции системы пищеварения; - повышенное содержание кальция способствует камнеобразованию в почках и мочевом пузыре; - присутствие тяжелых металлов в концентрациях, превышающих норму, вызывает развитие токсического эффекта; - дефицит фтора влияет на состояние зубов; йода – на щитовидную железу.

• Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней растворенных солей кальция и магния. • Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм 3 называется мягкой, • от 4 до 8 мг-экв/дм 3 – средней жесткости, • от 8 до 12 мг-экв/дм 3 – жесткой, • выше 12 мг-экв/дм 3 – очень жесткой. • Величина общей жесткости в питьевой воде не должна превышать 10, 0 мгэкв/дм 3. (оптимальное значение – 7 мгэкв/дм 3).

Содержание вредных веществ, образующихся в процессе ее водообработки в системе водоснабжения Остаточный хлор 0, 3— 0, 5 мг/л орг 3 класс Остаточный связанный хлор 0, 8— 1, 2 мг/л орг 3 класс Хлороформ (при хлорировании воды) 0, 2 мл/л сан/т 2 класс Озон остаточный 0, 3 орг Формальдегид 0, 05 сан/т 2 класс Полиакриламид 2, 0 сан/т 2 класс 10, 0 сан/т 2 класс 3, 5 орг 3 класс 0, 5 сан/т 2 класс 0, 3 (1, 0) орг 3 класс Активированная кремневая кислота Полифосфаты Алюминий Железо

Водопроводная вода в Саратове

Так выглядят старые водопроводные трубы. Узкое проходное отверстие и толстый слой нароста, состоящий из известковых отложений, ржавчины, колоний железобактерий и слизи. Иногда с одного погонного метра водопроводных труб при очистке выгребают до 15 кг загрязнений. Отложения на внутренних стенках трубопроводов становятся источником практически всех видов болезнетворных загрязнений

Загрязнение подземных вод

• По состоянию на 1 января 2011 года на территории Саратовской области выявлено 152 очага загрязнения подземных вод. • Наиболее крупными по площади очагами загрязнения подземных вод являются территории городов Саратова (400 км 2) и Энгельса (100 км 2).

Распределение выявленных участков загрязнения подземных вод по загрязняющим веществам и интенсивности загрязнения Загрязняющие вещества х Интенсивность загрязнения Количество подземных вод в единицах загрязненны ПДК* участков 1 -10 10 -100 >100 Минерализация (сухой остаток) 66 42 21 3 Жесткость общая 48 34 13 1 Сульфаты, хлориды 82 44 31 7 Соединения азота 65 49 12 4 Нефтепродукты 99 62 29 8 Фенолы (фенольный индекс) 9 8 1 - Другие органические соединения 98 68 27 3 Соединения железа 54 11 16 27 Марганец 27 10 15 2 Тяжелые металлы 11 9 1 1 Другие неорганические соединения 104 68 26 10

Состояние подземных вод Саратова • Основные загрязняющие вещества в подземных водах: нефтепродукты (2 -23 ПДК), свинец (до 5 ПДК), аммиак (до 2 ПДК), СПАВ (2 ПДК), кадмий (до 3 ПДК) и т. д. • Ряд родников нестандартны по бактериологическим показателям. • По показателям жесткости нестандартна вода родника в Октябрьском ущелье.

Методы очистки сточных вод Технологический процесс очистки сточных вод включает несколько основных этапов: • механический; • химический или физико-химический; • биологический.

На первом этапе в разных комбинациях используются такие методы очистки, как: • механический, основанный на действии центробежных и гравитационных сил (сепарация, отстаивание); • фильтрование (применение специальных сит, тканей, волокнистых материалов, мембран и др. ); • флотация (получение системы «загрязняющая частица – воздушный пузырек» и ее удаление с образовавшейся пеной - пенная флотация, или прилипание частицы загрязнителя к поверхности жидкости - пленочная флотация).

• На втором этапе используются химические и физико-химические методы очистки: • нейтрализация, • сорбционные методы (адсорбция - поглощение загрязняющего вещества поверхностью адсорбента, например, активированного угля; абсорбция - поглощение загрязнителя всей массой абсорбента, например, концентрированной серной кислоты), • ионный обмен (использование ионообменных смол), • окисление - восстановление, • электрические и электромагнитные методы, • термические методы, • каталитическое и жидкофазное окисление, • плазменный метод и др.

• Третий этап базируется на биохимическом или биологическом методе очистки, который основан на способности микроорганизмов использовать многие органические и неорганические вещества для питания в процессе жизнедеятельности. Для биологической очистки применяют специальные сооружения: пруды, первичные отстойники, аэротенки и др.

Очистные сооружения

Очистные сооружения «Нептун-100» На комплекс канализационных очистных сооружений поступают хозяйственно-бытовые сточные воды жилпоселка газовиков и промплощадки Петровского ЛПУМГ. Комплекс очистных сооружений предусматривает глубокую биологическую очистку хозяйственнобытовых сточных вод.

Определяемые компоненты Массовая концентрация, мг/л До очистки После очистки Норматив, не более 1 p. H среды 7 -8 6, 5 -8, 5 2 Сухой остаток 990 ≤ 1000 3 Взвешенные вещества 270 5 15 4 Азот аммонийный (аммоний-ион) 32 0, 39 2, 0 5 Азот нитратов (нитрат-ион) 9, 1 10 6 Азот нитритов (нитрит-ион) 0, 02 0, 8 7 Перманганатная окисляемость 22, 40 5, 10 10 8 БПК-5 300 3 3 9 Хлориды 76, 8 30, 0 350 10 Сульфаты 400 500 11 Фосфаты 13 0, 2 3, 5 12 Нефтепродукты 1, 3 0, 05 0, 1 13 СПАВ 10 0, 1 14 Железо общее 3, 0 0, 1 0, 3