Источники воздействия на водные объекты.
Системный подход к изучению качества воды водных объектов предусматривает рассмотрение их как открытые системы, в которых происходит обмен энергией и веществом с окружающей средой. Качество поверхностных вод определяется двумя группами факторов: внешними воздействиями в виде амохтонных (поступающих извне водного объекта) источников загрязнения и внутриводоемными процессами, включающими в себя процессы самоочищения и образования автохтонных (порожденных в самом водном объекте) источников загрязнения. Внешние источники воздействия классифицируются по происхождению, локализации, продолжительности воздействия, виду носителя загрязняющих компонентов и виду загрязнения.
По происхождению источники загрязнения делятся на природные и антропогенные. К природным источникам загрязнения относятся атмосферные (атмосферные осадки), гидросферные (озера, притоки, грунтовые и подземные воды, формирующие сток водного объекта) и литосферные (подверженные эрозии и выщелачиванию склоны русл). Основными антропогенными источниками загрязнения являются промыитенные (выпуски производственных сточных вод, загрязненные территории предприятий, свалки промышленных отходов), коммунальные (выпуски хозяйственно-бытовых сточных вод, территории населенных пунктов, свалки бытовых отходов), сельскохозяйственные (пахотные поля, огороды, животноводческие предприятия) и транспортные (транспортные средства, автодороги, трубопроводы). Указанные источники воздействия, за исключением сельскохозяйственных, типичны для городских водных объектов. Сельскохозяйственные источники загрязнения находятся в пригородной зоне. Литосферные источники в пределах городов частично изолированы облицовкой берегов.
По локализации источники воздействия на водные объекты делятся на точечные, площадь контакта которых с водным объектом существенно меньше площади загрязненной зоны этого объекта; линейные, площадь контакта которых с водным объектом представляет собой линию, и площадные, влияние которых проявляется рассредоточенно по площади водного объекта. Примером точечных источников загрязнения могут служить выпуски сточных вод из систем водоотведения или небольшие притоки. Линейные источники воздействия встречаются в виде стока с поверхности водосбора, выпусков сточных вод через специальное рассеивающее устройство (рассеивающий выпуск). Площадные источники воздействия: акватории портов, стоянки маломерных моторных судов, места донной добычи полезных ископаемых — песка, гравия, нефти, газа и др.
По продолжительности воздействия источники загрязнения бывают постоянными, периодическими и эпизодическими.
Носители загрязняющих веществ, как правило, сточные, инфильтрационные и подземные воды, возвратные воды орошения и дренажные воды, поверхностный сток с загрязненной территории, атмосферные осадки.
Источники воздействия на водный объект могут приводить к его химическому, физическому и биологическому загрязнению. Химическое загрязнение проявляется через сверхнормативное содержание веществ в поверхностных водах. Для физического загрязнения характерно повышение температуры воды за счет поступления в водный объект подогретых вод (тепловое загрязнение) или наличие радионуклидов (радиоактивное загрязнение). Биологическое воздействие на водный объект сопровождается поступлением в него болезнетворных микробов, яиц гельминтов, мелких водорослей, дрожжевых и плесневых грибов (гидрофлорное загрязнение).
Наиболее существенный вклад в загрязнение водных объектов вносят аллохтонные источники, особенно антропогенного происхождения. Основными из них являются выпуски сточных вод промышленных предприятий, выпуски городских сточныхдаод, транспортные источники загрязнения и поверхностный сток с загрязненных территорий.
На протяжении длительного периода выпуски сточных вод промышленных предприятий являлись самой существенной причиной загрязнения водных объектов. В настоящее время природоохранная политика в Украине, направленная на ограничение сброса промышленных сточных вод в водные объекты, вплоть до запрещения сброса неочищенных сточных вод в пределах городской черты, несколько изменила соотношение между различными источниками загрязнения. Более существенную роль в загрязнении городских водных объектов приобрел загрязненный поверхностный сток с урбанизированных территорий и территорий промышленных площадок. Вместе с тем воздействие промышленных сточных вод на качество воды водных объектов по-прежнему достаточно велико. Количество, состав и содержание загрязняющих веществ в промышленных сточных водах чрезвычайно разнообразны и определяются характером технологических процессов, составом очистных сооружений и рядом других факторов. Загрязняющие вещества в них могут содержаться в грубодисперсном состоянии (крупность частиц более 0,1 мм), в виде эмульсии или суспензии (крупность частиц от 0,1 мкм до 0,1 мм), в коллоидном состоянии (частицы крупностью от 0,001 до 0,1 мкм) или в растворенном виде. Обобщенная характеристика промышленных сточных вод для основных отраслей промышленности приведена в таблице 3.6. Информация о количестве и составе сточных вод представляется каждым предприятием в формах государственной статистической отчетности.
Городские сточные воды представляют собой смесь хозяйственно-бытовых сточных вод города и производственных сточных вод.
Обычно они проходят очистку на городских очистных сооружениях. В отличие от промышленных сточных вод хозяйственно-бытовые имеют сравнительно стабильный состав. Для них характерны преобладание органических загрязняющих веществ над минеральными (примерное соотношение органических и минеральных веществ в неочищенных сточных водах составляет 5:1) и устойчивый температурный режим на уровне 15 — 20° С круглогодично. Примерный состав хозяйственно-бытовых городских сточных вод при различных способах очистки приведен в таблице 3.7. Количество городских сточных вод зависит от численности населения и может быть ориентировочно определено по нормам водоотведения бытовых сточных вод от жилых районов (таблица 3.8). При наличии городских очистных сооружений информация о количестве и составе городских сточных вод представляется в формах государственной статистической отчетности очистных сооружений. При отсутствии очистных сооружений для хозяйственно-бытовых сточных вод города или населенного пункта количество загрязняющих веществ в них определяется по удельным нормам на одного жителя (таблица 3.9).
Таблица 3.6. Ориентировочный состав сточных вод для основных отраслей промышленности
Отрасль | Показатель | Концентрация, г/м3 |
Черная металлургия | Взвешенные вещества | 200-500 |
| Окалина | 3000-20 000 |
| Железо | 300-500 |
| Фенолы | 700-1000 |
| Смолы и масла | 700-1000 |
| Железный купорос | до 700 |
| Серная кислота | до 300 |
Цветная металлургия | Взвешенные вещества | 100-8000 |
| Цветные металлы | 1,5-170 |
Нефтепромыслы | Взвешенные вещества | 150-11 000 |
| Хлориды | 500-180 000 |
| Нефтепродукты | 100-5000 |
| Железо | 10-150 |
| Сероводород | 25-400 |
Текстильное производство | Взвешенные вещества | 250-40 000 |
| Животный жир | 8000-12 000 |
| бпк20 | 600-20 000 |
| ПАВ | 50-120 |
Коксохимические заводы | Взвешенные вещества | 300-500 |
| бпк5 | 800-3000 |
| Аммиак | 200-3000 |
| Фенолы | 400-1800 |
| Смолы и масла | 300-500 |
| Цианиды и роданиды | 100-400 |
Нефтеперерабатывающие | Взвешенные вещества | до 300 |
заводы с нефтехимически | Нефтепродукты | 150-15 000 |
ми производствами | бпк5 | 150-7000 |
Целлюлозно-бумажные | Взвешенные вещества | 400-2000 |
заводы | бпк5 | 100-2000 |
Машино- и автомобиле | Взвешенные вещества t | 100-200 |
строение | Цианиды | 70-120 |
| Хром | 40-60 |
| Кислоты | 70-100 |
| Нефтепродукты и масла | 25-40 |
Таблица 3.7. Ориентировочный состав городских сточных вод
Показатель | Содержание, г/м3 | ||
до очистки | механическая очистка | биологическая очистка | |
Минеральный состав | 800 | 680 | 530 |
Взвешенные вещества | 250 | 120 | 12 |
Азот аммонийный | 30 | 30 | 15 |
Азот общий | 45 | 35 | 25 |
Фосфаты | 15 | 15 | 12 |
Хлориды | 35 | 35 | 34 |
ПАВ | 10 | 9 | 4 |
бпкполн | 280 | 150 | 15 |
бпк5 | 200 | 135 | 10 |
Таблица 3.8. Нормы водоотведения хозяйственно-бытовых сточных вод для населенных пунктов
Степень благоустройства районов жилой застройки | Норма водоотведения на одного жителя, л/сут. |
Здания, оборудованные водопроводом, канализацией, без ванн Здания, оборудованные водопроводом, канализацией и ваннами с местными водонагревателями Здания, оборудованные водопроводом, канализацией и системой централизованного горячего водоснабжения Неканализованные жилые районы | 125-160 160-230 230-350 25 |
Таблица 3.9. Удельные нормы содержания веществ в неочищенных хозяйственно-бытовых водах (в расчете на одного жителя)
Показатели | Количество вещества, г/сут. |
Взвешенные вещества | 65,0 |
бпк5 | 54,0 |
бпк20 | 75,0 |
СПАВ | 2,5 |
Азот аммонийный | 8,0 |
Фосфаты | 3,3 |
Хлориды | 9,0 |
Сульфаты | 4,4 |
Калий | 3,0 |
Основными транспортными источниками загрязнения являются наземный и водный транспорт. Загрязняющие вещества от наземных видов транспорта поступают в водные объекты с поверхностным стоком с территории города, от водного транспорта — непосредственно в водный объект. В процессе эксплуатации судов в воду поступают фенолы, соединения свинца, ароматические углеводороды, основным загрязняющим веществом являются нефтепродукты.
Расчет количества нефтепродуктов, поступающих в воду за год, производится по формуле:
где G — количество нефтепродуктов, поступивших в водный объект за год, кг; Gyd — поступление нефтепродуктов в воду от одного судна за час работы двигателя, кг; Тнав — средняя норма работы двигателя за навигацию, час; N — число единиц флота, включая маломерный.
Для маломерного флота ориентировочно удельное поступление в воду нефтепродуктов за час работы двигателя и время работы двигателя за навигационный период могут быть приняты равными 0,1 кг и 100 часов соответственно.