Л.В. Мисун, И.Н. Мисун, В.М. Грищук
Инженерная экология в АПК пособие / под ред. проф. Л.В. Мисуна. – Мн.: БГАТУ, 2007. – 302с.
5. Защита атмосферы от загрязнения стационарными объектами АПК
5.2. Нормирование загрязняющих веществ в окружающей среде
5.2.3. Нормирование загрязняющих веществ в водной среде
Особенности нормирования химических
веществ в водной среде обусловлены следующими факторами [4].
1. С гигиенических позиций оценивается
уровень загрязнения воды, предназначенной для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового
назначения.
2. Нормативы качества воды распространяются
не на весь водный объект, а только на пункты водопользования населения.
3. Вода используется населением не только для
питья, приготовления пищи, личной гигиены, но и для хозяйственно-бытовых и
рекреационных целей. Отсюда при нормировании учитывается непосредственное
влияние химических загрязнителей на организм (санитарно-токсикологический показатель
вредности), а также их влияние на органолептические свойства воды и процессы
самоочищения воды водоемов (органолептический и общесанитарный показатель вредности).
4. Для водных объектов, используемых
населением (поверхностные и подземные воды, питьевая вода, вода систем горячего
водоснабжения), устанавливаются единые гигиенические нормативы (ПДК, ПДН).
Основным нормативным требованием к
качеству воды в водном объекте является соблюдение установленных предельно
допустимых концентраций или группы экологических стандартов, оценивающих
состояние водной экосистемы и качество воды с точки зрения ее опасности или
безопасности для здоровья людей.
ПДК вредных веществ в водном объекте – это
такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для
одного или нескольких видов водопользования [4].
Таблица 5.2 – Предельно допустимые
концентрации веществ в воде водоемов
Соединение
|
Лимитирующий
показатель
|
Класс
опасности
|
ПДК для водоемов, мг/л
|
культурно-бытового и хозяйственно
питьевого водопользования
|
рыбохозяйственного водопользования
|
Ацетон
Бензол
Фенол
Аммиак
Формальдегид
|
Общесанитарный
Санитарно-токсиколог.
Органолептический
Санитарно-токсиколог.
Санитарно-токсиколог.
|
3
2
4
3
2
|
2,2
0,54
0,001
2,0
0,05
|
–
0,05
0,001
0,05
–
|
Состав и свойства воды в водных объектах
должны соответствовать нормативам в створе или поперечном сечении, заложенном
на водотоках –
в 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно-питьевое
водоснабжение, место купания, организованный отдых, территория населенного
пункта и т. д.), а на непроточных водоемах – в радиусе 1 км от пункта водопользования.
Для веществ, загрязняющих воду, так же,
как для примесей в атмосферном воздухе, установлено раздельное нормирование
качества воды. Однако принцип разделения здесь связан с приоритетным
назначением водного объекта или категориями водопользования.
Для обеспечения чистоты водных объектов
используется другой ограничительный норматив – лимитирующий показатель
вредности, не имеющий количественной характеристики, но отражающий
приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект
имеет многофункциональное назначение.
В основу приоритетности нормирования воды
в водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения положены
преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический
лимиты, а в рыбохозяйственных – токсикологический и отчасти органолептический.
Загрязнение воды связано не только с
присутствием в ней токсичных или дурнопахнущих веществ, но и с изменением ряда
других физико-химических показателей, таких, как содержание взвешенных веществ,
минеральный состав, растворенный кислород, температура, рН и др. В створах
водопользования состав и свойства воды ни по одному из названных показателей не
должны превышать установленный норматив. При использовании водного объекта для
различных нужд приоритетными являются более жесткие требования в ряду
одноименных показателей. Главным с гигиенических позиций требованием к качеству
питьевой воды является ее безопасность в эпидемическом отношении.
Санитарное состояние водоема отвечает
требования норм при выполнении неравенства [4]:
, (5.14)
где n – число вредных веществ в водоеме, относящихся, например, к
«санитарно-токсикологической» группе вредных веществ;
Сi – концентрация i-гo вещества из данной группы вредных веществ;
m – номер группы вредных веществ, например, m = 1 – для «санитарно-токсикологической»
группы вредных веществ, m = 2 – для
«общесанитарной» группы вредных веществ и т. д.
При преобладании одного вредного вещества
с концентрацией С в группе вредных веществ данного ЛПВ должно выполняться
требование
С + Сф ≤
ПДК. (5.15)
Для самих сточных вод ПДК не нормируются, а
определяются предельно допустимые количества сброса вредных примесей (ПДС).
Запрещено сбрасывать в водоемы сточные
воды, если: существует возможность повторного использования одной и той же воды
в технологическом процессе; стоки содержат ценные отходы, которые возможно утилизировать;
стоки содержат сырье, реагенты и продукцию производства в количествах, превышающих
технологические потери; сточные воды содержат вещества, для которых не
установлены ПДК [10].
Режим сброса может быть единовременным,
периодическим, непрерывным с переменным расходом, случайным.
Одной из задач регулирования качества вод
в водоемах является задача определения допустимого состава сточных вод, то есть
того максимального содержания вредного вещества (веществ) в стоках, которое
после сброса еще не даст превышения концентрации вредного вещества в водах
водоема над ПДК данного вредного вещества.
Уравнение баланса растворенной примеси при
сбросе ее в водоток (реку) с учетом начального разбавления в створе выпуска [19]:
Сст = [nр.с. (Ср.с. – Сф)
+ Сф], (5.15)
где Сст, Ср.с.,
Сф – концентрации примеси
в сточных водах до выпуска в водоем, в расчетном створе и фоновая концентрация
примеси, мг/кг;
nо и nр.c. – кратность разбавления сточных вод в створе выпуска (начальное
разбавление) и в расчетном створе.
Начальное разбавление сточных вод в створе
их выпуска
, (5.16)
где Qo = LHV – часть расхода водостока, протекающая над рассеивающим выпуском,
имеющим, положим, вид перфорированной трубы, уложенной на дно, м3/с;
q – расход сточных вод, м3/с;
L – длина рассеивающего выпуска (перфорированной трубы), м;
Н, V – средние глубина и скорость потока над выпуском, м и м/с.
После подстановки (5.16) в (5.15)
. (5.17)
При LHV >> q
. (5.18)
По ходу водостока струя сточной воды
расширяется (за счет диффузии, турбулентной и молекулярной), вследствие чего в
струе происходит перемешивание сточной воды с водой водотока, возрастание
кратности разбавления вредной примеси и постоянное уменьшение ее концентрации в
струе перемешанной воды. В конечном счете, створ (сечение) струи расширится до
створа водотока. В этом месте водотока (где створ загрязненной струи совпал со
створом водотока) достигается максимально возможное для данного водотока
разбавление вредной примеси. В зависимости от величин кратности начального
разбавления, ширины, скорости, извилистости и других характеристик водотока
концентрация вредной примеси (Ср.с.) может достигнуть
значения ее ПДК в разных створах загрязненной струи. Чем раньше это произойдет,
тем меньший участок (объем) водотока будет загрязнен вредной примесью выше
нормы (выше ПДК). Понятно, что самый подходящий вариант – когда условие (5.15)
обеспечивается уже в самом месте выпуска, и, таким образом, размеры
загрязненного участка водотока будут сведены к нулю. Этот вариант соответствует
условию выпуска стоков в водоток вне населенного пункта. Нормативное
разбавление до ПДК в створе выпуска требуется и для водотоков, если выпуск
осуществляется в черте населенного пункта.
В этом случае, учитывая, что для створа выпуска nрс =1, а также подставив в (5.17) Срс = ПДК,
получим
Ссм= ПДК = ПДК, (5.19)
где В и Н – эффективные ширина и глубина водотока;
Q
= BHV – расход воды водотока.
Уравнение (5.19) означает, что при
максимальном использовании разбавительной способности водотока (расхода
водотока) максимально возможную концентрацию вредного вещества в сбрасываемых
сточных водах можно допустить равной
ПДК = ПДК. (5.20)
Если для целей разбавления стоков возможно
использование только части расхода воды водотока, например, 0,2Q, то требования к очистке стоков от
данного вредного вещества повышаются, так как максимально допустимая
концентрация вредности в стоках уменьшается при этом в 5 раз: 0,2QПДК. При этом величина qCcm, равная в первом случае qQ/q × ПДК = Q
× ПДК, а во втором (q0,2Q – ПДК)/q = 0,2Q × ПДК должна рассматриваться как предельно допустимый сброс
(ПДС) данной вредности в водоток, г/с [10]. При превышении данных величин ПДС (Q × ПДК и 0,2Q × ПДК,
г/с) концентрация вредного вещества в водах водотока превысит ПДК.
На изложенных принципах основывается
регулирование качества воды в водотоках при сбросе в них взвешенных, органических
веществ, а так же вод, нагретых в системах охлаждения предприятий [10].
Условия смешения сточных вод с водой озер
и водохранилищ значительно отличаются от условий их смешения в водотоках – реках
и каналах. Полное перемешивание стоков и вод водоема достигается на существенно
больших расстояниях от места выпуска.
|