Городская водная среда

Городская водная среда.

 
   Вода – ценнейший ресурс, играющий  заключительную роль в процессах  обмена веществ, составляющих  основу жизни. Потребности в  воде огромны и ежегодно возрастают; ежегодный расход воды на Земле  по всем видам водоснабжения  составляет 3500 км³ (70% всего водопотребления  используется в с/х). На современном этапе определяются следующие направления рационального использования водных ресурсов: 1)более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; 2)разработка новых технологичных процессов, позволяющих свести к минимуму потребление свежей воды. 
   К водным объектам, расположенным в городской черте, относятся поверхностные водные объекты: водотоки (реки, каналы, ручьи), водоемы (пруды, озера, водохранилища), моря и подземные воды. 
Источники антропогенного загрязнения:

• городские сточные;
• промышленные сточные;
• атмосферные осадки;
• сельскохозяйственные стоки.

   Большое значение имеет качество  воды. Качество воды в природных  водах зависит от совокупности  физико-географических условий (климат, рельеф местности, почвенный покров, характер прибрежной растительности, площадь стока, особенность его  строения, лесистость), биологических  процессов, протекающих в водоеме  с участием гидробионтов, и деятельностью  человека (регулирование речного  стока, сброс сточных вод, судоходство). При этом под качеством воды  понимают совокупность ее свойств,  обусловленных характером содержащихся  в воде примесей (минеральных  и органических веществ) в ионном, молекулярном, комплексном, коллоидном  и взвешенном состоянии, а также  изотопный состав радионуклидов  в воде.  
   Поверхностные воды характеризуются большим содержанием нерастворимых веществ, в частности органических соединений. 
   Подземные воды не содержат большого количества органических веществ, но часто насыщены минеральными солями, а иногда и газами (H2S, CO2, CH4). Подземные воды часто характеризуются значительной жесткостью и повышенным содержанием железа, марганца фтора. 
   Таким образом, различные примеси в природной воде образуют с ней сложные гомогенные и гетерогенные системы. 
   Состав природных вод оценивают физическими, химическими и санитарно-гигиеническими показателями. 
Физические показатели – температура, содержание взвешенных частиц, цветность, запах и привкусы. 
   Температура подземных вод относительно стабильна в течение года: 8-12ºС, а поверхностных вод колеблется по сезонам года в интервале 0,1-30ºС; прозрачность и мутность характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, ила, планктона, водорослей и т.д.). 
   Цветность воды обусловлена присутствием в ней органических веществ (гумусовых, дубильных, белковых, углеводородных, жиров, органических кислот, входящих в состав зоо- и фитопланктона вод и являющихся продуктами их метаболизма или распада). Измеряется цветность компараторами в градусах платиново-кобальтовой шкалы. 
   Привкусы и запахи природных вод могут быть естественного и искусственного происхождения. Различают 4 основных вкуса воды: соленый, горький, сладкий и кислый; их оттенки, складывающиеся из основных вкусовых ощущений, называют привкусами. 
   К запахам естественного происхождения относятся землистый, рыбный, болотный, гнилостный, сероводородный, ароматический, глинистый, тинистый; искусственного – хлорный, камфорный, аптечный, фенольный, хлорфенольный, аммиачный, запахи нефтепродуктов. Интенсивность запахов оценивается по баллам от 1 (слабый) до 5 (очень сильный). 
   Химический состав вод характеризуется: ионным составом, жесткостью, щелочностью, окисляемостью, активной реакцией водородных ионов (рН), сухим остатком, общим солесодержанием, содержанием растворенного кислорода, сероводорода, активного хлора, свободной углекислотой. 
Солесодержание (минерализацию) воды оценивают по сухому остатку, мг/л; ультрапресные – до 100, пресные – от 100 до 1000, слабосоленые – от 1000 до 5000, рассолы – от 5000 до 30000, ультрарассолы – более 30000. 
   Ионный состав воды определяют наиболее распространенные анионы и катионы:

• натрий, калий;
• хлориды, сульфаты;
• карбонаты, бикарбонаты (их сумма совместно с гидроксидами и органическими кислотами характеризует щелочность воды);
• кальций и магний (обусловливают жесткость воды);
• железо и марганец (в зависимости от рН и редокс-потенциала могут находится в окисленной и восстановленной формах в виде комплексов, коллоидов дисперсных частиц);
• силикаты присутствуют в органических и неорганических формах;
• соединения фосфора в виде дисперсных частиц органического и минерального происхождения, в виде ионов ортофосфорной кислоты;
• фтор, необходимый в биологическом питании как микроэлемент для предотвращения кариеса или флюороза в концентрации 0,7-1,5 мг-л, содержится в виде аниона или/и комплекса;
• азотосодержащие вещества (ионы аммония, нитриты, нитраты);
• продукты естественных окислительно-восстановительных реакций, а также внесенные с бытовыми, промышленными и дренажными от сельхозугодий, сточными водами, кислотными дождями.

   Проверка правильности определения  солевого состава проводится  по балансу анионов и катионов в воде, выраженных в мг/л. 
По рН воды различают:

• 1 – 3 – кислые,
• 4 – 6 – слабокислые,
• 7 – нейтральные,
• 8 – 10 – слабощелочные,
• 11 – 14 – щелочные.

   Токсические вещества (мышьяк, стронций, бериллий, свинец, ртуть и  другие тяжелые металлы), а также  радионуклиды в основном являются  антропогенными продуктами. 
   Растворенные в воде газы – кислород, углекислота, сероводород, метан, аммиак – обусловливают запахи и коррозионную активность воды по отношению к трубопроводам и оборудованию. 
   Окисляемость воды вызывается присутствием органических и некоторых легко окисляемых неорганических примесей (H2S, NH4), характеризуется количеством кислорода (мг/л), необходимого для окисления этих примесей. Различают перманганатную (близкую по существу к БПК) и бихроматную (близкую к ХПК) окисляемость. 
   Гидробионты, населяющие природные воды, не только участвуют в самоочищении, но влияют на качество вод, особенно после отмирания (так называемый детрит). 
   Санитарно-бактериологическими показателями качества воды являются коли-индекс, коли-титр, а также общее число содержащихся в воде бактерий (микробное число). Эти показатели являются индикаторами и косвенно характеризуют наличие и возможность развития патогенных организмов. Минимальное количество воды (мл), в котором обнаруживается 1 кишечная палочка (Bacterium Coli Commune), называется коли-титром, а количество их в 1 л – коли-индексом. Микробное число – общее число бактериальных клеток в 1л.

Источники загрязнения  водных объектов.  

 Как уже отмечалось, основной причиной ухудшения  качества природных вод является  антропогенная нагрузка, вызываемая  разнообразной человеческой деятельностью,  учет которой необходим при  комплексном рациональном водопользовании,  составлении водохозяйственных  планов, ведении водного кадастра, разработке технических и организационных  мероприятий по охране вод. 
   В научно-технической, справочной, учебной и прочей литературе довольно часто встречаются разные термины, обозначающие один и тот же объект, что вносит неопределенность, путаницу, является причиной дискуссий, неправильных технических и административных решений. Устранить такие разночтения можно с помощью инструкции «Классификация источников загрязнения водных объектов» (Москва, 1985), согласно которой источники загрязнения имеют следующие признаки классификации:

• происхождение;
• локализация;
• продолжительность воздействия;
• вид носителя загрязняющих компонентов;
• вид загрязнения.

Каждый из указанных признаков  включает следующие типы поставщиков  загрязнений: 
по происхождению:

• антропогенные;
• промышленные;
• коммунальные;
• сельскохозяйственные;
• транспортные;
• прочие;

природные:

• атмосферные;
• гидросферные;
• литосферные;

по  локализации:

• точечные;
• линейные;
• площадные;

по  продолжительности воздействия:

• постоянные;
• периодические;
• эпизодические;

по  виду носителя загрязняющих компонентов:

• сточные воды;
• возвратные воды орошения и дренажные;
• инфильтрационные воды;
• подземные воды;
• поверхностный сток;
• нефть и газ при добыче и транспортировке, аэрозоли;
• атмосферные осадки;
• прочие;

по  виду загрязнения:

• химические;
• неорганические;
• физические;
• тепловое;
• радиационное;
• биологическое;
• микробное;
• гельминтологическое;
• гидрофлорное.

   Для каждого из источников  загрязнений воды указанная «Инструкция…»  приводит определения, очерчивающие  границы его применения. 
   Промышленный источник – это хозяйственный объект, из которого происходит вынос загрязняющих веществ, полученных в процессе промышленного производства или являющихся продуктами промышленной переработки (выпуск сточных вод, промплощадка и т.д.). 
   Коммунальный источник – также хозяйственный объект, из которого вынос загрязняющих веществ, образующихся в процессе удаления отходов бытовой деятельности людей (территория населенного пункта, свалка, полигон твердых и жидких бытовых отходов, поля фильтрации, орошения, выпуск сточных вод и т.п.). 
   Сельскохозяйственные источники образуются в процессе сельскохозяйственного производства(пахотные поля, рисовые поля, животноводческая ферма, осушительный коллектор и т.п.). 
   Транспортный источник – хозяйственный объект, по которому (или посредством которого) происходит перенос загрязняющих веществ по территории (автомагистраль, загрязненный водосток, трубопровод какого-то продукта, транспортное средство и т.п.). 
   Точечный источник – такой, который является точкой по соотношению площади контакта с водным объектом и площади загрязненной зоны водного объекта.

Оценка качества природных вод.  

 Составным элементом  мероприятий по охране вод  является нормирование качества  вод в водном объекте. Под  качеством воды понимают степень  соответствия химических, физико-химических  и санитарно- гигиенических характеристик  потребностям людей и/или технологическим  требованиям промышленности. 
   Нормирование качества состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое равновесие водного объекта. 
В России действуют нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, коммунального, бытового и рыбохозяйственного водопользования «Правила охраны поверхностных вод», 1991). 
   К хозяйственно-питьевому водопользованию относятся использование водных объектов и их участков в качестве источника питьевого, хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для предприятий пищевой промышленности. 
   Коммунально-бытовое водопользование – это использование водных объектов для купания, занятий спортом и отдыха населения. Такие же нормативы качества вод, как для коммунально-бытового водопользования, устанавливаются для всех участков водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования. 
   Рыбохозяйственное водопользование – использование водных объектов для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов. Существуют 3 категории рыбохозяйственного водопользования:

• высшая – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб, а также охранные хозяйства любого типа для искусственного разведения и выращивания рыб и других водных организмов;
• первая – объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию в воде кислорода:
• вторая – все другие рыбохозяйственные объекты.

Нормы качества воды и водных объектов выделяют:

• общие требования к составу и свойствам воды для различных видов водопользования (количество взвешенных веществ, окраска, запахи и привкусы, T0С, рН, минерализация - [Сl-], [SO4-2], растворенный кислород, возбудители заболеваний, ХПК, БПК, токсичность;
• перечень ПДК веществ в воде объектов, используемых для хозяйственно-питьевых и коммунально-бытовых нужд (СанПин 4630-88);

   Если на какое-то вещество  отсутствует ПДК, то для контроля  устанавливаются ориентировочные  допустимые уровни – ОДУ этих  веществ (затем ОДУ заменяют  на ПДК) 
   Существует гигиеническая классификация водных объектов. Эта гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения является основной для принятия решений о водопользовании и охране вод. 
   Допустимая степень загрязнения определяет пригодность водного объекта для всех видов водопользования населения практически без каких-либо ограничений. 
   Умеренная степень загрязнения свидетельствует об известной опасности для населения культурно-бытового водопользования на водном объекте. Его использование как источника хозяйственно-питьевого водоснабжения приводит к появлению начальных симптомов интоксикации у части населения. 
   Высокая степень загрязнения указывает на безусловную опасность культурно-бытового водопользования на водном объекте. Использование такого объекта для хозяйственно-питьевого водоснабжения недопустимо из-за сложности удаления токсичных веществ в процессе водоподготовки на водопроводных сооружениях. Употребление для питья воды, имеющей высокую степень загрязнения, может привести к появлению у населения симптомов интоксикации и развитию отдаленных эффектов. 
   Чрезвычайно высокая степень загрязнения водного объекта определяет его абсолютную непригодность для всех видов водопользования. С гигиенической точки зрения загрязнение является экстремально высоким, и даже кратковременное использование такой воды опасно для здоровья населения.