Экологическое нормирование предельно допустимых сбросов загрязняющих веществ в водные объекты

Экологическое нормирование - это установление показателей качества окружающей среды и предельно допустимых воздействий на неё, научная, правовая, административная деятельность, направленная на установление предельно допустимых норм воздействия (экологических регламентов, нормативов) на окружающую среду, при соблюдении которых не происходит деградация экосистем, гарантируется сохранение биологического разнообразия и экологическая безопасность населения.

В целях государственного регулирования хозяйственной деятельности, гарантирующего сохранение благоприятной окружающей среды Законом «Об охране окружающей среды» (2007г.) определена система природоохранных нормативов.

Загрязнение вод — в законодательстве Российской  Федерации расценивается как экологическое преступление, объективную основу которого составляют загрязнение, засорение, истощение поверхностных вод, подземных вод, источников питьевого водоснабжения, а также другие изменения их свойств, в ходе которых был причинён существенный вред животному или растительному миру, рыбным запасам, лесному или сельскому хозяйству. В зависимости от тяжести последствий загрязнение вод может рассматриваться как административное или уголовное правонарушение [Водный кодекс РФ, №74-ФЗ от 3.06.2006].

Экологическое нормирование призвано обеспечить сохранение устойчивости и целостности водных экосистем. Использование принципа «слабого звена» экосистемы позволяет оценить концентрацию загрязняющих веществ, допустимых для самого уязвимого компонента системы. Эта концентрация принимается допустимой для всей экосистемы в целом.

Степень загрязнения вод суши контролируется системой Государственного мониторинга водных объектов.

В Российской Федерации проблема обеспечения населения доброкачественной питьевой водой остается нерешённой. Основной причиной этого является неудовлетворительное состояние источников водоснабжения. Такие реки, как Волга, Дон, Урал, Северная Двина, Уфа, Тобол, Томь, Обь, Белая загрязнены недостаточно очищенными или просто неочищенными сточными водами. В результате около 30% проб поверхностных источников превышает гигиенические нормативы по санитарно-химическим и 25% – по бактериологическим показателям. В подземных источниках наблюдается загрязнение воды железом, фтором, бромом, бором, марганцем, стронцием.

Загрязнение водных экосистем приводит к снижению биоразнообразия, обеднению генофонда. Это не единственная, но важная причина снижения биоразнообразия и численности видов гидробионтов.

Защита природных ресурсов и обеспечение качества природных вод – задача государственного значения.

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 августа 2009 г. № 1235-р утверждена Водная стратегия Российской Федерации на период до 2020 года. В ней записано, что в целях повышения качества воды в водных объектах, восстановления водных экосистем и рекреационного потенциала водных объектов требуется решить следующие задачи:

ü сокращение антропогенного воздействия на водные объекты и их водосборные территории;

ü предотвращение деградации малых рек;

ü охрана и предотвращение загрязнения подземных водных объектов.

Для решения этих задач необходимы законодательные, организационно-экономические, технологические мероприятия, а главное – политическая воля, направленная на решение сформулированных задач.

!!! В каждой стране имеется своя специфика в номенклатуре загрязняющих водные системы веществ. Так, в Японии со сточными водами в водоёмы в большом количестве попадают соединения ртути, меди, цинка, хлора, пестициды. В Финляндии почти 90% загрязняющих веществ поступает в водоёмы со сточными водами от предприятий лесохимической промышленности и предприятий по производству удобрений. В США реки и прибрежные воды морей и океанов загрязнены нефтепродуктами и тяжелыми металлами; сильно загрязнена также система Великих озер.

КАЧЕСТВО ВОДЫ, НОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДЫ

И ВИДЫ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Под качеством воды в целом понимается характеристика её состава и свойств, определяющая её пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77. «Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения», с изменениями №1,2), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Контроль качества воды - проверка соответствия показателей качества воды установленным нормативам и требованиям (ГОСТ 27065-86).

В соответствии с санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества) питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

Качество воды водных объектов должно соответствовать требованиям СанПиН 2.1.5.980-00 (табл. 1).

 

Таблица 1 - Требования к воде водотоков и водоёмов различного назначения

Показатели

Цели водопользования

Хозяйственно-питьевые нужды населения

Коммунально-бытовые нужды населения

Нужды рыбного хозяйства

высшая и первая категория вторая категория

Взвешенные вещества

При сбросе возвратных (сточных) вод содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличивается по сравнению с естественными условиями более чем на:

0,25 мг/дм³ 0,75 мг/дм³ 0,25 мг/дм³ 0,75 мг/дм³ Плавающие примеси (вещества)

На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей

Окраска

Не должна обнаруживаться в столбике высотой

Не должно быть посторонней окраски

20 см 10 см Температура

Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3 ⁰С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет

Температура воды не должна повышаться по сравнению с естественной температурой водного объекта более чем на 5 ⁰С. Общее повышение температуры не должно превышать +28 ⁰С летом и +8 ⁰С зимой.

Водородный показатель (рН)

Не должен выходить за пределы 6,5 – 8,5

Минерали-зация Не более 1000 мг/дм³, в том числе хлоридов – 350 мг/дм³, сульфатов – 500 мг/дм³ Нормируется по показателю «привкусы»

Не нормируется

Растворенный кислород

Не должен быть менее 4 мг/дм³ в любой период года

В зимний (подледный) период должен быть не менее

      6 мг/дм³ 4 мг/дм³      

в летний период (открытый) на всех водных объектах должен быть не менее 6 мг/дм³

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Не должно превышать при температуре 20 ⁰С

 

3 мг О₂/дм³ 5 мг О₂/дм³ 3 мг О₂/дм³ 3 мг О₂/дм³ Химические вещества

Не должны содержаться в концентрациях, превышающих ПДК

Возбудители заболеваний

Должны отсутствовать возбудители заболеваний, в том числе жизнеспособные яйца гельминтов и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших

 

Огромное число существующих антропогенных источников загрязнения и многочисленные пути попадания загрязняющих веществ в водные объекты обусловливают практическую невозможность полного исключения загрязнений водных объектов. Поэтому необходимо определить показатели качества воды, при котором обеспечивается безопасность использования воды населением и стабильность водных экосистем. Установление таких показателей называется нормированием качества воды.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей её состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечивается здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта. Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоёмов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называют загрязняющим веществом. («Правила охраны поверхностных вод (типовые положения)» Утв. Госкомприродой СССР 21.02.91).

!!! Примечание. По мере разработки и утверждения экологических требований и норм состояния водных объектов, а также специальных требований к охране вод, используемых для целей сельского хозяйства, эти требования будут учтены, а Правила при очередном пересмотре дополнены соответствующими разделами.

Нормы качества воды водных объектов включают в себя:

Ø общие требования к составу и свойствам воды водных объектов в зависимости от вида водопользования;

Ø перечень ПДК нормированных веществ в воде водных объектов для различных видов водопользования.

Водопользование – использование водных объектов для удовлетворения любых нужд населения и народного хозяйства.

Водные объекты используются для целей питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, сброса сточных вод и (или) дренажных вод, производства электрической энергии, водного и воздушного транспорта, сплава древесины и других целей.

Согласно ГОСТ 17.1.1.03-86. «Охрана природы. Гидросфера. Классификация водопользований» водопользование классифицируется по следующим признакам:

ü по целям использования вод,

ü по объектам водопользования,

ü по техническим условиям водопользования,

ü по условиям предоставления водных объектов в пользование,

ü по характеру использования воды,

ü по способу использования водных объектов.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод» и санитарными правилами СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» установлены гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух видов водопользования, которые в свою очередь, делятся на категории (таблица 2):

Ø хозяйственно питьевое и культурно-бытовое водопользование;

Ø рыбохозяйственное водопользование.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности.

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Другая категория – рыбохозяйственная. Федеральный закон № 420-ФЗ от 28 декабря 2010 г. определяет, что к водным объектам рыбохозяйственного значения относятся водные объекты, которые используются или могут быть использованы для добычи (вылова) водных биоресурсов. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, утверждённые Приказом Росрыболовства от 18.01.2010 г. № 20 вступили в силу 16 марта 2010 г.

 

Таблица 2 - Классификация поверхностных водоемов по видам водопользования

Водные объекты
I вид – хозяйственно питьевое и культурно-бытовое водопользование	II вид – рыбохозяйственное водопользование
I категория – водные объекты, используемые в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснаб-жения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промыш-ленности.	Высшая категория – места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных и ценных видов рыб и других промысловых водных организмов.
II категория – водные объекты, используемые для купания, занятия спортом и отдыха населения.	I категория – водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувст­вительностью к содержанию кис­лорода.
	II категория – водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей

 

ПРОМЫШЛЕННЫЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Работа промышленных предприятий связана с потреблением воды. При этом образуются сточные воды, которые подлежат сбросу в близлежащие водные объекты.

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

П о источнику происхождения:

ü производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

ü бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

ü поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые — образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся, как правило, через систему ливневой канализации. Также могут называться «ливневые стоки»

В составе сточных вод выделяют две основных группы загрязнителей:

1. Консервативные, которые с трудом вступают в химические реакции и практически не поддаются биологическому разложению (примеры таких загрязнителей соли тяжёлых металлов, фенолы, пестициды).

2. Неконсервативные, которые могут, в том числе подвергаться процессам самоочищения водоёмов.

В состав сточных вод входят как неорганические (частицы грунта, руды и пустой породы, шлака, неорганические соли, кислоты, щёлочи); так и органические (нефтепродукты, органические кислоты), в том числе биологические объекты (грибки, бактерии, дрожжи, в том числе болезнетворные).

Наиболее значимую долю загрязнения водоёмов составляют промышленные сточные воды, половина объёма которых (по данным отечественных природоохранных служб) сбрасывается в водоёмы без очистки, а большая часть второй половины – в недостаточно очищенном виде. Поэтому почти все реки загрязнены нефтепродуктами, тяжёлыми металлами, органическими и минеральными соединениями.

Сельскохозяйственные сточные воды несут в реки и озёра огромное количество удобрений и пестицидов.

Сброс сточных вод в водо ё мы сопровождается накоплением загрязняющих веществ в донных осадках в больших концентрациях, что может приводить к резкому повышения уровня загрязнения в паводковых водах и к вторичному загрязнению, связанному с образованием новых (часто более вредных, чем исходные) химических соединений.

Сточные воды промышленных предприятий, или промышленные сточные воды, подразделяются на 3 вида.

К 1-му виду относятся производственные сточные воды, образующиеся в результате непосредственного использования воды в технологических операциях в качестве реагента, растворителя и так далее. Эти воды загрязнены теми веществами, которые участвуют в технологическом процессе.

2-й вид - воды от вспомогательных операций и процессов, образующиеся при поверхностном охлаждении технологической аппаратуры и силовых агрегатов. Эти воды, как правило, не загрязнены, но имеют повышенную температуру. Возможно непредвиденное загрязнение этих вод, например, при нарушении целостности змеевиков теплообменных аппаратов.

К 3-му виду относятся воды от подсобных и обслуживающих цехов (склады сырья и готовой продукции, транспортировка сырья, топлива, котельные и т.п.). Эти воды могут быть загрязнены самыми различными веществами и в разной степени.

Режим образования промышленных сточных вод, их состав и концентрация зависят от вида и количества вырабатываемой продукции, технологии производства, применяемого оборудования, числа рабочих.

Сточные воды можно сбрасывать в водные объекты при условии соблюдения гигиенических требований применительно к воде водного объекта в зависимости от вида водопользования.

Промышленные стоки, содержащие неорганические и органические отходы, нередко спускаются в реки и моря. Ежегодно в водные источники попадают тысячи химических веществ, действие которых на окружающую среду заранее не известно. Сотни из этих веществ представляют собой новые соединения. Хотя промышленные стоки во многих случаях подвергаются предварительной очистке, они все-таки содержат токсичные вещества, которые трудно обнаружить.

Сброс промышленных сточных вод в реки и моря приводит к повышению в них концентрации токсичных ионов тяжелых металлов, например кадмия, ртути и свинца. Существенная их часть поглощается или адсорбируется определенными веществами, и это иногда называют процессом самоочищения. Однако в замкнутых бассейнах тяжелые металлы могут достигать опасно высоких уровней.

!!! Наиболее известный случай такого рода произошел в заливе Минамата в Японии. В этот залив сбрасывались промышленные сточные воды, содержащие ацетат метил-ртути. В результате ртуть стала попадать в цепь питания. Она поглощалась водорослями, которые поедали моллюски; моллюсками питались рыбы, а рыба употреблялась в пищу местным населением. Содержание ртути в рыбе оказалось настолько высоким, что это привело к появлению детей с врожденными уродствами и к смертельным случаям. Это заболевание получило название болезни Минамата.

Большую озабоченность вызывает также повышение уровня нитратов, наблюдаемое в питьевой воде. Высказывается мнение, что высокое содержание нитратов в воде может приводить к возникновению рака желудка и являться причиной повышенной детской смертности.

!!! По данным Международной организации труда, 70% населения земного шара пользуется некачественной водой. Эта проблема особенно остро стоит в развивающихся странах. Приблизительно 90% всех сельских жителей постоянно пользуются для питья и купания загрязнённой водой. По оценкам Всемирной организации здравоохранения 80% заболеваний в мире обусловлены недостаточным качеством и антисанитарным состоянием воды. Из-за этого возникают такие заболевания, как холера, тиф, малярия, паразитарный цирроз (глистное заболевание) и проказа. От заболеваний, связанных с антисанитарным состоянием воды, на земном шаре страдает около 500 млн. людей.

Однако проблема загрязненности воды и её антисанитарного состояния не ограничивается развивающимися странами. Четвертая часть всего Средиземноморского побережья считается опасно загрязненной. Согласно отчёту о загрязнении Средиземного моря, опубликованному в 1983 г. в рамках Программы охраны окружающей среды ООН, употребление в пищу выловленных там моллюсков и омаров небезопасно для здоровья. В этом регионе распространены тиф, паратиф, дизентерия, полиомиелит, вирусный гепатит и пищевые отравления, периодически возникают вспышки холеры. Большинство этих заболеваний вызывается сбросом в море неочищенных сточных вод. По имеющимся оценкам, 85% отходов из 120 прибрежных городов сбрасывается в Средиземное море, в котором купаются и ловят рыбу отдыхающие и местные жители. Между Барселоной и Генуей на каждую милю береговой линии приходится приблизительно 200 тонн сбрасываемых отходов в год.

Очистка сточных вод не даёт необходимого эффекта, поскольку позволяет удалять из воды только твёрдые вещества и лишь небольшую долю растворённых в ней питательных веществ.

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

ü Механическая очистка сточных вод является предварительным этапом, который обязательно предшествует полной очистке стоков.

Задача механической очистки - извлечь из воды осевшие или взвешенные нерастворимые твёрдые частицы, волокна и грубодисперсные примеси.

Механическая очистка стоков очень важна при повторном использовании технической воды на производстве. Кроме защиты оборудования от попадания твердых частиц при использовании оборотной воды, механическая очистка способна извлечь из промышленных стоков ценные химические соединения для повторного использования в производственном цикле.

ü Физические. Основаны на гравиметрических и фильтрационных методах разделения. Позволяют отделить нерастворимые твёрдые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.

ü Химические. Основаны на реакциях компонентов сточных вод с реагентами. Чаще всего, химические методы, используют для нормализации pH сточных вод или осаждения нерастворимых солей и гидроксидов тяжёлых металлов, образующихся в результате реакции. При использовании, в качестве реагентов перекисных или содержащих активный хлор соединений (например, озон и гипохлорит) достигают обеззараживания и осветления сточных вод, за счёт окисления органических примесей. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка, если же образования осадка не происходит, то повышается солесодержание сточных вод.

ü Физико-химические. Основаны на совмещении физических и химических методов в процессе очистки сточных вод.

ü Биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, разлагающих органические соединения в сточных водах. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов.

ü Коагуляция, сорбция, экстракция, электролиз, ионный обмен, обратный осмос. Это, сравнительно, низкопроизводительные методы, отличающиеся высокой стоимостью очистки сточных вод. Позволяют очистить сточные воды от растворимых и жидких нерастворимых соединений.

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей. Качественная очистка сточных вод, не реализуема без последовательной обработки сточных вод несколькими методами.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

У промышленных сточных вод есть и свои плюсы. Их можно после соответствующей очистки повторно использовать в технологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятиях создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологии комплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности). Перспективны методы физико-химической очистки (коагулирование, отстаивание, фильтрация) в качестве самостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, а также методы, так называемой дополнительной обработки (сорбция, ионообмен, гиперфильтрация, удаление азотистых веществ, фосфатов и других), обеспечивающей весьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высоко концентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.

Имеющиеся в сточных водах (преимущественно бытовых) в значительном количестве вещества, содержащие азот, калий, фосфор, кальций и другие элементы, являются ценными удобрениями для сельскохозяйственных культур, в связи, с чем сточные воды используются для орошения сельскохозяйственных земель. Целесообразно обезвреживание сточных вод на станциях биологической очистки производить с подачей очищенных сточных вод на поля. Осадки сточных вод после соответствующей обработки (сбраживание, сушка) обычно используют в качестве удобрений.