Нормирование загрязняющих веществ в водных объектах

Контроль и управление качеством воды в водных объектах (водоемах и водотоках) представляют собой санитарную охрану водоемов.

В отличие от атмосферы, вода — более жестко локализованное в пространстве природное тело, всегда ограниченное в водоемах их берегами и дном. Это существенным образом сказывается на последствиях ее загрязнения с точки зрения влияния как на здоровье человека, так и на экосистемы.

Следует иметь в виду, что словосочетание «водный объект» (как и «водоем», «водоток») используется в качестве технического термина, но фактически речь идет о качестве воды в водных экологических системах (биогеоценозах), где аналогично воздуху в наземных экосистемах вода является постоянной средой обитания для множества живых организмов, чьи экологические нищи здесь локализованы, т. е. для водного биоценоза.

Важнейшей водоохранной задачей в условиях промышленной и хозяйственной деятельности общества, а также с учетом того, что целенаправленное или случайное отведение жидких «отходов» в водные объекты практически неизбежно, является установление допустимых нагрузок на них при водопользовании и водопотреблении.

Водопользование — это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации. Основными водопользователями являются рыбное хозяйство, гидроэнергетика, водный транспорт.

Водопотребление— это использование воды, связанное с изъятием ее из мест локализации с частичным или полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии, т. е. с примесями.

Основные водопотребители — сельское хозяйство, промышленные производства, культурно-бытовое хозяйство.

В соответствии с водным кодексом Украины" - "Все води (водные объекты) на территории Украины есть национальным достоянием народа Украины, одной из природных основ его экономического развития и социального благосостояния.

Водные ресурсы обеспечивают жизнедеятельность людей, животного и растительного мира и есть ограниченными и уязвимыми природными объектами."

Нормы качества воды в поверхностных и морских водных объектах устанавливается для хозяйственно-питьевого, комунально-бытового и рыбохозяйского водопользования.

До хозяйственно-питьевого водопользования относится использование водных объектов как источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

До комунально-бытового водопользования относится использование водних объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения, требования к качеству води, которые установлены для комунально-бытового водопользования, распространяются на водные объекты, участки которых находятся в пределах населенных пунктов.

До рыбохозяйственного водопользования относится использование, рек водоёмов или их отдельных участков, которые используются или могут использоваться для промышленной добычи риби и других объектов водного промысла или имеют значение для возобновления их запасов. Они подразделяются на три категории.

К высшей категории принадлежат участки водных объектов в местах расположения нерестилищ, зимовьих ям и массового нагулу особо ценных видов рыб, существования промысловых водных млекопитающих, а также охранных зон хозяйств любого типа для искусственного разведения и выращивания ценных видов рыб водных животных и растений.

К первой категории принадлежат водные объекты, которые используются для сохранения и восполнения ценных видов рыб, которые имебт высокую чувствительность к содержанию кислорода.

Ко второй категории принадлежат водные объекты которые используются для других рыбохозяйственных нужд.

Как сказано в "Водном кодексе Украины" ст.6 Воды (водные "объекты") есть исключительно собственностью народа Украины и даются только в пользование."

В общем случае допустимая нагрузка на водоем (при его загрязнении) определяется, как разность между установленной нормативной нагрузкой, т.е. возможностью сброса С_норм и уже существующей, т.е. фактической нагрузкой С_факт :

С_доп = С_норм - С_факт .

Согласно действующим «Правилам охраны поверхностных вод», данный водный объект считается загрязненным, если показатели состава и свойств воды в нем изменились под прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными хотя бы для одного из видов водопользования. Если же примеси (загрязняющие вещества) присутствуют в воде в пределах нормативов, то водный объект загрязненным не считается.

Таким образом, загрязненность воды — не абсолютное понятие: оно относится только к вполне определенному месту или зоне водного объекта и к конкретному виду водопользования. Поэтому водный объект вне места водопользования не считается загрязненным, даже если его экосистема полностью разрушена вследствие сброса вредных веществ. Такое положение является объективно вынужденным, ибо полностью прекратить сбросы и разбавление в природных водах загрязняющих веществ пока нереально, однако с экологических позиций оно совершенно неприемлемо, ибо из него следует, что вне места водопользования водная экосистема, даже полностью разрушенная; загрязненной не считается.

Поэтому экологически грамотные инженеры производства должны, независимо от того, обеспечена, или нет допустимая нагрузка на водный объект, принимать все технически доступные меры для минимизации сброса в него загрязняющих веществ.

Под загрязненностью водного объекта понимают такое его состояние в официально установленном месте использования воды, при котором наблюдается уклонение от нормы в сторону увеличения содержания тех или иных нормируемых компонентов. Отсюда загрязняющим воду веществом считается не любая примесь и не в любом количестве, а лишь избыточная, которая приводит к нарушению нормативов качества воды.

Водоохранными мероприятиями называют комплекс мероприятий, осуществление которых обеспечивает соблюдение норм качества воды в местах водопользования. Это положение «Правил...», как и все предыдущие, с позиций экологии и охраны природы совершенно неправомерно, ибо просто невозможно охранять водную (единую!) экосистему, проводя охранные мероприятия только в местах пользования водой.

Основным нормативным требованием к качеству воды в водном объекте является соблюдение установленных предельно допустимых концентраций, т.е. группы экологических стандартов, оценивающих состояние водной экосистемы и качество воды с точки зрения ее опасности (или безопасности) для здоровья.

Предельно допустимая концентрация примеси в воде водного объекта (реке, озере, море, подземных водах) — это такой нормативный показатель, который исключает неблагоприятное влияние на организм человека и возможность ограничения или нарушения нормальных условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и других видов водопользования.

Иными словами, ПДК вредных веществ в водном объекте — это такая концентрация, при превышении которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования (ГОСТ 17403-72).

Гранично допустима концентрація у воді водойми господарсько-питного та культурно-побутового водокористування (ГДК_в) - це концентрація шкідливої ​​речовини у воді, яка не повинна надавати прямого або непрямого впливу на організм людини протягом всього його життя і на здоров'я наступних поколінь, і не повинна погіршувати гігієнічні умови водокористування.

Гранично допустима концентрація у воді водойми, використовуваного для рибогосподарських цілей (ГДК _вр) - це концентрація шкідливої ​​речовини у воді, яка не повинна мати шкідливого впливу на популяції риб, в першу чергу промислових.

Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках — в 1 км выше (рис. 5.1) ближайшего по течению пункта водопользования (хозяйственно-питьевое водоснабжение, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта и т. п.), а на непроточных водоемах — в радиусе 1 км от пункта водопользования (рис. 5.2).

Рис. 5.1. Нормирование загрязняющих веществ в воде водотока

Как и для примесей в атмосферном воздухе, для веществ, загрязняющих воду, установлено раздельное нормирование качества воды, хотя принцип разделения здесь иной и связан он с приоритетным назначением водного объекта, т.е. с категориями водопользования (рис.5.3).

Рис. 5.2 - Нормирование загрязняющих веществ в воде непроточного водоема

Рис. 5.3 - Категории нормирования

Склад і властивості води у водоймах мають відповідати нормативам у контрольних створах.

Контрольні створи (КС) або пункти — ті місця, де мають до-тримуватись встановлені норми якості води.

Лімітуючий контрольний створ — створ на водному об'єкті, для дотримання норм якості води в якому необхідне встановлення найбільш суворих обмежень на скид речовин із зворотними водами.

Фоновий створ — створ, розташований на водному об'єкті без-посередньо до місця впливу скиду зворотних вод з урахуванням напрямку течії.

Розрахунковий створ — створ, для якого визначають розрахункові характеристики водного об'єкта; ним можуть бути контрольний, фоновий, гідрометричний, гирловий (для річок) та інші створи.

Під час скиду зворотних вод або проведення інших видів господарської діяльності, що впливають на стан рибогосподарських водотоків і водойм, норми якості води або (у випадках природного перевищення цих норм) її природний склад і властивості мають дотримуватись у межах рибогосподарської ділянки, починаючи з контрольного створу або пункту, визначеного в кожному конкретному випадку органами Мінприроди України, але не далі 500 м від місця скиду зворотних вод або розташування інших джерел домішок, що впливають на якість води (місць видобування корисних копалин, проведення робіт на водному об'єкті і т.д).

Під час скиду зворотних вод у прибережну зону моря рибогоспо-дарські норми якості води мають дотримуватись у контрольному створі, Що розташований на відстані 250 м від місця випуску в будь-якому напрямі.

Контрольні створи визначаються органами Мінприроди України за погодженням з органами МОЗ України та Держрибгоспмрому України.

К качеству воды каждой из показанных на рисунке категорий водопользования предъявляются различные требования: в одних случаях более, в других — менее жесткие. Например, присутствие хлорорганических ядохимикатов (ДДТ, гексахлоран) в хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых водных объектах допускается в весьма ограниченных количествах: концентрации соответственно 0,02 и 0,1 мг/л. В воде рыбохозяйственных водоемов присутствие этих веществ вообще не допускается (вещества не должны определяться существующими методами анализа), что объясняется закономерностью прогрессивного накопления токсикантов в пищевых целях. Некоторые вещества могут оказывать неблагоприятное воздействие на организм только при попадании внутрь, другие опасны, кроме того, и при контактном воздействии. Соответственно присутствие первых ограничивает возможности для купания и умывания (санитарное ограничение), а вторых — лимитирует использование воды для питья и приготовления пищи (санитарно-токсикологическое ограничение).

Некоторые вещества являются вредными в сравнительно высоких концентрациях именно при контактном воздействии или при воздействии на органы чувств, и поэтому их ПДК в водных объектах первой категории имеют высокие значения с общесанитарной точки зрения. Однако в водных объектах второй категории они оказываются токсичными для ихтиофауны (рыб), и здесь на первое место выдвигается их токсическое действие. Соответственно ПДК на эти вещества ужесточаются. Например, если в водных объектах первой категории ПДК для аммиака (по азоту) составляет 2 мг/л, то для второй категории — она в 40 раз ниже. Есть вещества малоядовитые, но обладающие резким стойким запахом, например, нефтепродукты. В водных объектах первой категории преимущественное значение имеет запах, и поэтому в основе ограничения — органолептические свойства воды, загрязненной этими продуктами (ПДК = 0,3 мг/л). Однако ткани рыб, обитающих в водоемах рыбохозяйственного назначения, приобретают резкий запах, а кроме того, нефть губительна для икры, личинок, молоди рыб. Поэтому в рыбохозяйственных водных объектах присутствие нефти лимитируется прежде всего по рыбохозяйственному показателю и ПДК снижается до 0,05 мг/л.

Для санітарної оцінки води використовуються показники:

• гранично допустимі концентрації речовин у воді;

• орієнтовно допустимі рівні речовин у воді (ОДР);

• лімітуючи ознаки шкідливості (санітарно-токсикологічна, загально санітарна, органолептична з розшифруванням властивостей: запаху, впливу на колір, утворення піни і плівки, присмак);

• клас небезпеки речовин.

Таким образом, для обеспечения чистоты водных объектов одновременно с предельно допустимыми концентрациями используется другой ограничительный норматив: лимитирующий показатель вредности (ЛПВ, або ЛПШ), не имеющий количественной характеристики, а отражающий приоритетность требований к качеству воды в тех случаях, когда водный объект имеет полифункциональное назначение. В водных объектах культурно-бытового и хозяйственно-питьевого назначения в основу приоритетности нормирования положены преимущественно санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический лимиты, а в рыбохозяйственных — в основном токсикологический и отчасти органолептический.

Принадлежность того или иного химического соединения к определенной группе по ЛПВ необходимо учитывать для соблюдения требований «Правил об оценке качества воды», исходя из суммарного содержания всех веществ одного и того же ЛПВ. Это требование записывается в следующем виде:

<1

где Q - средняя концентрация (мг/л) одного вещества, принадлежащего к рассматриваемой группе ЛПВ;

ПДК - предельно допустимая концентрация того же вещества (мг/л);

п - общее количество веществ данной группы ЛПВ, находящихся в воде исследуемого водного объекта.

Поэтому при наличии в воде нескольких веществ одной и той же группы по ЛПВ отсутствие загрязнения определяется приведенным выше условием (<1).

Таким образом, химический состав воды может характеризоваться очень большим числом показателей, определяющих качество воды применительно к рассматриваемому виду водопользования.

Значения предельно допустимых концентраций вредных веществ в водных объектах различны для разных категорий водопользования и их перечни также различны: для водных объектов первой категории установлены ПДК на 1717 вредных веществ, второй — 952, причем лишь немногие из них повторяются в обоих перечнях. Понятно, что различные вещества могут иметь одинаковый лимитирующий показатель вредности при различных значениях предельно допустимых концентраций.

Нормирование загрязняющих веществ в воде учитывает три главных критерия:

· влияние вещества на общий санитарный режим водного объекта;

· влияние на органолептические свойства воды;

· влияние на здоровье населения.

Первый критерий связан с влиянием загрязняющих веществ на процессы самоочищения воды от органических загрязнений в сточных водах. В первую очередь определяется, какое количество кислорода необходимо для окисления органики и развития водной микрофлоры. Критериальной характеристикой воды в этом случае является биохимическое потребление кислорода БПК. Подробно этот вопрос изучается в курсах химии и микробиологии природных и сточных вод.

Пороговые значения второго критерия устанавливаются на группах людей-добровольцев, отобранных по способности к восприятию запахов. Порог запахового ощущения для самых чувствительных индивидуумов принимается в качестве ПДК_в для данного вещества. Более сложно исследовать влияние вредных веществ на здоровье людей. Для этого проводятся санитарно-токсикологические исследования с целью установления максимальной недействующей дозы (концентрации) вещества (МНК).

Эксперименты осуществляются на крысах, морских свинках или на других теплокровных животных, причем диапазон исследуемых концентраций вредных веществ довольно широк: они различаются в 5—10 раз, а опыт длится в течение шести месяцев и дольше. Для того чтобы выявить так называемые минимальные эффекты, используют метод условных рефлексов, т.е. реакции тест-объектов на присутствие в воде загрязняющих веществ.