Основные источники загрязнения воды

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км², из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Азовского и Каспийского морей, где сосредоточен основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общегодового объема речного стока.

Использование воды для хозяйственных целей – одно из звеньев круговорота воды в природе. Антропогенное звено круговорота отличается от естественного тем, что в процессе испарения лишь часть использованной человеком воды возвращается в атмосферу опресненной. Большая часть сбрасывается в реки и водоемы в виде сточных вод, загрязненных отходами производства.

На территории России практически все водоемы подвержены антропогенному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нормативным требованиям. Основными источниками загрязнения водоемов служат предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности.

Цветная металлургия. Сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианизы, ксантогенаты), солями тяжелых металлов (медь, свинец, цинк, никель, ртуть и др.), мышьяком, хлоридами и др.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Главный источник образования сточных вод в отрасли – производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки.

Нефтеперерабатывающая промышленность. В сточные воды попадают в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжелых металлов и др.

Химическая и нефтехимическая промышленность. В водные объекты со сточными водами попадают нефтепродукты, взвешенные вещества, азот общий, азот аммонийный, нитраты, хлориды, сульфаты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, поверхностно-активные вещества, карбамиды, пестициды, полуфабрикаты.

Машиностроение. Происходит сброс сточных вод, загрязненных в первую очередь нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, соединениями азота, солями железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия.

Легкая промышленность. Основное загрязнение водоемов происходит от текстильного производства и процессов дубления кож. В сточных водах текстильной промышленности могут содержаться взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нитраты, синтетические поверхностно-активные вещества, железо, медь, цинк, никель, хром, свинец, фтор и др., кожевенного производства – соединения азота, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества, жиры и масла, хром, алюминий, сероводород, метанол, фенальдегид.

Бытовые сточные воды – это вода из кухонь, туалетных комнат, душевых, бань, прачечных, столовых, больниц, бытовых помещений промышленных предприятий и др. В бытовых сточных водах органическое вещество в загрязнениях составляет 58%, минеральные вещества – 42%.

Источниками загрязнения признаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление в водные объекты вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и береговых водных объектов.

Аварийное загрязнение водных объектов возникает при залповом сбросе вредных веществ в поверхностные водные объекты, который причиняет вред или создает угрозу причинения вреда здоровью населения, нормальному осуществлению хозяйственной и иной деятельности, состоянию окружающей природной среды, а также биологическому разнообразию.

Загрязняющие вещества условно можно подразделить на несколько групп. По физическому состоянию выделяют нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения делятся на минеральные, органические, бактериальные, биологические.

Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и др.

Органические загрязнения подразделяются по происхождению на растительные и животные. Растительные органические загрязнения вызываются остатками растений, плодов, овощей, злаков, растительного масла и др. Загрязнения животного происхождения – это физиологические выделения людей и животных, остатки тканей животных, клеевые вещества и др.

2.4.2. Вещества, разрушаемые микроорганизмами,

и измене­ние состояния воды

Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое загрязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Органические соединения природного происхождения, за некоторым исключением (например, лигнин), быстро разрушаются микроорганизмами. Процесс биологической очистки воды связан с содержанием в ней кислорода. При достаточном количестве кислорода проявляется активность аэробных микроорганизмов, которые питаются органическими веществами. При этом образуются СО₂ и Н₂О, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, кислородсодержащие соединения других элементов, которые содержались в исходных веществах. Выделенные нитраты и фосфаты играют особую роль в изменении состояния воды, так как в естественных водоемах они содержатся в столь малых количествах, что ограничивают рост растений и планктона. С ростом числа живых организмов в воде увеличивается и количество отмирающих, для аэробного разрушения органических остатков которых требуется также кислород. При этом резко возрастает расход кислорода, и растения уже не могут восполнять его за счет фотосинтеза. Если органические остатки не будут вскоре переработаны, вода на длительное время останется без кислорода, необходимого для жизнедеятельности флоры и фауны, вплоть до того, что аэробные организмы уже не смогут более существовать. Их массовая гибель соответственно сопровождается массовым размножением анаэробных микроорганизмов, которые разрушают всю биомассу путем брожения. Этот переход от аэробного к анаэробному состоянию воды называют опрокидыванием.

После анаэробного распада в результате целого ряда взаимосвязанных процессов брожения образуются CH₄, CO₂, H₂O, NH₃, H₂S. Распавшиеся в анаэробных процессах органические вещества так сильно изменяют состояние воды, что делают невозможным в обозримое время ее возвращение к аэробному состоянию, если не предпринимать искусственные меры. Постоянно выделяющиеся NH₃ и H₂S еще сильнее отравляют воду.

При сильном загрязнении воды мочой и навозной жижей в ней оказывается большое количество мочевины. Бактерии в сточных водах под действием ферментов выделяют аммиак.

уреаза

(NH₄)₂CO+2 H₂O ® H₂CO₃+NH₃

Литр навозной жижи может дать до 4,5 г аммиака, который может выделиться в определенных условиях. При температуре 25⁰С и рН 11 равновесие сильно сдвигается в сторону выделения аммиака. Такие условия создаются в летнее время в стоячих водах прудов. При вдыхании аммиака, а также при питье его раствора в воде, аммиак быстро усваивается организмом. При растворении в крови аммиак быстро создает щелочную среду и растворяет белки, нанося организму этим непоправимый вред. При попадании аммиака в пруды он может вызвать массовую гибель живых организмов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Определение аммонийных соединений в сточных водах»

Предложенный метод определения массовой концентрации ка­тиона аммония (ГОСТ 1030) основан на его реакции с реактивом Несслера с образованием окрашенного в щелочной среде в желтый цвет соединения.

2K₄HgJ₄ + NH₃ + 3KOH = Hg₂OJNH₂ + 7KJ + 2H₂O желтый

Мешающее влияние железа устраняют добавлением к пробе сегнетовой соли.

Концентрацию катионов аммония определяют визуально-коло­риметрическим или фотометрическим методом (длина волны 425 нм, кювета 1 см).

ПДК аммиака и ионов аммония в воде водоемов составляет 2,6 мг/л (или 2,0 мг/л по аммонийному азоту). Лимитирующий показатель вредности – общесанитарный.

Приборы и реактивы:фотоколориметр; пробирки для колори­метрии; реактив Несслера; сегнетова соль; раствор хлорида аммония 1,0 мг/мл (2,9650 г предварительно высушенного NH₄Cl растворяют в 1 л дистиллированной воды); анализируемая вода; стеклянная хими­ческая посуда.

Ход анализа

1. Наливают анализируемую воду в колориметрическую про­бирку до метки 5 мл.

2. Добавляют в воду около 0,1 г сегнетовой соли и туда же пи­петкой – 1,0 мл реактива Несслера. Содержимое перемеши­вают.

3. Оставляют смесь на 1–2 мин для завершения реакции.

4. Окраску раствора в пробирке сравнивают с контрольной шка­лой образцов окраски или определяют концентрацию аммония на фотоколориметре. Для этого делают шкалу ок­раски. Из раствора NH₄Cl с концентрацией 1,0 мг/мл готовят стандартный раствор с концентрацией 10 мкг/мл (1 мл раствора с концентрацией 1 мг/мл + 99 мл воды). Из стандартного раствора делают серию эталонных растворов с концентрациями 0,1 мкг/мл, 0,5 мкг/мл, 1,0 мкг/мл, 1,5 мкг/мл, 2,0 мкг/мл, 2,5 мкг/мл, 3,0 мкг/мл. В мерную колбу объемом 100 мл помещают соответственно 1 мл, 5 мл, 10 мл, 15 мл, 20 мл, 25 мл и 30 мл стандартного раствора хлорида аммония и добавляют до метки дистиллированную воду. Далее поступают как в случае с анализируемой водой.

5. Результаты испытаний оформляют в виде таблицы и делают вывод из проделанной работы.