О О Борисовська, О В Деменко - Екологічна безпека методичні рекомендації - страница 1

Страницы:
1  2  3  4  5 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА.

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

до виконання розрахункової практичної роботи студентами напряму підготовки 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дніпропетровськ 2012

 

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

ГІРНИЧИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра екології

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА. МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

до виконання розрахункової практичної роботи студентами напряму підготовки 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування

Дніпропетровськ НГУ

2012

Екологічна безпека. Методичні рекомендації до виконання розрахункової практичної роботи студентами напряму підготовки 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування [Текст] / О.О. Борисовська, С.М. Лисицька, О.В. Деменко. - Д.: Національний гірничий університет, 2012. - 35 с.

Автори:

О.О. Борисовська, канд. техн. наук, доц.; С.М. Лисицька, канд. с.-г. наук, доц.; О.В. Деменко, асист.

Рекомендовано методичною комісією з напряму підготовки 6.040106 Екологія та охорона навколишнього середовища (протокол № 4 від 05.06.2012) за поданням кафедри екології (протокол № 4 від 11.05.2012).

Методичні матеріали мають на меті допомогти студентам у вивченні нормативної дисципліни, зокрема в оволодінні навичками визначення рівня екологічної небезпеки з огляду на можливі негативні зміни параметрів якості природної води, у яку скидаються промислові стічні води. Рекомендації відповідають вимогам освітньо-кваліфікаційного рівня підготовки бакалаврів напряму 6.040106 Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування.

Відповідальна за випуск завідувач кафедри екології, д-р біол. наук, проф. А.І. Горова.

1. МЕТА Й ЗАВДАННЯ РОБОТИ

Мета практичної розрахункової роботи полягає в набутті студентами-бакалаврами навичок визначення показників рівня антропогенного впливу на якість води природних водойм унаслідок змішування й розведення її промисловими стічними водами.

Методичні рекомендації до практичних занять також можуть бути використані для виконання дипломної роботи спеціалістами й магістрами спеціальності 7(8).04010601 Екологія та охорона навколишнього середовища. Поставлена мета досягається послідовним вирішенням таких завдань:

- ознайомлення з нормативними вимогами до складу й властивостей води водних об'єктів у пунктах водокористування;

- опанування методики розрахунку ступеня розведення стічних вод водою проточної водойми біля пункту водокористування;

- виконання перевірки стічних вод промислового підприємства з огляду на загально-санітарну, органолептичну, санітарно-токсикологічну ознаки шкідливості та ін.;

- аналіз отриманих розрахункових даних з метою запобігання порушенням санітарно-гігієнічних вимог щодо якості води та виникненню небезпечного екологічного стану на водному об' єкті.

2. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Студентам-екологам другого курсу рекомендовано до виконання практичну роботу на тему: «Розрахунок умов спуску стічних вод у проточну водойму».

Методика виконання розрахункової роботи базується на теоретичних положеннях екологічної безпеки гідросфери, на чіткому розумінні принципів нормування якості води, врахуванні гідрологічних і гідродинамічних особливостей водойм, що дозволяє розробити технологічні й санітарно-технічні заходи усунення антропогенного забруднення природної води в кожному конкретному випадку.

2.1. Принципи нормування якості води

Під забрудненістю розуміють такий стан водного об'єкта в офіційно встановленому місці його використання, коли там спостерігається відхилення від норми, пов' язане із збільшенням вмісту тих чи інших компонентів. Критерієм забрудненості води є погіршення її якості внаслідок зміни хімічного складу, органолептичних властивостей і підвищення вмісту шкідливих для людей та рослинних і тваринних організмів речовин, а також підвищення температури води, що несприятливо впливає на умови життєдіяльності водних організмів.

Водоохоронними називають заходи, запровадження яких забезпечує дотримання норм якості води у водоймі. Основна нормативна вимога до якостіводи у водоймі - збереження в ній встановлених гранично допустимих концентрацій (ГДК) забруднювальних речовин.

Склад та властивості води у поверхневих водоймах повинні відповідати нормативам у контрольному створі*, закладеному на водотоках на 1 км вище найближчого за течією пункту водокористування (місця забору води для господарсько-питного водопостачання, купання, організованого відпочинку людей, території населеного пункту тощо), а в непроточних водоймах - у радіусі 1 км від пункту водокористування (див. рис. 1).

*Примітка: контрольний створ - місце поперечного перерізу водотоку, спеціально призначене для перевірки якості води (див. рис. 1).

а

Підприємство Створ

С<ГДК

Рис. 1. Схема нормування якості води:

а - у поверхневій проточній водоймі; б - у поверхневій непроточній водоймі

Як і для забруднювачів атмосферного повітря, для води теж встановлено окреме нормування якості. Але принцип розподілу показників якості тут інший і пов'язаний він з категорію водокористування.

За напрямом споживання води всі водойми на певній території поділяють на дві групи: перші використовуються для ведення рибного господарства і другі - для задоволення потреб населення (рис. 2).

Категорії водокористування

_і_

Для ведення

рибного господарства

-1-

Для потреб населення

Зберігання й відтворення цінних видів риб

Обладнання місць нерес­ту, масового нагулу, ям для зимівлі

Інші рибогоспо­дарські завдання

Господарсько-

 

Культурно-

питне

 

побутове

(І категорія)

 

(ІІ категорія)

Рис. 2. Класифікація видів водокористування за категоріями

Відповідно до принципів водокористування встановлено два види нормативів:

1) санітарно-гігієнічні нормативи якості води (для потреб населення) включають науково обґрунтовані величини концентрації в ній забруднювальних речовин і такі її показники (загально-фізичні, біологічні, хімічні, радіаційні), що не виявляють прямого або опосередкованого шкідливого впливу на життя та здоров 'я населення;

2) рибогосподарські нормативи якості води передбачають науково обґрунтовані величини концентрації в ній забруднювальних речовин і такі її показники (загальнофізичні, біологічні, хімічні, радіаційні), що не виявляють шкідливого впливу на збереження та відтворення промислово цінних видів риб.

У нормуванні ключовим виступає поняття гранично допустимої концентрації, тобто встановленого рівня вмісту певної речовини у воді, вище якого вона вважається непридатною для конкретного виду використання. Поняття якості води (згідно з Водним кодексом України) відображає характеристику її складу й властивостей, яка визначає придатність води для конкретного виду використання.

На жаль, обмежитись тільки дотриманням гранично допустимих концентрацій шкідливих речовин у воді буває недостатнім для забезпечення її якості. Щоб гарантувати цей важливий показник, для кожного підприємства контролюючі органи встановлюють величину гранично допустимого скиду (ГДС) шкідливих речовин. ГДС - це максимально допустима маса речовини, яка відводиться зі стічними водами в одиницю часу, що дозволяє забезпечити дотримання норм якості води в контрольному створі водного об' єкта. ГДС встановлюється для кожного місця випуску стічних вод у водний об' єкт із врахуванням можливості їх розведення водою водойми.

У багатьох випадках стічні води скидаються у водойми в межах міської забудови. Отже, у цьому випадку територія міста, селища і т. д. являє собою перший за течією пункт водокористування. У зв' язку з цим стічні води слід очищати або розбавляти перед скиданням у водойму чи розсіювати одразу після випускання для доведення стану води у водоймі до встановлених нормативів

ГДК.

2.2. Загальні вимоги до складу й властивостей води у водоймах біля пунктів водокористування

Усі речовини за характером свого негативного впливу на воду поділяються на групи. Кожна група об'єднує речовини зі схожими проявами негативного впливу на воду, які називають ознакою шкідливості.

Одна й та сама речовина при різних концентраціях може мати різні ознаки шкідливості. Та з них, що проявляється при найменшій концентрації речовини, називається лімітувальною ознакою шкідливості (ЛОШ). У водних об'єктах комунально-побутового і господарчо-питного водокористування розрізняють три типи ЛОШ:

1) загально санітарну;

2) органолептичну;

3) санітарно-токсикологічну.

Розглянемо особливості цих ознак детальніше.

2.2.1. Загальносанітарна ознака шкідливості

Ступінь забруднення води органічними речовинами визначають як кількість кисню, необхідну для їх окиснення мікроорганізмами в аеробних умовах і позначують абревіатурою БСК (біохімічне споживання кисню). Іншими словами, БСК - це кількість кисню, що витрачається протягом певного часу на біохімічне окиснення органічних речовин, які містяться в одиниці об' єму води.

Нормативна величина БСК при температурі 20 оС становить:

- для I категорії водокористування (господарсько-питне) - не більше 3 мг О2 /л;

- для II категорії водокористування (культурно-побутове) - не більше 6 мг О2 /л.

2.2.2. Органолептична ознака шкідливості

До органолептичних відносяться такі властивості води: запах, смак, присмак, кольоровість, прозорість, температура.

Запах, смак і присмак води

Розрізняють дві групи запахів: запахи природного й штучного походження. Запахи природного походження зумовлені присутністю організмів, які живуть і відмирають у воді, впливом складу ґрунтів, з яких сформовані береги та дно водойми. Запахи штучного походження виникаютьпри забрудненні води промисловими, комунально-побутовими, сільськогосподарськими стічними водами.

Характер та інтенсивність запаху визначають органолептично. Запах води вимірюється в балах (див. табл. 1).

Смак і присмак води залежить від її мінерального складу, температури й розчинених у ній газів. Розрізняють чотири головних смаки: солоний, кислий, солодкий, гіркий. Решту смакових відчуттів називають присмаками (лужний, металевий, хлорний і т. д.).

Таблиця 1 - Шкала оцінювання запаху й смаку води

Інтенсивність

Характерні прояви запаху (смаку)

Інтенсивність запаху (смаку), бали

запаху (смаку)

 

 

Відсутній

Не відчувається

0

Дуже слабкий

Не відчувається споживачем, але виявляється при лабораторному дослідженні

1

Слабкий

Відчувається споживачем, якщо звернути на це увагу

2

Помітний

Легко відчувається та викликає негативне ставлення до води

3

Відчутний

Привертає до себе увагу та змушує утриматися від вживання води

4

Дуже сильний

Настільки сильний, що робить воду непридатною для вживання

5

Характер та інтенсивність смаку й присмаку води також визначають органолептичним способом і оцінюють за 5-бальною шкалою (табл. 1).

Нормативні вимоги за органолептичними ознаками: інтенсивність запаху, смаку й присмаку води джерела водопостачання не повинна перевищувати 1 бала:

- для I категорії водокористування (господарсько-питне) - безпосередньо або після хлорування;

- для II категорії водокористування (культурно-побутове) - безпосередньо.

Кольоровість і прозорість води

Прозорість води залежить від ступеня розсіювання в ній сонячного світла речовинами органічного й мінерального походження, які там перебувають в завислому та колоїдному стані. Прозорість води є необхідною умовою перебігу біохімічних процесів, що вимагають освітленості (наприклад, первинного продукування, фотосинтезу). Цей показник вимірюється в сантиметрах.

Кольоровість води зумовлена вмістом органічно забарвлених сполук. Речовини, які визначають забарвлення води, надходять у неї внаслідок вивітрювання гірських порід, продукційних процесів, які відбуваються у водоймах, а також із підземних стоків, з антропогенних джерел. Високий показник кольоровості знижує органолептичні властивості води, зменшує вміст у ній розчиненого кисню. Кольоровість вимірюють у градусах.

Температура води

Температура води у водних об'єктах являє собою результат одночасної дії сонячної радіації, теплообміну з атмосферою, перенесення тепла течіями, перемішування водних мас і надходження підігрітих вод із зовнішніх джерел. Температура впливає практично на всі процеси, від яких залежить склад і властивості води.

Проблема «потепління» є істотною з погляду санітарного режиму та якості води у водоймах. Якщо там спостерігається підвищена температура, то частішими й тривалішими виявляються періоди «цвітіння» води, що супроводжується погіршенням умов водокористування, труднощами очищення на водогонах, необхідністю їх оснащення спеціальними мікроситами, посиленого хлорування і под. Крім того, підвищення температури води зумовлює зменшення в ній вмісту розчиненого кисню (див. табл. 2), що може призвести до так званих «заморів» риби, чутливої до цього показника.

Таблиця 2 - Розчинність кисню в 1 л води при тиску 760 мм рт. ст.

Т, оС

1

5

10

15

20

25

30

О2, мг

14,23

12,80

11,33

10,15

9,17

8,38

7,63

Норматив: літня температура води після спуску стічних вод не повинна підвищуватися більш, ніж на 3 оС порівняно з середньомісячною температурою води найтеплішого місяця протягом останніх 10 років.

2.2.3. Санітарно-токсикологічна ознака шкідливості

Загальні вимоги до складу й властивостей води у поверхневих водоймах передбачають, що біля перших за течією (розрахункових чи контрольних) пунктів господарсько-питного або культурно-побутового водокористування шкідливі (токсичні) речовини не повинні міститися в концентраціях, які можуть прямо або опосередковано завдати шкоди здоров'ю людини. Цій вимозі відповідає умова, що ці речовини містяться в концентраціях, які не перевищують гранично допустимі, оскільки при гігієнічному нормуванні обов'язково враховується санітарно-токсикологічна ознака шкідливості.

Іншими словами, нормативні вимоги передбачають, що хімічні речовини не повинні міститися в концентраціях, які перевищують ГДК або ОДР (орієнтовно-допустимий рівень).

Скид у водойми стічних вод, що містять речовини, для яких не встановлені ГДК, заборонено.

2.2.4. Інші показники складу й властивостей води у водоймах

Окрім загально-санітарної, органолептичної та санітарно-токсикологічної ознак шкідливості, властивості й склад води у водоймах нормуються за такими показниками, як вміст завислих речовин, реакція pH, мінеральний склад, колі-індекс і колі-титр (бактеріологічні характеристики). Розглянемо кожен з них детальніше.

Завислі у воді речовини

Джерелами потрапляння у воду завислих речовин можуть служити процеси ерозії ґрунтів і гірських порід, скаламучення донних відкладень, продукти метаболізму й розкладання гідробіонтів, продукти хімічних реакцій, продукти антропогенного походження. Завислі речовини впливають на глибину проникнення сонячного світла, погіршують умови життєдіяльності гідробіонтів, призводять до замулювання водних об'єктів, викликаючи їх екологічне старіння (евтрофікацію).

Завислі речовини як грубодисперсні, так і у вигляді суспензії, містяться в побутових і в багатьох виробничих стічних водах. У побутових стічних водах вміст завислих речовин коливається залежно від виду водокористування. У середньому кількість тих з них, що здатні осідати при відстоюванні, коливається від 35 до 50 г на добу з однієї людини. Завислі речовини в побутових стічних водах найчастіше мають органічне, рослинне й тваринне походження. Вміст таких речовин у виробничих стічних водах коливається у великих межах: від 6-50 мг/л (сірчанокислотні заводи) до кількох тисяч міліграмів на літр (рудозбагачувальні фабрики).

Нормативні вимоги: при спуску стічних вод вміст завислих речовин не повинен збільшуватися більш, ніж:

- на 0,25 мг/л у водоймах, які використовуються для господарсько-питного водопостачання (I категорія водокористування);

- на 0,75 мг/л для водойм, які використовуються для культурно-побутового водопостачання (II категорія водокористування).

Показник pH

У природних водах концентрація іонів водню залежить, головним чином, від співвідношення вмісту вугільної кислоти та її іонів. Джерелами вмісту іонів водню у воді є гумінові кислоти, наявні в кислих ґрунтах, а особливо, у болотних водах, а також іони водню утворюються внаслідок гідролізу солей важких металів. Від pH залежить розвиток водних рослин, характер перебігу продукційних процесів та ін.

Стічні води, характерні для багатьох галузей промисловості, містять значні концентрації кислот і лугів. Це стосується підприємств, що не тільки виробляють кислоти й луги, але і тих, що використовують їх у технологічних процесах.

Вода природних водойм містить деяку кількість розчинених двовуглекислих   солей   кальцію   Ca(HCO3)2   і   магнію   Mg(HCO3)2, солікарбонатної жорсткості та вугільну кислоту у вигляді розчиненого вугільного ангідриду СО2 (вільна вугільна кислота). При спуску у водойму кислих стічних вод кислота, що міститься в них, взаємодіє з бікарбонатами води, а саме:

Ca(HCO3)2 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + 2CO2.

При цьому кислота нейтралізується й витісняється вуглекислота.

При спуску у водойму лужних стічних вод луг нейтралізується за рахунок вільної вугільної кислоти, що приводить до зменшення її вмісту у воді. Унаслідок цього активна реакція води в даній водоймі змінюється.

Нормативний показник рН води у водоймі незалежно від виду водокористування не повинен виходити за межі 6,5 - 8,5.

Мінеральний склад

Даний параметр води визначають за сумарним вмістом семи головних іонів: K , Na , Ca , Mg , Cl~, SO4 ", HCO3~. Основними джерелами підвищення мінералізації є ґрунтові та стічні води. З погляду дії на людину та на гідробіонтів несприятливими є як високі, так і занадто низькі показники мінералізації води.

Мінералізація - це кількість розчинених у воді солей, зазвичай її вимірюють у мг/л, а визначають шляхом випаровування води при температурі 110 оС. Вода з сухим залишком до 1000 мг/л називається прісною, понад 1000 мг/л - мінералізованою.

Нормативні вимоги: мінеральний склад води у поверхневих водоймах не повинен перевищувати за сухим залишком 1000 мг/л, у тому числі хлоридів має бути 350 мг/л і сульфатів 500 мг/л.

Бактеріологічні показники

Бактеріологічні показники характеризують забрудненість води патогенними мікроорганізмами. До найважливіших бактеріологічних показників відносять: колі-індекс - кількість кишкових паличок в одному літрі води і колі-титр - кількість води в мілілітрах, у якій може бути виявлена одна кишкова паличка.

Вода не повинна містити збудників захворювань. Стічні води, у яких вони виявлені, після попереднього очищення повинні бути знезаражені.

Нормативні вимоги: відсутність у воді збудників захворювань досягається шляхом знезараження біологічно очищених побутових стічних вод, доведення колі-індексу до показника не більше 10000 в 1 л, а вмісту залишкового хлору - не менше 1,5 мг/л.

Таким чином, загальні вимоги до складу й властивостей води у водних об'єктах різних категорій використання можна подати у вигляді табл. 3.

Таблиця 3 - Гігієнічні   вимоги до складу й властивостей води у пунктах господарсько-питного та культурно-побутового водокористування

Показники складу й властивостей води у водному об'єкті

Категорії водокористування

 

централізоване або нецентралізоване господарсько-питне

купання, спорт i відпочинок населення, а також водойми в межах населених пунктів

Біохімічне споживання кисню повне

Не повинно перевищувати при температурі 20 оС:

 

3,0 мг О2 /дм3

6,0 мг О2 /дм3

Запахи

Вода не повинна набувати невластивих їй запахів інтенсивністю більше 1 бала, що виявляється:

 

безпосередньо або при наступному хлоруванні та інших способах обробки

безпосередньо

Кольоровість

Не повинна виявлятися у стовпчику висотою:

 

20 см

10 см

Температура

Літня температура води після спуску стічних вод не повинна підвищуватися більш, ніж на 3 оС порівняно з середньомісячною температурою води найтеплішого місяця протягом останніх 10 років

Хімічні речовини

Не    повинні    міститися    в    концентраціях, що перевищують ГДК або ОДР

Завислі речовини

Вміст завислих речовин не повинен збільшуватися

більш, ніж на:

 

0,25 мг/дм3

0,75 мг/дм3

Водневий показник (рН)

Не повинен виходити за межі 6,5 - 8,5

Мінеральний склад

Не повинен перевищувати в перерахунку на сухий залишок 1000 мг/л, в тому числі хлоридів 350 мг/л і сульфатів 500 мг/л

Лактозопозитивні кишкові палички (ЛКП)

Не більше 10000 у дм

Не більше 5000 у дм

Життєздатні яйця гельмінтів

Не повинні міститися в 1 дм3

Збудники захворювань

Вода не повинна містити збудників захворювань

Плаваючі домішки (речовини)

На поверхні водойми не має бути плаваючих плівок, плям мінеральних масел та скупчень інших домішок

2.3. Розрахунок ступеня розведення стічних вод водою проточної водойми з використанням загальноприйнятої методики

На здатність самоочищення природних водойм, куди скидаються промислові стічні води, впливає цілий ряд факторів: об'єм і швидкість водного стоку, форма русла, глибина водойми, швидкість течії, температура води, її хімічний склад тощо. При цьому дуже складно прогнозувати оптимальні санітарно-токсикологічні норми, враховуючи окрему чи сукупну дію всіх вищеназваних чинників.

Страницы:
1  2  3  4  5 


Похожие статьи

О О Борисовська, О В Деменко - Екологічна безпека методичні рекомендації