Материал: Основы экологической безопасности и эксплуатации зданий, сооружений и инженерных систем. Скрыпник А.И., Яременко С.А

В воде содержатся биогенные минеральные и органические соединения азота (нитраты NO₃^- и нитриты NO₂^-), фосфаты, сероводород.

Содержатся в воде и микроэлементы в виде йода и фтора с концентрацией менее 1 мг/л. Отсутствие йода приводит к заболеванию щитовидной железы.

При разложении растительных осадков образуются органические вещества – гумусы. Они определяются по окисляемости воды кислородом (О₂/л) – по ХПК, по биологической потребности в кислороде – БПК. Разность между ХПК и БПК характеризует неокисляемость примесей биохимическим методом.

Мутность воды определяется содержанием взвешенных веществ, их должно быть не более 1,5 мг/л.

Степень активности окисляемости определяется по концентрации водородных ионов – рН.

Бактериологические показатели воды определяются коли-индексом, характеризующим содержание бактерий кишечной палочки в 1 л воды. Качество воды определяется исходя из питьевого, культурно-бытового (рекреационного) или рыбохозяйственного назначения.

По запасам пресной воды Россия занимает второе место в мире после Бразилии.

Вода перед поступлением на питьевые нужды проходит обеззараживание хлором, озоном или ультрафиолетовыми лучами в бактерицидных установках.

Вдыхаемый воздух в среднем содержит 0,7 % паров воды, выдыхаемый ‑ 5,1 %.

В табл. 3.1 приведены для ряда веществ их ПДК в воде хозяйственно-питьевого назначения.

Таблица 3.1

Вещество	ПДК, мг/л	Вещество	ПДК, мг/л
Медь, цинк, никель	0,1	Формальдегид	0,05
Хром шестивалентный	0,01	Железо	0,3
Бенз(а)пирен	0,000005	Нефть сернистая	0,1
Свинец	0,03	Дихлорфенол	0,002
Бензол	0,5	Хлорофос	0,05
Фенол	0,001	Сера	0,001
Хлор активный	0,0	Нитраты (по азоту)	10
Ртуть	0,0005	Ксилол		0,05
Аммиак	0,4	Ионы сульфатов		500
Марганец	0,01	Ионы нитритов		1,0
Ионы нитратов	10	Метан		0,1
Диоксины	0,0000001	Бензин		4

Ежегодно в мире около 500 млн человек страдают от инфекций, распространяемых через воду. Особенно опасными являются сине-зеленые водоросли на мелководье грязных водоемов. Они выделяют токсины, не имеющие ни запаха, ни цвета, и не погибают при кипячении. Это альготоксины, по вредности они не имеют себе равных. При ультрафиолетовом облучении выделяют молекулы, называемые "пулями дьявола", по силе действия близки к радиации. Единственное спасение от биологической радиации – сохранение озонового слоя Земли, т.е. не выделять в больших количествах в воздух хлор, фреоны, окислы азота.

Многие промышленные процессы являются очень водоёмкими. Так, для выработки 1 т стали требуется 300 т воды, на 1 т синтетических волокон - 5000 т. Водопотребление в России в 2 раза больше, чем по нормам в других странах. Актуальным является решение задач по снижению водопотребления в промышленных и бытовых процессах.

3.1. Показатели качества водной среды

Основным показателем качества воды является ПДК вредных веществ, мг/л. В соответствии с СанПиН 2.1.5.980-00 –"Гигиенические требования к охране поверхностных вод" для 1300 химических веществ установлены ПДК. Оценка качества воды проводится и по гидрохимическому показателю ‑ индексу загрязнения (ИЗВ), как усредненному показателю, равному

ИЗВ = . (7)

Вода считается мягкой, если содержание солей не более 0,009 г/л, и жесткой при их содержании более 0,025 г/л.

Следует учитывать, что малая жесткость питьевой воды влияет на появление сердечно-сосудистых заболеваний у человека.

В табл. 3.2 приведены предельные показатели качества воды по назначению использования.

Таблица 3.2

Классы качества воды по ИЗВ в соответствии с ФЗ-№74 изм. №93 от 25.06. 2012 г. приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Один литр сброшенной нефти в виде тонкой пленки на поверхность водоема лишает кислорода 400 м³ воды. При сбросе 1 т нефти акватория может быть покрыта пленкой площадью 12 км². При содержании в воде моющих веществ (СПАВ) с концентрацией 1мг/л гибнет планктон, и при содержании 15 мг/л ‑ рыба.

Сточные воды с содержанием радионуклидов более 100 мкКи /л допускаются к захоронению только в подземных бессточных бассейнах.

В городских бытовых водах может содержаться до 60 % органических загрязнителей, 40 % минеральных и до 1 млрд бактерий, большая часть которых безвредна, но есть и патогенные, вызывая брюшной тиф, дизентерию, лихорадку. Биологическая потребность в кислороде (БПК) определяется при анализе проб воды за 5 суток (БПК₅) и при отборе проб за 20 суток (БПК₂₀).

Вода делится:

- на нормативно чистую, когда содержание вредных веществ не превышает нормируемых значений,

- условно чистую, используемую только на производственные нужды и допускающую концентрацию вредных веществ, которые не влияют на надежность работы технологических систем.

Вредные вещества с поверхности земли проникают в водоносные слои и хлорирование этой воды может привести к тяжелым последствиям. Так, в 1989 г. в г. Уфе из-за аварии на химическом комбинате пролитый на землю фенол поступил в водоносный слой и в систему питьевого водоснабжения, в которой было обнаружено чрезвычайно опасное вещество – диоксин, как продукт реакции углеводородов с хлором.

В водные объекты запрещено сбрасывать:

- сточные воды с концентрацией вредных веществ выше ПДК;

- загрязненные стоки с территорий промышленных площадок и населенных мест;

- сточные воды с возбудителями инфекций и радионуклеидами.

При загрязнении водоёмов в них от влияния бактерий образуется болотный газ – метан, при котором появляются сине-зеленые водоросли. Метан так же, как и углекислый газ, вызывает парниковый эффект в атмосфере.

В России 2/3 малых рек исчезли из-за сокращения лесов, т.к. уменьшение лесистости на 1 % сокращает сток рек на 2 %. Леса и лесопосадки должны занимать не менее 30 % площади региона, увеличивая водотоки, снижая содержание углекислого газа и увеличивая продуктивность кислорода.

От чрезмерного использования вод рек Амударьи и Сырдарьи глубина Аральского моря уменьшилась на 13 м.

Чрезмерное использование подземных вод в городе нарушает структуру поверхности земли. Так, например, в г. Токио в ряде мест за 50 лет забора воды поверхность земли опустилась до 3,5 м. Снижение установившегося баланса воды в водоносном слое в США на 22 % вызвало осадку пород более чем на 0,3 м. Венеция через каждые 100 лет опускается на 20 см. В районе Курской магнитной аномалии вследствие добычи руды произошло снижение подземных вод, что вызвало изменение растительности на расстоянии 50 – 60 км от карьеров [27].

На одного городского жителя в сутки расходуется воды: в Москве - 560 л, в Нью-Йорке - 600 л, в Ташкенте - 915 л, в Лондоне - 260 л. Эта вода расходуется: около 50 % на хозпитьевые нужды, 20 % на коммунально-бытовые и 30 % на производственные.

Трудности с обеспечением водой на Земле испытывают 2 млрд человек, при этом продолжается ежегодный рост водопотребления на 5 %.

В России 80 % речного стока направлено в направлении севера, поэтому его использование проблематично.

Увеличение покрытия асфальтом городских территорий приводит к увеличению поступления в водоемы загрязненных стоков.

Так, в России ежегодно стоки содержат: взвешенных веществ - 618 тыс.т, железа - 20 тыс. т, цинка - 0,8 тыс.т, фосфора - 32,4 тыс.т, нефтепродуктов - 9,3 тыс.т, фенола - 0,08 тыс.т [27].

В бытовых сточных водах количество нерастворенных взвешенных веществ, приходящихся на 1 человека, составляет 65 г/сут., при этом содержание фосфатов 3,3г/сут, хлоридов 9 г/сут, азотоаммонийных солей 8 г/сут.

При содержании в воде кислорода менее 4 мг/л происходит медленное загнивание водоема.

По указанным удельным содержаниям вредных веществ, их ПДК и растворимости кислорода в воде определяются допустимые выбросы стоков в поверхностные водоемы.

При выборе строительной площадки следует учитывать породу её земли. Она бывает водоносная с высокой проницаемостью и водоупорная со слабой проницаемостью. По залеганию подземных вод имеются различия:

- верховодка при водоупорном слое перед водоносным слоем малой высоты,

- грунтовые воды от атмосферных осадков, располагаются на небольшой глубине,

- напорные воды, располагаемые между водонепроницаемыми слоями.

Движение подземных вод связано с влиянием температуры воздуха и возникающими внутренними напряжениями в земной коре. С повышением температуры уменьшается вязкость воды и облегчается её фильтрация. Напряжения в земной коре возникают от земных приливов, т.е. от упругой деформации оболочки Земли под влиянием притяжения Луны и Солнца, что изменяет объем пор с водой в земле, и вода движется под напором до 0,17м.