Лекція 12. Нормування якості водних джерел
Норми водоспоживання та водокористування. При прогнозуванні розвитку і розміщення продуктивних сил водний фактор відіграє одну з провідних ролей. Визначальне значення при цьому мас оцінка природної водозабезпеченості регіонів, характеристика якісних і кількісних показників водних ресурсів, аналіз рівня раціоналізації водокористування в умовах сформованої територіально-галузевої структури використання води.
Здоров'я людини дуже залежить від такого важливого чинника навколишнього середовища, як вода. В усіх економічно розвинутих країнах постійно зростає об'єм водопотреб. У житлових будинках, що устатковані санітар но-технічним обладнанням і з гарячим водопостачанням, витрата води на одну людину досягає 250-350 л за добу. Вода витрачається на такі потреби, як підтримка чистоти тіла, у тому числі гігієнічний душ (120-150 л), прання білизни, готування їжі і миття посуду (близько 10 л), прибирання житла, вилучення нечистот за допомогою каналізації тощо.
Вода необхідна для підтримки чистоти громадських будівель (шкіл, клубів), для поливу вулиць і зелених насаджень, а також для масових оздоровчих заходів (плавальні басейни тощо).
Вода необхідна для утворення багатьох структурних елементів організму людини, тварин і рослин. Кількість води у тілі людини складає близько 70 % його маси.
Основна кількість води знаходиться у клітинах тканин і тільки 18-20 % припадає на долю позаклітинної води. Вміст води у різних тканинах і органах різний. Так, у скелеті міститься 22 %, у печінці, м'язах, мозку, серці та інших органах — 70-80 %, у плазмі крові — близько 90 %, у поті і слині — 99,5 % води.
Вода потрібна людині для забезпечення нормального функціонального стану організму, оскільки є середовищем, у якому проходять обмінні процеси. З водою залишкові продукти обміну виводяться з організму через нирки, легені, кишки, шкіру. Втрата води протягом доби відбувається у таких об'ємах: з сечею виділяється в середньому 1,5 л, шляхом потовиділення — близько 0,5 л, через легені з повітрям, що видихається, — 350 мл і 100 — 150 мл — з калом.
Під час роботи у гарячих цехах або в жаркий період року втрата води організмом за рахунок підсиленого потовиділення може складати 6-10 л.
Велика кількість води може виділятися з організму у разі деяких захворювань (діабет, харчові отруєння, холера тощо).
Організм людини погано переносить зневоднення Якшо він втрачає 1-1,5 л води, виникає спрага, що є сигналом для відновлення водного балансу. Втрата води в об'ємі 20-25 % маси тіла за температури повітря понад 30°С може призвести до смерті. За умови звичайної температури і вологості навколишнього середовища фізіологічна потреба дорослої людини складає 2,2-2,8 л.
Добова потреба у воді покривається за рахунок рідини, що надходить до організму (питна вода, чай та інші напої, рідкі страви — 1,5 л), за рахунок води, яка міститься у харчових продуктах (600-900 мл), і тієї, що утворюється у тканинах під час окислення харчових речовин (300-400 мл). Відомо, що в разі окислення 100 г білків утворюються 41 г води, жирів — 107 г, крохмалю — 55 г.
Отже, потреба у воді визначається не тільки нормальним перебігом фізіологічних процесів, але й витратою на гігієнічні, господарчо-побутові і виробничі цілі.
Середньодобові норми водовитрати на одну людину подано у таблиці 4.12. їх слід ураховувати під час проектування централізованого водопостачання для населених пунктів з різним ступенем благоустрою Для не каналізованих районів житлової забудови у разі користування водою з водорозбірних колонок норма витрати води на одного мешканця становить 30-50 л на добу.
Велике значення має хімічний склад води, оскільки він може впливати на перебіг захворювань, зокрема зумовлених надмірним або недостатнім надходженням в організм людини мікроелементів. Відомо, що разом з водою в організм надходять такі мікроелементи, як фтор, йод, мідь, цинк, марганець, що відіграють велику роль в обміні речовин. Розподіл мікроелементів у природі нерівномірний, тому люди можуть недоотримувати або, навпаки, отримувати їх у надмірній кількості ? їжею і водою. У людей можуть розвиватися захворювання, що звуться геохімічними ендеміями, причиною виникнення яких є збільшення вмісту деяких мікроелементів у воді. Як правило, вони охоплюють велику кількість людей і характерні для певної місцевості, де у мінеральному складі ґрунту і води відсутні або наявні у великій кількості ті чи інші мікроелементи.
Так, за відсутності достатньої кількості йоду у воді та їжі порушуються функції щитовидної залози і нормальний розвиток, виникає ендемічний зоб. Для запобігання цьому захворюванню у районах, ендемічних щодо зоба (наприклад, у західних областях України), люди повинні споживати сіль, у яку додано калію йодид (йодована сіль).
Велике гігієнічне значення має наявність у воді такого мікроелемента, як фтор, що вимивається водою з ґрунту і гірських порід. Вміст фтору у воді, що дорівнює 0,7-1 мг/л, сприяє нормальному розвитку і мінералізації кісток і зубів. Надходження в організм підвищеної кількості фтору викликає захворювання, яке називається флюорозом і проявляється в ураженні емалі зубів у вигляді пігментних жовтих або коричневих плям. Якщо вміст фтору у воді перевищує 5 мг/л, уражається і кістково-суглобний апарат. Недостача фтору у воді (менше ніж 0,7 мг/л) призводить до розвитку іншого захворювання зубів — карієсу. У зв'язку з тим, що більшість джерел водопостачання містить мало фтору, водопровідну воду у деяких містах початій збагачувати цим елементом, тобто фторувати. Фторування проводять натрію фторидом або кремнефторидом.
Однією з геохімічних ендемій є токсичний ціаноз (метгемоглобінемія). Це захворювання вперше було описане у 1945 р. і воно розвивається у разі споживання води з підвищеною концентрацією солей азотної кислоти — нітратів. На нього частіше хворіють діти, коли молочні суміші готують на воді із вмістом нітратів, що перевищує 40 мг/л. Нітрати У травному каналі дітей за допомогою мікрофлори відновлюються у нітрити, які у крові сполучаються з оксигемоглобіном і утворюють метгемоглобін, який неспроможний переносити кисень. Таким чином, знижується вміст кисню у крові. Усе це проявляється ціанозом слизової оболонки очей, губ і шкіри.
Забруднення і самоочищення водойм. Внаслідок використання води для господарсько-побутових і промислових потреб утворюється велика кількість стічних вод, які містять мінеральні та органічні сполуки.
Забруднення мінеральними сполуками представлено у вигляді пі, ску, частинок глини, руди, шлаку, мінеральних солей, розчинів кислот; лугів та інших речовин.
Органічні забруднення за своїм походженням поділяються на рослинні і тваринні. Рослинні органічні сполуки — це залишки рослин, плодів, овочів, злаків, паперу тощо. Забрудненням тваринного походження можуть бути фізіологічні виділення, останки загиблих тварин, клейкі речовини.
До біологічного забруднення належить забруднення різними мікроорганізмами, наприклад, грибами, дрібними водоростями і бактеріями (як сапрофітами, так і патогенами). Це забруднення потрапляє у водоймище в основному з побутовими стічними водами і зі стоками таких промислових підприємств, як бойні, чинбарні, заводи, фабрики первинної обробки вовни, хутра, підприємства мікробіологічної промисловості.
У водоймища потрапляють викиди з морських підприємств, фекально-господарчі стічні води, атмосферні опади і різні речовини, що забруднюють водоймище, коли змиваються у нього опадами.
Забруднення водоймищ погіршує їх санітарний стан, що, у свою чергу, утруднює використання водоймищ для господарчо-побутових цілей та іригації, приносить велику шкоду рибному господарству, змушує здійснювати додаткові заходи щодо охорони вод від забруднення.
Забруднення, що потрапляють у водоймище, викликають зміни фізичних та органолептичних властивостей води: прозорості, колірності, запаху і присмаку. Змінюється і хімічний склад води, її реакція У ній з'являються речовини, що змінюють активну реакцію води і збільшують вміст неорганічних і органічних сполук. Забруднення органічного походження потребує для свого окислення великої кількості кисню, що, в свою чергу, зменшує його вміст у воді. Змінюється кількість і види мікроорганізмів, а інколи з'являються хвороботворні.
Самоочищення у водоймищах забезпечується спільною діяльністю організмів, що мешкають у них: бактерій, водоростей і вищих водяних рослин, різних безхребетних. Тому одне з найважливіших природоохоронних завдань полягає в тому, щоб підтримати цю здатність.
Кожне водоймище — це складна система, де живуть рослини, специфічні організми, в тому числі і мікроорганізми, які постійно розмножуються і відмирають. Якщо у водоймище потрапляють бактерії або хімічні домішки, то в процесі самоочищення можливе відновлення і якості. Чинники самоочищення водоймищ дуже різноманітні. Умовно їх можна поділити на три групи: фізичні, хімічні і біологічні.
Серед фізичних чинників, що зумовлюють самоочищення водоймищ, перше місце посідає розбавлення, розчинення, перемішування забруднень, які надходять у водоймище. Інтенсивна течія води у річці забезпечує добре перемішування і зниження концентрацій завислих часток. Так, у помірно кліматичній зоні самоочищення відбувається на ділянці у 200-300 км від місця забруднення, на Півночі — до 2 тис. км. Осідання нерозчинених осадів у воді, а також відстоювання забруднених вод сприяє самоочищенню водоймищ. Мікроорганізми за рахунок власної ваги або осаджування на інших органічних і неорганічних частках поступово осідають на дно, підпадають під вплив фізичних чинників, сприяють швидкому відмиранню мікрофлори, яка забруднює. Виключенням є температурний чинник. Зниження температури води сприяє тривалому виживанню бактерій і вірусів, що потрапляють у водоймище.
Важливим фізичним чинником самоочищення водоймищ є ультрафіолетове випромінювання Сонця. Під впливом цього випромінювання відбувається знезараження води. Ефект знезаражування грунтується на згубному впливі ультрафіолетового випромінювання на білкові колоїди і ферменти протоплазми мікробних кліток. Ультрафіолетове проміння може впливати не тільки на звичайні бактерії, але й на спорові організми і віруси.
До хімічних процесів самоочищення належать нейтралізація, гідроліз, окислення тощо. Наприклад, іони заліза, магнію, алюмінію виділяються з водоймища шляхом осадження з них гідроксилів, які утворюються там. Органічні частки бруду сполучаються з металами і утворюють складні металоорганічні комплекси. Усе це призводить до зменшення концентрації іонів важких металів у воді і накопичення їх на дні водоймища.
Оцінку самоочищення водоймища щодо органічних речовин, які легко окислюються, можна дати за таким показником, як біохімічне споживання кисню (БСК). Оцінку самоочищення проводять за даними визначення конкретних сполук або їх груп (фенолів, вуглеводнів, смол). Відмиранню мікрофлори можуть також сприяти деякі хімічні речовини. Крім патогенних бактерій і вірусів у водоймах можуть відмирати і мікроорганізми, що відіграють суттєву роль у самоочищенні водоймищ.
Біологічні процеси самоочищення відбуваються за активної участі рослинних і тваринних організмів, що вибірково поглинають з річкової води окремі хімічні речовини. Так, у процесі самоочищення водоймища беруть участь водорості, плісняві і дріжджові гриби. Але фітопланктон водоймища не завжди позитивно впливає на процеси самоочищення. В окремих випадках масовий розвиток синьо-зелених водоростей у штучних водоймищах можна розглядати як процес самозабруднення.
Крім рослин самоочищенню водоймищ від бактерій і вірусів можуть сприяти представники тваринного світу. Так устриці і деякі амеби адсорбують кишкові та інші віруси.
Забруднення водоймищ хімічними речовинами призводить до порушення нормальних процесів самоочищення води, зміни деяких важливих властивостей мікроорганізмів і зрештою — до зміни якості води.
Нормативні вимоги до якості води.
Як і для забрудників атмосферного повітря, для води встановлено окреме нормування якості води. Норми якості води являють собою сукупність встановлених допустимих значень показників складу і властивостей води водних об'єктів, в межах яких надійно відвертається шкода здоров'ю населення, забезпечуються нормальні умови водокористування і екологічне благополуччя водного об'єкта. Показники, що входять до сукупності норм якості води, називаються нормованими показниками складу і властивостей води.
Норми якості води в поверхневих та морських водних об'єктах встановлюються для господарсько-питного, комунально-побутового і рибогосподарського видів водокористування. До господарсько-питного водокористування належить використання водних об'єктів як джерел господарсько-питного водопостачання, а також для водопостачання підприємств харчової промисловості. До комуиально-побутового водокористування належить використання водних об'єктів для купання, заняття спортом і відпочинку населення; вимоги до якості води, встановлені для комунально-побутового водокористування, поширюються на водні об'єкти або їх ділянки, які знаходяться в межах населених пунктів До рибогосподарських водних об'єктів належать водотоки, водойми або їх окремі ділянки, що використовуються (можуть використовуватись) для промислового добування риби та інших об'єктів водного промислу або мають значення для відтворення їх запасів.
Для води культурно-побутового та господарсько-питного призначення в основу нормування покладені переважно санітарно-токсикологічні, загально-санітарні та органолептичні обмеження, а для води рибогосподарського — рибогосподарські, токсикологічні і почасти органолептичні ліміти. Всього для води господарсько-питного призначення встановлені ГДК для 640 речовин, рибогосподарського призначення — для 147 речовин.
Склад і властивості води у водоймах мають відповідати нормативам у контрольних створах.
Контрольні створи (КС) або пункти — ті місця, де мають дотримуватись 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 безпосередньо 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 водних об'єктів, які використовуються для господарсько-питних і комунально-побутових потреб, норми якості води або (у випадках природного перевищення цих норм) її природний склад і властивості мають дотримуватись на ділянках водних об'єктів у межах населених пунктів, а також у водотоках впродовж 1 км вище найближчого за течією пункту водокористування (водозабору для господарсько-питного водопостачання, місця купання або організованого відпочинку, території населеного пункту), у водоймах — на акнаюрн в межах 1 км від пункту водокористування, в прибережних юнах морів — на найближчій границі району водокористування або зони санітарної охорони.
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 рибогосподарські 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.
|