Воды р. Кама и ее притоков
Обеспеченность водными ресурсами в Прикамье почти в два раза выше, чем в среднем по России. Река Кама входит в четверку крупнейших европейских рек. Почти тысячу километров – половину своей длины – Кама течет по земле Пермского края.
Камское водохранилище – первое в каскаде водохранилищ на р. Кама. Оно образовалось в 1954-1956 годах в результате строительства Камской ГЭС. Это озеровидный водоем площадью 1915 км2, расположенный в равнинной тайге, с обширной зоной мелководья и четырьмя крупными притоками – реками Иньвой, Обвой, Чусовой и Сылвой. Состав воды в р. Кама, Сылва, Чусовая в значительной мере обусловлен присутствием в области водосбора легкорастворимых сульфатных и карбонатных пород, а также составом сбросов сточных вод Березниковского и Чусовского промышленных узлов. Наличие в воде соединений железа и марганца обусловлено местным гидрохимическим фоном при определенном вкладе антропогенных факторов.
Вода в р. Кама имеет хлоридно-карбонатный характер и отличается сравнительно низкой жесткостью. В течение года жесткость колеблется в пределах от 0,6 ммоль-экв./дм3 в весенний паводок до 6-7 ммоль-экв./дм3 зимой. Среднее содержание солей около 300 мг/дм3 (максимально до 600 мг/дм3 зимой). Цветность воды в р. Кама в течение года – 20-70 градусов. Содержание органических веществ можно охарактеризовать показателем перманганатной окисляемости, которая в течение года изменяется в пределах 4,9-14,1 мг/дм3 О2.
Долина р. Сылва прорезана в глинистых сланцах, гипсах, известняках, конгломератах Пермской системы. Вода в Сылве характеризуется высокой минерализацией (до 950 мг/дм3), примерно половина этой величины приходится на сульфаты. Вода в р. Чусовой имеет существенно меньшую минерализацию и цветность. Общая средняя минерализация воды около 500 мг/дм3, жесткость очень высокая, особенно в зимнее время.
Наименьшие значения жесткости воды в р. Кама наблюдаются на подъеме половодья, что обусловлено поступлением талых вод с бассейнов рек Чусовая и Сылва.
Качество воды на отдельных участках р. Кама (гг. Березники, Пермь, Краснокамск, Чайковский), р. Косьва (г. Губаха), р. Чусовая (г. Чусовой), р. Лысьва (г. Лысьва), р. Вишера (г. Красновишерск) не отвечает нормам для рыбохозяйственных водоёмов. Наиболее распространенными загрязняющими веществами являются нефтепродукты, фенолы, соединения марганца, меди, железа, аммонийный и нитритный азот, трудноокисляемые органические вещества, концентрации которых в поверхностных водах стабильно превышают допустимые нормы, чаще всего в пределах от 1 до 5 ПДК.
Контрольные вопросы и тестовые задания
1. Какие основные факторы определяют химический состав природных вод? Сточных вод?
2. На какие группы подразделяют основные химические компоненты природных вод? Дайте краткую характеристику каждой группе.
3. Какова минерализация пресной воды?
4. Приведите примеры образования сточных вод в сельскохозяйственном производстве. Какие основные загрязнители в них присутствуют?
5. Под действием каких факторов происходит самоочищение водоемов?
6. Какие гидрохимические особенности воды р. Кама Вам известны?
7.Запасы пресной питьевой воды сосредоточены в основном в:
а) озерах и прудах;
б) ледниках;
в) реках;
г) почве.
8. К пресной воде относится вода с содержанием солей:
а) от 0 до 0,5 г/кг;
б) от 0 до 1 г/кг;
в) от 0 до 10 г/кг;
г) от 0 до 0,1 г/кг.
9.Выберите правильный ряд распространения ионов в материковых водах:
а) Cl– > SO42– > HCO3–;
б) Ca2+ > Na+ > Mg2+;
в) Na+ > Mg2+ > Ca2+.
10. Лимитирующим фактором для развития водорослей обычно является недостаток
а) азота;
б) фосфора;
в) углекислого газа.
11.Наибольшая разница в солености воды характерна для
а) разных морей;
б) разных океанов;
в) разных рек.
12.Расположите источники пресной воды в порядке уменьшения запаса:
а) подземные воды;
б) вода болот;
в) вода пресных озер;
д) вода в руслах рек.
13. Эвтрофикации воды способствует:
а) аэрация водоема;
б) поступление фосфора;
в) поступление калия.
2. Нормирование качества воды
для разных типов водопользования
Перечень необходимых для усвоения знаний
В результате освоения материалов раздела студенты должны
знать:
– что такое водопотребление и водопользование;
– виды водопользования;
– основы нормирования качества воды в водных объектах;
– основные принципы оценки загрязнения сточных вод.
Природная и особенно сточная воды всегда содержат определенное количество растворенных и взвешенных веществ органического и минерального происхождения.
Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01-77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды. Качество воды обусловливается совокупностью растворенных в ней минеральных и органических веществ, газов, коллоидов, взвешенных веществ, а также наличием микроорганизмов.
Водопользование – это использование воды без изъятия ее из мест естественной локализации.
Водопотребление – это использование воды, связанное с изъятием ее из мест естественной локализации с полным безвозвратным расходованием или с возвращением в источники водозабора в измененном (загрязненном) состоянии.
Водоотведение – удаление сточных вод за пределы населенного пункта или промышленного предприятия.
Водный кодекс России различает более десяти видов водопользования. В каждом конкретном случае предъявляются определенные требования к качеству воды.
К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников питьевой воды и воды для предприятий пищевой промышленности. Требования к качеству воды для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения предписываются государственными и международными стандартами. В нашей стране в настоящее время качество питьевой воды регламентируется СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». В соответствии с этими правилами, питьевая вода должна быть безвредна по химическому составу, безопасна в эпидемическом и радиационном отношениях, должна иметь благоприятные органолептические свойства.
К культурно-бытовому (рекреационному) водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения.
Гигиенические требования к качеству воды водных объектов в пунктах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования устанавливают санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.5.980-00«Гигиенические требования к охране поверхностных вод». Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования.
Рыбохозяйственное водопользование предполагает использование водоема для разведения и ловли рыбы или других гидробионтов. Рыбохозяйственные водные объекты делятся на три основные категории:
· к высшей категории относят места расположения нерестилищ, массового нагула и зимовальных ям особо ценных видов рыб и других промысловых водных организмов, а также охранные зоны хозяйств любого типа для разведения и выращивания рыб, других водных животных и растений;
· к первой категории относят водные объекты, используемые для сохранения и воспроизводства ценных видов рыб, обладающих высокой чувствительностью к содержанию кислорода;
· ко второй категории относят водные объекты, используемые для других рыбохозяйственных целей.
Качество воды в таких объектах оценивается по нормативам, приведенным в «Перечне рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение».
Природные воды являются объектами и других видов водопользования – промышленного водоснабжения, орошения, судоходства, гидроэнергетики и т.д. Например, в сельском хозяйстве нормируют качество воды для полива растений, для поения скота. Качество воды, используемой для промышленного водоснабжения, определяется видом производства и ролью воды в технологическом процессе. Вода используется как технологическое сырье, растворитель, теплоноситель и т.д. Строгие требования по качеству предъявляются к воде, используемой для питания паровых котлов, в некоторых отраслях химической и радиоэлектронной промышленности, при производстве лекарств и в ряде других производств.
Для оценки качества воды используют четыре группы показателей:
· органолептические (запах, вкус, цветность, мутность, пенистость, наличие пленок);
· гидрохимические: рН, содержание кислорода, минерализация (сухой остаток, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, фториды, общая жесткость, катионы кальция, магния, калия, натрия), биогенные элементы (аммоний, нитриты, нитраты, фосфаты, железо).
· содержание химических токсикантов;
· микробиологические показатели.
Для оценки химического состава воды используются предельно-допустимые концентрации (ПДК).
Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.
Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК р.х.) – это максимальная концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых. Это такие максимальные концентрации вредных веществ, при постоянном присутствии которых в водоеме не регистрируются случаи гибели рыб и организмов, являющихся кормрм для них, не наблюдается исчезновения тех или иных видов рыб, для жизни которых водоем ранее был пригоден, не происходит порчи товарных качеств обитающей в водоеме рыбы.
При нормировании химических веществ в воде учитывают показатели (критерии) вредного воздействия (признаки вредности) (ПВ) загрязняющих веществ.
Так, при нормировании качества воды в водоемах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования используют следующие признаки вредности:
· органолептический, характеризующий влияние вещества на изменение свойств воды, определяемых органами чувств человека;
· общесанитарный, характеризующий влияние вещества на процессы самоочищения водоема за счет биохимических и химических реакций при участии естественной микрофлоры;
· санитарно-токсикологический, характеризующий влияние вещества на организм человека и лабораторных животных.
Для водоемов, используемых для рыбохозяйственных целей, дополнительно используют следующие признаки вредности:
· токсикологический, характеризующий токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект;
· рыбохозяйственный, который определяет порчу качества промысловых рыб.
В основу нормирования (определения величины ПДК для водоема) положен лимитирующий показатель вредности (ЛПВ), под которым понимают наибольшее отрицательное влияние, оказываемое данным веществом в водоеме. Исследование каждого вещества обязательно проводят по всем необходимым показателям вредности. По каждому из них находят пороговую концентрацию. В качестве ПДК принимают минимальную из всех пороговых концентраций, а сам показатель вредности устанавливают как лимитирующий.
В настоящее время для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования разработаны ПДК для 1717 вредных веществ, рыбохозяйственные ПДК установлены для 1109 веществ, причем лишь немногие загрязняющие вещества повторяются в перечнях веществ для разных категорий. Во многих случаях величины ПДК для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования превышают ПДК для рыбохозяйственных водных объектов, то есть последние нормативы обычно более жесткие.
При использовании водоема для разных типов водопользования оценка качества воды производится по самой жесткой ПДК.
Состав и свойства воды в водных объектах должны соответствовать нормативам в створе (поперечном сечении), заложенном на водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению пункта водопользования, а на непроточных водоемах – в радиусе 1 км от пункта водопользования.
Загрязняющие вещества в воде в зависимости от их токсикометрических показателей делят на 4 класса (наиболее опасны вещества I класса), причем эти классы могут не совпадать с классом опасности вещества в воздухе или почве. Кроме того, выделяют еще класс 4э – «экологический». Сюда относятся вещества, действие которых проявляется в изменении экологических условий водоема (эвтрофирование, минерализация и т.д.).
При наличии в воде веществ I и II классов опасности с одинаковым лимитирующим признаком вредности рассчитывают эффект суммации. Для таких веществ по каждому лимитирующему показателю вредности сумма отношений их фактических концентраций веществ к соответствующим ПДК не должна превышать единицы:
где Сi – фактическая концентрация i- того вещества,
ПДКi- предельная допустимая концентрация i- того вещества.
Для каждого источника загрязнения водных объектов по каждому загрязняющему веществу устанавливают предельно допустимый сброс.
Предельно-допустимый сброс (ПДС) – это масса вещества в сточных водах, максимально допустимая к отведению в установленном режиме в данном пункте водного объекта в единицу времени с целью обеспечения норм качества воды в контрольном пункте (ПДК с учетом вида водопользования). При определении ПДС учитывают эффект разбавления, вклад других источников загрязнения и т.д. Фактически при известных масштабах сброса сточных вод ПДС позволяет рассчитать допустимую концентрацию каждого загрязняющего вещества в сточных водах. При превышении этих концентраций их необходимо снизить до допустимых пределов путем соответствующей очистки сточных вод.
Справочные данные по нормированию качества воды для разных видов водопользования приведены в приложениях 1–6.
Контрольные вопросы и тестовые задания
1. Для каких видов водопользования разработано санитарно-гигиеническое и экологическое нормирование?
2. По каким показателям осуществляется нормирование качества питьевой воды? Что такое ПДК, ЛПВ, ПДС?
4. Какие признаки вредности веществ учитываются при нормировании качества питьевой воды? Воды рыбохозяйственных водоемов?
5. Для гигиенического нормирования качества воды не используют:
а) водно-миграционный ЛПВ;
б) органолептический ЛПВ;
в) общесанитарный ЛПВ.
6. Выберите неверное утверждение.
При определении эффекта суммации загрязняющих веществ в воде
а) учитывают все вещества;
б) суммация производится только по одинаковым ЛПВ;
в) суммируются коэффициенты концентрирования.
7. Выберите неверное утверждение
а) В непроточных водоемах контрольная зона, в которой состав и свойства воды должны соответствовать нормативам, расположена в радиусе 1 км от пункта сброса сточных вод;
б) При сбросе в водоемы нескольких загрязняющих веществ сумма отношений концентраций веществ, нормируемых по одинаковому ЛПВ и относящихся к 1 и 2 классам опасности, к их ПДК не должна превышать 1;
в) В проточных водоемах контрольный створ, в котором состав и свойства воды должны соответствовать нормативам, расположен на расстоянии 1 км выше по течению от ближайшего пункта водопользования.
8. К гигиеническому нормированию качества воды не относятся нормативы:
а) ПДКр.з.
б) ПДК р.х.;
в) ДСД.