Источники и масштабы tеxнoгенного загрязнения биосферы

Очищаются сточные воды в 3 этапа: механическая очистка, биологоческая  и обеззараживание.

Внешне и по органолептическим  показателям сточные воды после  биологической очистки кажутся  совершенно чистыми. Тем не менее, они  по прежнему богаты микрофлорой. В 1 литре  содержится около 10⁶ бактерий и вирусов. Словом, после биологической очистки стоки, несмотря на кристальную прозрачность, безусловно, эпидемически опасны.

Именно поэтому нужен 3-й этап очистки сточных вод  — их обеззараживание. Обычно это - хлорирование. Хотя это и не лучший способ но на сегодня самый дешевый. К сожалению, доза хлора для обеззараживания  стоков подбирается эмпирически, часто  с избытком.

Каков будет букет химических соединений в сточных водах - никто  не знает. Но точно известно: хлорпроизводные  многих органических веществ на несколько  порядков токсичнее исходных соединений, многие из них канцерогенны (в частности, некоторые хлоруглеводороды).

Вместе с тем, даже хлорирование питьевой воды не гарантирует полное обеззараживание патогенной микрофлоры. Это связано с тем, некоторые  возбудители паразитарных заболеваний (например, цисте лямблии) устойчивы  к воздействию дезинфицирующих  воду веществ  (хлор, озон, УФ-лучи). Кроме  того, состояние водопроводных сетей  Украины таково, что даже очищенная  на станциях очистки питьевая вода  проходя по ним, неизбежно загрязняется снова бактериями, микробами вредными веществами, которые находятся в  водопроводной сети. В результате в системе централизованного  водоснабжения страны общее количество проб воды с отклонениями от стандарта  по санитарно- химическим (9...12%) и бактериологическим (4...5,5%) показателям том числе с  коли-индексом 20 и более) в последние  годы остается на одном и том же уровне. Поэтому в стране за последние 10 лет  зарегистрированы многочисленные случаи заболеваний холерой  брюшным  тифом, дизентерией, сальмонеллезом, вирусным гепатитом А для которого водный фактор передачи является основным. Следует, добавить, что на Украину приходится до 30% заболеваний вирусным  гепатитом  в Европе.

Вопрос обеззараживания, пожалуй, единственный во всем комплексе  проблемы очистки стоков, который  не решен не только практически, но даже и теоретически. Поэтому все  надежды пока возлагаются бактерицидное  действие морской воды. Сточные воды стараются сбрасывать как можно дальше от берега, для чего строят глубоководные выпуски.

В Украине только один настоящий  глубоководный выпуск - в Ялте он заканчивается на глубине 86м в 6,25км от берега на траверзе пляжа гостиницы  «Ялта». Над глубоководным выпуском находится «условно грязная» точка  ялтинской акватории. «Условно чистая»  точка - в километрах от берега на траверзе Ливадии. При крупных аварий сбросах (они изредка случаются) от Ливадийского дворца можно наблюдать светлую  полосу сточных вод, неспешно дрейфующую направлению к городским пляжам.

Следует заметить, что по нормативным документам «Строитель нормы и правила» (СНИП) очистные сооружения строятся из расчета числа  жителей, прописанных постоянно  в данном населенном пункт перспективой роста этого числа за 20 лет. СНИП не учитывают летний  наплыв отдыхающих в южные города-курорты. В итоге  даже идеальные очистные сооружения приморских городов-курортов заведомо обречены на аварийные выбросы в  летний сезон.

Непростую санитарно-эпидемиологическую обстановку на морских пляжах  осложняет  практика их разделения на коммунальные (общего пользования) и ведомственные. Например, ялтинские городские пляжи  Перегружены примерно в 10 раз, т.е. на каждого купающегося приходится около 0,5м². Рядом же, за загородкой, нагрузка на ведомственные пляжи в среднем 0,8м² при несравненно большей протяженности берега на них. Перегораживание моря характерно для всех наших курортов и создает опасную эпидемическую обстановку на коммунальных пляжах.

Приведенный ГОСТ распространяется также на воду, применяемую в  пищевой  и бродильной промышленности, причем отделение отрасли пищевой  промышленности могут предъявлять  специфические требования.

Например, вода, используемая в винокуренном производстве, не должна  содержать хлоридов кальция и  магния, т.к. присутствие этих солей  вредно отражается на жизнедеятельности  дрожжей.

В пивоваренном производстве используемая вода должна быть полностью  освобождена от сернокислого кальция, препятствующего брожению  солода.

В воде, применяемой при  производстве сахара, не должно быть легко  разлагающихся  органических соединений, которые могут вызвать брожение в диффузорах, а содержание солей  должно быть минимальны, так как  их присутствие затрудняет варку  и кристаллизацию сахара.

Жесткость воды, используемой в паросиловых установках, должна быть  минимальной. Присутствие в  воде солей кальция и магния способствует отложению накипи на поверхности  теплообменных аппаратов (радиаторов, холодильников, паровых котлов) и  тем самым снижает  экономичность  работы этих установок.

Чтобы свести образование  накипи к минимуму, каждая паросиловая  установка  оборудуется системой для умягчения воды. По тем же причинам в  воде для паросилового хозяйства должно содержаться как  можно меньше  кремниевой кислоты.

5.3 Трансформация  химических веществ в водной  среде

В водной среде химические вещества под влиянием различных  физико -химических и биологических  воздействий могут подвергаться изменениям и превращениям, т.е. трансформации. К факторам, которые могут вызвать  трансформацию химических веществ, относятся: температура  воды, концентрация водородных ионов, водная микрофлора, растворённый  кислород, УФ-лучи и  др.

Сложные и многообразные  по своей природе, промежуточными стадиями и конечному результату процессы трансформации химических веществ  в воде не только выступают как  причина снижения их исходной концентрации , что имеет положительное значение, но и приводит к коренным  изменениям структуры веществ.

В результате трансформации  образуются новые вещества отличающиеся от исходных по химическому составу  и физико - химическим свойствам, а  также по характеру и степени  влияния органолептические свойства воды, процессы естественного самоочищения водоемов и биологической активности: способности к кумуляции проявлению отдаленных и специфических эффектов действия.

Как правило, трансформация  химических веществ в водной среде  приводит к образованию менее  токсичных и опасных продуктов, а так снижению их концентрации. Однако в процессе трансформации  в ряде случаев могут образовываться более опасные по сравнению с  исходными  веществами продукты.

В химических реакциях, связанных  с превращением металлов при  участии  гидробионтов, особое место занимает их метилирование, т.е. образование  метил содержащих соединений металлов. Мотивирование  представляет собой  не ферментативный процесс, проходящий с участие  метил кобаламина (витамина Bi2, несущего метальную группу)  Мотивирование ртути с образованием метил- и диметилртути  проход  активнее с участием микрофлоры, особенно эффективно — в анаэробных условиях. ПДК для ртутьорганических соединений в 5 раз ниже, чем для металлической ртути.

В настоящее время в  Мировом океане накопилось почти 121 тысяча т  ртути, в том числе 16,2 тысяч т — в донных отложениях. Общая скора образования метилированной ртути в океане составляет около 492 т/год.

Полагают что, помимо ртути, возможно метилирование олово кобальта, селена, таллия, хрома, меди, кадмия.

Широкий круг превращений  в водной среде проходит мышьяк  в морской среде происходит его  восстановление и метилирование  с образованием монометиларсониевой  и диметиларсиновой кислот. Причем скорость превращениям коррелирует  с первичной продукцией экосистемы. В высокопродуктивных экосистемах  до 80% общего мышьяка находит превращенных формах. В процессе метилирования  мышьяка могут образовываться чрезвычайно  токсичные диитриметиларсины.

В значительной степени на качество питьевой воды оказывают процесс  хлорирования, предназначенный, как  известно, для повышения гигиенического и бактериологического качества воды. В результате хлорирования изменяется химический состав и реактивность присутствующих в исходной воде веществ. Образующиеся при этом хлорорганические соединения обладают повышенной токсичностью  канцерогенностью и аллергенносгью.

Одним из наиболее типичных представителей лет хлорорганических веществ является хлороформ. Хлороформ - вещество с отчетливым сладковатым  запахом, обладает нефротоксическом  и кардиотоксическим действием; потенциальный канцероген для человека.  При хлорировании воды хлороформ  образуется за счет взаимодействия  свободного хлора с органическими  соединениями природного (продукты распада  гумуса) и антропогенного происхождения. На долю хлороформа приходится до 80% образующихся в воде хлорсодержащих углеводородов. Содержание хлорированных углеводородов  в воде колеблется в пределах 1… 100 мкг/л. Хлороформ может поступать  в организм человека не только с  питьевой водой, но и во время купания  в бассейне или ванне. Избыточное  хлорирование воды в закрытых бассейнах  приводит к поступлению хлороформа в воздух, вместе с которым он будет попадать в организм при  дыхании. Практически экспозиции хлорорганическими  соединениями  подвергаются все, кто  пользуется услугами нынешней системы  питьевого водоснабжения, однако существуют значительные различая в степени  экспонирования в зависимости от таких факторов, как местная очистка  воды, особенности потребления воды и разнообразие системы очистки  и распределения.

При окислении гуминовых  веществ образуются канцерогенные  соединения, химическое строение большинства  из которых не установлено до сих  пор. Некоторые органические вещества могут превращаться в хлороганические  соединения, напоминающие по биологическому действию пестициды. Фенолы ухудшают органолептические  свойства воды, причем запах образующегося  хлорфенола ощущается даже тогда, когда  исходная концентрация фенола ниже порогового уровня (определяемого по запаху). В  ходе окисления 3,4-бензпирена образуются такие токсичные продукты, как 5-монохлор-3,4-бензпирен  и 3,4- бензпирен-хинон; при этом хлор окисляет лишь 13...20% присутствующего  в воде 3,4-бензпирена.

Устойчивость хлорсодержащих органических соединений к процессам  распада повышается с увеличением  содержания хлора. Устойчивость негалогенированных соединений повышается с увеличением  разветвленное углеродных цепей.

 При хлорировании воды, содержащей примеси растворенных  Метаболитов сине-зеленых водорослей, эти примеси в первые часы  их анаэробного  разрушения  могут трансформироваться в токсичные  соединения. В частности, присутствующая  в хлорируемой воде аминокислота  триптофан превращается в дурно  пахнущие индол (до 3 мг/л) и  скатол (около 2 мг/л).

Подобным образом происходит трансформация содержащихся в воде липидов  и их производных. В хлорируемой  воде обнаружено до 10-ти жирный кислот, из которых образуются соединения, обладающие как ароматичностью, так  и высокой токсичностью.

Гидролиз в водной среде  малотоксичного уротропина приводит к  образованию  формальдегида, обладающего  высокой токсичностью (канцероген) и цитогенетической активностью. ПДК  по формальдегиду составляет  0,05 мг/л, а для уротропина - 0,5 мг/л.

В илистых отложениях водоемов реакции проходят в других условиях. Независимо от того, протекают реакции  с участием  биологических процессов  или нет, они носят восстановительный  характер. При этом хлорсодержащие соединения частично или полностью  теряют хлор, а нитрогруппы могут  восстанавливаться до аминогрупп.

При хлорировании горячей  воды в системе может идти реакция:

                    КСNS + 4Сl₂ + 4Н₂0 -> СNС1 + КС1 + Н₂SO₄ + 6НС1

Если токсичность роданида калия сравнительно невелика, (ПДК = 1 мг/л, в крови человека содержится около 1,3 мг КСNS  в 100 мл) то  хлорциан - это ОВ, его раздражающая концентрация равна 0,002 мг/л непереносимая - 0,06 мг/л, а концентрация 0,4 мг/л в течение 10 вызывает смертельный исход.

5.4. Предельно  допустимые сбросы и их расчет

Сточные воды, содержащие загрязняющие вещества, могут поступать в водные объекты различными путями: непосредственно  в результате стока с территории предприятия и населенного пункта, через  канализационные системы  с дальнейшим поступлением на общегородские  очистные сооружения, через собственные  организованные водовыпуски  без  очистки или очисткой на локальных  и внеплощадных очистных  сооружениях.  Кроме того, вода водоемов и водотоков  может загрязнятся  сбросами транспорта, в том числе аварийными.

Как и в случае с разбавлением газопылевых выбросов в атмосфер воздухе, разбавление сбросов в  акваториях должно обеспечивать соблюдение условия С≤ПДК в установленном  створе или на участке водопользования. Данная задача решается за счет нормирования загрязняющих веществ в сточных  водах, т.е. установления ПДС - предельно  допустимых сбросов. ПДС устанавливается  для каждого предприятия и  для каждого вредного вещества (с  учетом эффекта суммации). Если сброс  осуществляется в городскую канализацию, вместо ПДС устанавливаются концентрации вредных веществ в сточных  водах, имеющие смысл ПДС с  учетом того обстоятельства, что далее  воды будут поступать на общие  городские очистные,  для кото существуют ПДС на сброс сточных  вод в зависимости от категории  водного объекта.  Для водного  транспорта установить ПДС практически  невозможно, и здесь действуют  ограничения, налагаемые специальными документами органов здравоохранения, в частности «Санитарными правилами  для судов внутреннего плавания».