Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Гигиена водных источников

Введение

На сегодняшний день актуальна проблема ухудшения состояния поверхностных водных объектов – источников водоснабжения – в результате антропогенной деятельности человека. Антропогенное воздействие на природу нарушает приобретенную в процессе эволюции замечательную способность к саморегулированию. Видимые искусственные изменения в природной среде часто приводят к коренным изменениям связей в экосистемах и прогрессирующему разрушению биосферы.

Проблемы чистой воды и охраны водных экосистем становятся все более острыми по мере исторического развития общества, стремительно увеличивается влияние на природу, вызываемого научно-техническим прогрессом.

Уже сейчас во многих районах Казахстана, да и всего земного шара наблюдаются большие трудности в обеспечении водоснабжения и водопользования вследствие качественного и количественного истощения водных ресурсов, что связано с загрязнением и нерациональным использованием воды.

Небольшое количество загрязнений не может вызвать значительное ухудшение состояния водоема, так как он имеет способность биологического очищения, но проблема состоит в том, что, как правило, количество загрязняющих веществ, сбрасываемых в воду, очень велико и водоем не может справиться с их обезвреживанием.

Загрязнение воды преимущественно происходит вследствие сброса в нее промышленных, бытовых и сельскохозяйственных отходов. В некоторых водоемах загрязнение настолько велико, что произошла их полная деградация как источников водоснабжения.

Для защиты водных объектов от воздействия антропогенного фактора необходимо создание прибрежных водоохранных зон, позволяющих максимально снизить антропогенное влияние.

Установление водоохранных зон, прибрежных полос и укрепления береговой зоны биоинженерным методом представляется весьма актуальной, поскольку водоохранные зоны обладают очень важными природоохранными функциями, включая функции сохранения биологического разнообразия и поддержания качества воды. Зеленые насаждения и высшие водные растения можно рассматривать в качестве надежного способа берегоукрепления, защищающего берег от эрозии и формирующего экосистему прибрежной зоны вокруг водоема. Биоинженерный метод крепления берега позволяет восстановить водоохранную зону, образуя зеленую подстилку и тем самым, предотвращая прямое попадание в водоем загрязненных поверхностных стоков.

В настоящее время проблема загрязнения поверхностных водных объектов – источников водоснабжения – является актуальной. Для решения данной проблемы необходимо создавать водоохранных зоны и прибрежные защитные полосы.

Социально-политический аспект рассмотрения экологических проблем проектирования водоохранных и санитарно-защитных зон поверхностных водных объектов – источников водоснабжения – связан с решением проблем окружающей среды в масштабах всего человечества при наличии разных социальных систем. В связи с неделимостью биосферы загрязнение природной среды, в том числе водных объектов, невозможно удержать в территориальных границах страны, в которой это происходит. Для разработки и внедрения новых, максимально эффективных и экономически выгодных способов проектирования водоохранных зон водных объектов требуются экономические и научно- технические возможности всех стран

Эколого-экономический аспект рассматриваемых проблем связан с бурным развитием промышленности. Если не позаботиться сегодня о водных объектах, то завтра возможно уже эту воду нельзя будет использовать для потребления, так как она потеряет свою способность поддерживать физиологические процессы в живых организмах. При этом общественность понимает, что получение максимальной выгоды сегодня, например экономия средств на создание водоохранных зон, может привести к полному истощению водных ресурсов завтра. Необходимо бережно относиться к имеющимся ресурсам и не допускать загрязнения водоемов и природы вцелом. На сегодняшний день экономически более выгодно улучшать состояние природной среды различными методами и не допускать ее последующего загрязнения.

Этический аспект рассмотрения дипломной работы связан с тем, что нормы морали, нравственности должны быть направлены на изменение мышления людей в вопросах, касающихся экологических проблем, в том числе экологических проблем проектирования водоохранных зон поверхностных водных объектов – источников водоснабжения. Каждый человек должен знать, какое воздействие оказывает своей антропогенное деятельностью на среду его обитания, и быть заинтересованным в улучшении состояния экологии.

1. Понятие о водоохранных зонах

Водоохранной зоной является территория, примыкающая к акваториям рек, озер, водохранилищ и других поверхностных водных объектов, на которой устанавливается специальный режим хозяйственной и иных видов деятельности с целью предотвращения загрязнения, засорения, заиления и истощения водных объектов, а также сохранения среды обитания объектов животного и растительного мира.

Соблюдение специального режима на территории водоохранных зон является составной частью комплекса природоохранных мер по улучшению гидрологического, гидрохимического, гидробиологического, санитарного и экологического состояния водных объектов и благоустройству их прибрежных территорий.

В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, на территориях которых вводятся дополнительные ограничения природопользования

2. Охрана водных объектов

Централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения осуществляют специальные организации, имеющие лицензию на водопользование

Поддержание поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, обеспечивается установлением нормативов предельно вредных допустимых воздействий на водные объекты. Эти нормативы устанавливаются исходя из:

предельно допустимой величины антропогенной нагрузки, длительное воздействие которой не приведёт к изменению экосистемы водного объекта;

предельно допустимой массы вредных веществ, которая может поступать в водный объект и на его водосборную площадь;

нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты

Государственный учёт поверхностных и подземных вод представляет собой систематическое определение и фиксацию в установленном порядке количества и качества водных ресурсов, имеющихся на данной территории. Такой учёт осуществляется в целях обеспечения текущего и перспективного планирования рационального использования водных ресурсов, их восстановления и охраны. Данные государственного учёта характеризуют состояние поверхностных и подземных водных объектов по количественным и качественным показателям, степени их изученности и использования. Государственный учёт осуществляется в РК по единой системе и базируется на данных учёта, представляемых водопользователями, а также на данных государственного мониторинга.

3. Назначение водоохранных зон

Водоохранная зона включает территорию, прилегающую к водному объекту, на которой устанавливают специальный режим для предотвращения загрязнения, засорения и истощения вод, и представляет собой систему лесных полос в сочетании с простейшими гидротехническими устройствами и сооружениями. Лесные мелиорации представляют собой защитные полосы в пределах верхней и средней частей речных бассейнов, создание которых уменьшает поверхностный сток и ослабляет процессы водной эрозии. Число и вид лесных полос определяются климатическими, топографическими, гидрологическими и гидрогеологическими условиями. Лесные мелиорации полевых прудов создают в балках, лощинах, суходолах. В прудах, заполняющихся водами поверхностного стока и подверженных быстрому заилению от поступающих наносов, по периметру устраивают лесную полосу шириной 20...80 м. Ниже делают залуженную полосу шириной 15...20 м для аккумуляции мелких фракций наносов и древесного опада (листва, ветви). В верящие пруда за лесной полосой создают илоуловитель из густопосаженной кустарниковой ивы и поперечных плетней. Подобная лесомелиорация позволяет перевести поверхностный сток в подземный, способствует более равномерному питанию водотока грунтовыми водами в течение года, защищает зеркало водоема от ветров и солнечной радиации, снижает испарение до 50 % и исключает загрязнение воды. Лесомелиорацию рек и речных долин осуществляют для истоков, мелких, средних и крупных рек

Лесомелиорация истоков и потоковых частей рек длиной до 10 км защищает их от сильного испарения и заиления, способствует пополнению воды за счет увеличения стока осадков и инфильтрации поверхностного стока. Для этого необходимо сплошное облесение истока на расстояние 200 м вверх, 50 м вниз и 40...45 м – в боковые стороны. Вдоль рек устраивают прирусловые полосы шириной 15 м, состоящие из бровки и кустарниковых прутовидных ив, затем 2-4-рядной ленты древесных пород и кустарников. На прилегающих поймах предусматривают ветроломные полосы продуваемой структуры в 2...3 ряда, располагаемые поперек поймы через 100...400 м.

Водохранилища на реках подвержены заилению в результате эрозии грунта с берегов, как самого водоема, так и притоков, а также действию ветров, усиливающих испарение. Лесомелиорация здесь должна быть направлена на уменьшение эрозионных процессов путем создания кольматирующих лесных полос шириной 100 м через 300 м на затопляемых поймах и лесных полос по берегам русл и долин. Между полосами культивируются луга с хорошо развитым травостоем [

Прибрежные лесонасаждения ослабляют скорость ветра в зоне более 1 км и таким образом снижают высоту и ударную силу волн, уменьшают на 10...30 % испарение, улучшают микроклимат и санитарно-гигиенические условия для населения [25].

4. Зоны санитарной охраны водопользования

Зоны санитарной охраны водопользования включают: зону охраны источника водоснабжения в месте водозабора, зону и санитарно-защитную полосу водопроводных очистных сооружений и санитарно-защитную полосу водоводов

Санитарно-защитные зоны представляют собой полосу (зону) между промышленными предприятиями и другими источниками физических, химических, биологических воздействий на природную среду и селитебными территориями.

Здесь запрещается проживание людей, размещение детских, лечебно-оздоровительных учреждений, парков и спортивных комплексов. Концентрация вредных выбросов на внешней границе зоны не должна превышать ПДК для атмосферного воздуха населенных мест. Понятия "санитарная защита" и "санитарно-гигиенические нормы" в последнее время все чаще называют "экологическими".

Санитарная защита – меры по сохранению санитарно-гигиенического благополучия на данной территории. Они включают санитарную охрану, контроль за соблюдением санитарно-гигиенических норм, охрану почв, вод, воздуха, организацию зон санитарной охраны.

Санитарно-гигиенические нормы – показатели качества окружающей среды, соблюдение которых обеспечивает благоприятные для жизни человека условия существования.

Ширина санитарно-защитной зоны зависит от класса опасности выбрасываемых веществ и может достигать 1000, 500, 300, 100 и 50 м. При наложении ареалов воздействия нескольких предприятий размер ее увеличивается в три раза. Для экологически опасных производств иногда она может достигать 5 км. Как показали исследования, радиус воздействия металлургических центров на ландшафты различных природных зон достигает 25 – 30 км, что создает неблагоприятные условия проживания здесь населения. Поэтому при создании крупных металлургических центров, особенно цветной металлургии, помимо санитарно-защитной зоны необходимо проектировать зону санитарного разрыва в радиусе 25 – 30 км

Зона санитарной охраны для источника водоснабжения устанавливается в три пояса, для водозаборных сооружений и очистных сооружений она состоит из первого пояса, для водоводов − из второго пояса. Зону санитарной охраны водного источника предусматривают из трех поясов: первого −строгого режима, второго и третьего −режима ограничения.

Зона санитарной охраны водопользования служит для предотвращения превышения установленных нормативных показателей микробного и химического загрязнений воды в пределах района фактического и перспективного водопользования

5. Гигиеническая характеристика источников централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения

Для обеспечения высокого уровня качества питьевой воды необходимо выполнение ряда обязательных условий, таких как:

1) соответствующее качество воды источника централизованного водоснабжения;

2) создание благоприятной санитарной ситуации вокруг источников и самой системы водоснабжения (водопровода).

Питьевая вода может отвечать высоким требованиям только после ее надежной обработки и кондиционирования.

В качестве источников водоснабжения могут быть использованы подземные и поверхностные источники водоснабжения.

Подземные источники имеют ряд достоинств:

1) они в определенной мере защищены от антропогенного загрязнения;

2) они отличаются высокой стабильностью бактериального и химического состава.

На формирование качества воды грунтовых и межпластовых вод оказывают влияние следующие факторы:

1) климат;

2) геоморфологические структуры;

3) характер растительности (литологические структуры).

В северных зонах преобладают бикарбонатно-натриевые воды, богатые органикой, они залегают очень поверхностно, минерализация их низкая.

Ближе к югу появляются сульфатные, хлоридные и кальциевые воды. Эти воды залегают глубоко, отличаются высоко надежными бактериологическими показателями.

Подземные водоисточники в зависимости от глубин залегания и отношения к породам делятся на:

1) почвенные;

2) грунтовые;

3) межпластовые.

Почвенные водоисточники залегают неглубоко (2—3 м), фактически лежат у поверхности. Они обильны весной, летом пересыхают, зимой промерзают. Как источники водоснабжения эти воды интереса не представляют. Качество вод определяется загрязненностью атмосферных осадков. Количество этих вод сравнительно невелико, органолептические свойства неудовлетворительные.

2. Грунтовые воды – расположены в 1-ом от поверхности водоносном горизонте (от 10—15 м до нескольких десятков метров). Питание этих горизонтов осуществляется в основном за счет фильтрации атмосферных осадков. Режим питания не постоянен. Атмосферные осадки фильтруются через большую толщу грунта, поэтому в бактериальном отношении эти воды чище, чем почвенные, но еще не всегда надежны. Грунтовые воды имеют более или менее стабильный химический состав, могут содержать значительное количество двухвалентного железа, которое при подъеме воды наверх переходит в трехвалентное (бурые хлопья). Грунтовые воды могут использоваться для децентрализованного, местного водоснабжения, так как мощность их невелика.

Межпластовые воды лежат глубоко в водоносном горизонте, залегающем (до 100 м) между двумя водонепроницаемыми пластами, один из которых – нижний – водонепроницаемое ложе, а верхний – водонепроницаемая кровля. Поэтому они надежно изолированы от атмосферных осадков и грунтовых вод. Это предопределяет свойства воды, в частности ее бактериальный состав. Эти воды могут заполнить все пространство между пластами (как правило, глиняными) и испытывают гидростатическое давление. Это так называемые напорные, или артезианские, воды.

Качество артезианских вод по физическим и органолептическим свойствам вполне удовлетворительно. Надежны такие воды и в бактериальном отношении, они имеют стабильный химический состав. В таких водах, как указывалось выше, нередко находят сероводород (результат действия микробов на сернистые соединения железа) и аммиак, в них мало кислорода, отсутствуют гуминовые вещества.

Классификация вод по химическому составу (гидрохимические классы вод) выглядит следующим образом.

1. Бикарбонатные воды (северные районы страны): анион HCO¯₃ и катионы Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺. Жесткость = 3—4 мг. экв/л.

2. Сульфатные: анион SO₄^–, катионы Ca⁺⁺, Na⁺.

3. Хлоридные: анион Cl^-, катионы Ca⁺⁺, Na⁺.

Поверхностные источники водоснабжения – реки, озера, пруды, водохранилища, каналы. Они широко используются для водоснабжения крупных городов из-за громадного количества воды в них (дебита). Одновременно это накладывает и определенный отпечаток на них. В северных районах (зоне избыточного увлажнения) воды слабо минерализованы. Здесь преобладают торфяные почвы, которые обогащают воды гуминовыми веществами.

В южных районах почва обогащает воду солями. Минерализация составляет до 23 г/л. Для поверхностных источников при переходе с севера на юг характерны:

1) увеличение общей минерализации;

2) изменение класса вод от HCO₃ (бикарбонатных) к SO₄ (сульфатным) и Cl (хлоридным).

Поверхностные источники подвержены значительным антропогенным загрязнениям. Уровень загрязнения органическими веществами оценивается высокой окисляемостью. Нарушается кислородный режим водоемов. Видовой состав микрофлоры резко сужен. Увеличивается уровень БПК При выборе источника водоснабжения нужно ориентироваться на уровень и состояние процессов самоочищения. Если вода чистая и процесс самоочищения протекает в благоприятных условиях, то БПК = 3 мг/л.

6. Нормативы качества воды

1. Органолептические свойства.

Запах воды не должен превышать 2 баллов, концентрация водородных ионов (рН) не должна выходить за пределы 6,5—8,5 для обеих категорий водопользования. Окраска для первой категории не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для второй – 10 см. Концентрация взвешенных веществ при сбросе сточных вод в контрольном растворе не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на 0,25 мг/дм³ для 1-й категории и более чем на 0,75 мг/дм³ для 2-й категории водоемов. Плавающие примеси обнаруживаться не должны.

2. Содержание токсических химических веществ не должно превышать предельно допустимых концентраций и ориентировочно допустимых уровней веществ в водных объектах вне зависимости от категории водопользования (ГН 2.1.5.689-98, ГН 2.1.5.690-98 с дополнениями).

В случае присутствия в воде водного объекта двух и более веществ 1-го и 2-го классов опасности с однонаправленным механизмом токсического действия сумма отношений концентраций каждого из них к их ПДК не должна превышать 1:

(С₁ / ПДК₁) + (С₂ / ПДК₂) + … (С_n / ПДК_n) ≤ 1,

где С₁, …, С_n – концентрации веществ;

ПДК₁, …, ПДК_n – ПДК тех же веществ.

3. Показатели, характеризующие микробиологическую безопасность воды.

Термотолерантные колиформные бактерии в обеих категориях водопользования не должны превышать 100 КОЕ/100 мл, а колифаги – 10 БОЕ/100 мл.

Показатель общих колиформных бактерий для 1-й категории водопользования должен быть не более 1000 КОЕ/100 мл, для 2-й – не более 500 КОЕ/мл.

Жизнеспособных яиц гельминтов, цист патогенных кишечных простейших онкосфер тениид в 25 л пробы воды обеих категорий быть не должно, так же как и возбудителей кишечных инфекций.

Несмотря на почти непрерывное поступление разнообразных загрязнений в открытые водоемы, в их большинстве прогрессирующего ухудшения качества воды не наблюдается. Это происходит потому, что физико-химические и биологические процессы ведут к самоочищению водоемов от взвешенных частиц, органических веществ и микроорганизмов. Сточные воды разбавляются. Взвешенные вещества, яйца гельминтов, микроорганизмы частично осаждаются, вода осветляется. Растворенные в воде органические вещества минерализуются за счет жизнедеятельности населяющих водоемы микроорганизмов. Процессы биохимического окисления заканчиваются нитрификацией с образованием конечных продуктов – нитратов, карбонатов, сульфатов. Для биохимического окисления органических веществ необходимо наличие в воде растворенного кислорода, запасы которого по мере расхода восстанавливаются за счет диффузии из атмосферы.

В процессе самоочищения происходит отмирание сапрофитов и патогенных микроорганизмов. Они погибают вследствие обеднения воды питательными веществами, бактерицидного действия солнечных лучей, бактериофагов, выделяемых сапрофитами.

Ценным показателем степени загрязнения воды органическими веществами и интенсивности процессов самоочищения является БПК. БПК – это количество кислорода, необходимое для полного биохимического окисления всех веществ, содержащихся в 1 л воды при температуре 20 °С. Чем значительнее загрязнение воды, тем больше ее БПК. Так как определение БПК длительно (до 20 суток), то в санитарной практике чаще определяют БПК₅, т. е. потребление кислорода 1 л воды в течение 5 суток. В 1-й категории водопользования БПК₅ должно быть меньше 2 мг О₂/дм³, во 2-й категории водоемов – 4 мг О₂/дм³.

Растворимый кислород не должен быть менее 4 мг/дм³ для обеих категорий водоемов. Химическое потребление кислорода не должно превышать 15 мг О₂/дм³ для 1-й категории и 30 О₂/дм³ для 2-й категории водопользования водоема.

Гигиенические требования, предъявляемые к качеству воды источников нецентрализованного водоснабжения (подземных источников, предназначенных для удовлетворения питьевых и хозяйственных нужд, при помощи водозаборных устройств без разводящей сети), изложены в СанПиНе 2.1.4.1175-02 «Гигиенические требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников».

Нормативы качества воды

1. Органолептические показатели.

Запах и привкус не более 2—3 баллов.

Цветность не более 30°.

Мутность не более 2,6—3,5 ЕМФ (единиц мутности по формазину) или 1,5—2,0 мг/л (по коалину).

2. Содержание токсических химических веществ неорганической и органической природы не должно превышать предельно допустимых концентраций.

3. Показатели, характеризующие микробиологическую безопасность воды.

Общие колиформные бактерии в 100 мл воды должны отсутствовать. При их отсутствии дополнительно проводят определение глюкозоположительных колиформных бактерий (БГКП) с постановкой оксидазного теста.

ОМЧ (общее микробное число) не должно превышать 100 микробов в 1 мл.

Термотолерантные колиформные бактерии и колифаги в 100 мл исследуемой воды должны отсутствовать.

Заключение

Концепция устойчивого развития человечества подразумевает такое развитие, которое обеспечивает удовлетворение потребностей настоящего времени без ущерба основополагающим параметрам биосферы и не ставит под угрозу способность будущих поколений удовлетворять свои потребности. В настоящее время антропогенная деятельность человека оказывает сильное негативное воздействие на окружающую среду, в частности на водные объекты. Для обеспечения устойчивого развития человечества необходимы разработка и внедрение мероприятий, направленных на снижение экологической нагрузки на гидросферу в целом

Список литературы

1 Карюхина Т.А., Чуранова И.Н. Стройиздат Контроль качества воды, Учебник 1986

2 Пивоваров Ю.П.,Гоева О.Э. Руководство к лабораторным занятиям по гигиене

3 Румянцев Г.И Гигиена

4 Большаков Общая гигиена