Лекция 15. Мероприятия по сокращению сброса загрязняющих веществ и улучшению качества воды

Разработка целевых показателей качества поверхностных вод (ЦПКВ).Определение ЦПКВ для веществ основного химического состава воды (главные ионы).К приоритетным загрязняющим веществам основного химического состава воды в водных объектах относятся сульфаты, хлориды, минерализация. Главные ионы относятся к консервативным элементам, участвуя во внутриводных процессах, не испытывают существенных химических превращений. В связи с этим, для них относительно просто рассчитывается природный ионный сток, вклад отдельных источников загрязнения и общий баланс главных ионов по бассейну реки.

В водных объектах с небольшой антропогенной нагрузкой (преимущественно в сельскохозяйственных районах) или недостаточным числом пунктов наблюдения ЦПКВ для главных ионов определяются на основании оценки фонового химического состава и современного уровня загрязнения воды, анализа воздействия источников загрязнения и степени антропогенного преобразования химического состава воды.

В водных объектах с интенсивной антропогенной нагрузкой (преимущественно в промышленных районах), развитой сетью пунктов наблюдения за химическим составом воды, водным стоком и источниками загрязнения для обоснования ЦПКВ производится расчет ионного стока, техногенной составляющей и баланса главных ионов как по отдельным створам, так и в целом по бассейну реки.

Баланс главных ионов по отдельным створам и в целом по бассейну реки рассчитывается как сумма приходной и расходной частей ионного стока на данном участке реки с выделением природной и антропогенной составляющих.

На основании анализа особенностей формирования ионного стока и химического состава воды под влиянием природных и антропогенных факторов определяются ЦПКВ по отдельным ионам и по минерализации воды.

Сравнение установленных ЦПКВ с фактическим содержанием веществ по отдельным створам позволяет выявлять наиболее напряженные участки в бассейне реки, определять конкретные источники загрязнения, разрабатывать рекомендации по достижению ЦПКВ.

Определение ЦПКВ для веществ, присутствие которых в чрезмерных количествах нежелательно (биогенные элементы, органическое вещество, железо, марганец, медь, цинк, нефтепродукты, фенолы, СПАВ и др.).В рассматриваемой группе веществ особого внимания заслуживают биогенные элементы (соединения азота и фосфора) и органическое вещество, так как с ними связана одна из наиболее сложных проблем – предупреждение антропогенного эвтрофирования водоемов и водотоков.

Существующие в нашей стране нормативы допустимого содержания соединений азота и фосфора в воде не учитывают влияние этих соединений на процесс эвтрофирования, поскольку преследуют гигиенические и рыбохозяйственные цели. Не учитывается также и то, что ухудшение санитарного режима при эвтрофировании препятствует использованию водоемов и водотоков в рыбохозяйственных, хозяйственно-бытовых и рекреационных целях. Для предупреждения процесса эвтрофирования целесообразно установить ЦПКВ для биогенных и органических веществ исходя из экологических позиций.

При определении ЦПКВ для биогенных элементов и органического вещества производится:

- анализ источников поступления этих веществ;

- определение особенностей распределения, годовой и многолетней динамики;

- определение уровня загрязнения воды;

- оценка приемлемых концентраций, не вызывающих эвтрофирования водных объектов;

- разработка ЦПКВ;

- определение превышений фактических концентраций над установленными ЦПКВ по отдельным створам;

- разработка рекомендаций по снижению концентраций биогенных элементов и органического вещества в воде и достижению ЦПКВ.

Основными факторами, определяющими обогащение водных масс биогенными и органическими веществами, являются:

- аккумуляция в результате фотосинтеза и азотфиксации;

- сток из природных ландшафтов;

- поступление из донных отложений и затопленных грунтов;

- сток с сельскохозяйственных угодий и животноводческих комплексов;

- поверхностный сток с территорий городов и населенных пунктов;

- сброс сточных вод.

Учитывая высокую пространственную и внутригодовую изменчивость концентраций азот- и фосфорсодержащих соединений, определяется их пространственная неоднородность, выделяются участки с максимальными содержаниями, устанавливаются периоды высоких и низких концентраций на протяжении года, выявляется многолетняя динамика этих веществ.

Приемлемыми считаются такие концентрации биогенных и органических веществ, которые обеспечивают в водных экосистемах равновесное состояние, когда годичная продукция фитопланктона равна общему годичному потреблению его консументами. В настоящее время имеются материалы для водоемов различных географических зон, на основании которых можно определить пороговые уровни содержания биогенных и органических веществ, сохраняющих нормальное функционирование водных экосистем.

ЦПКВ для биогенных и органических веществ в конкретном водном объекте разрабатываются с учетом их фактических концентраций, сезонной и годовой динамики, уровня превышения установленных нормативов, оценки приемлемых концентраций и возможности их достижения.

Для расчета ЦПКВ могут использоваться математические модели, учитывающие особенности трансформации биогенных и органических веществ во внутриводоемных процессах.

Способы ослабления и предотвращения процесса эвтрофирования могут быть профилактическими и восстановительными. Первые основаны на уменьшение поступления в водные объекты соединений азота и фосфора, вторые направлены на борьбу с эвтрофированием в водных объектах.

Для других веществ рассматриваемой группы ЦПКВ определяются в результате оценки и анализа:

- фоновых концентраций;

- особенностей миграции и концентрации в водных объектах;

- уровня загрязнения;

- характера поступления из различных источников загрязнения;

- технических и экономических возможностей достижения ЦПКВ.

Определение ЦПКВ для токсичных веществ (мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, пестициды и др.).Указанные загрязняющие вещества относятся к таким, которые в природных водах присутствуют в очень небольших количествах или вообще отсутствуют. И только в результате антропогенной деятельности их содержания в водных объектах возросли до уровней опасных как для водной биоты, так и для человека.

Поступление в водные объекты и поведение там отдельных представителей указанной группы веществ существенно отличаются. Токсичные микроэлементы и тяжелые металлы поступают в водоемы и водотоки как из точечных, так и распределенных источников, пестициды – в основном из распределенных источников. Объем данных наблюдений и степень изученности их поведения в водных объектах часто недостаточны для управления источниками загрязнения и разработки ЦПКВ.

В связи с острой токсичностью данных веществ для них неукоснительно должны соблюдаться установленные стандарты качества воды. В случае обнаружения превышения установленных стандартов незамедлительно должны быть выявлены источники загрязнения и разработаны мероприятия по достижению СКВ.

ЦПКВ для данных веществ могут разрабатываться в отдельных случаях на краткосрочный период. Порядок разработки ЦПКВ такой же, как и для других загрязняющих веществ.

После определения ЦПКВ по всем приоритетным загрязняющим веществам составляется сводная таблица ЦПКВ по бассейну реки, в которой указываются среднегодовые или наиболее распространенные концентрации загрязняющих веществ, стандарты качества воды, целевые показатели качества воды, превышения фактических концентраций над ЦПКВ, наиболее загрязненные участки или створы реки.

Определение целевых показателей качества сточных вод.В соответствии с принятым подходом с целевыми показателями качества поверхностных вод (ЦПКВ) должны корреспондироваться целевые показатели качества сточных вод (ЦПКСВ).

При разработке ЦПКСВ учитываются основные положения существующих нормативных документов (Методические указания по разработке нормативов предельно-допустимых вредных воздействий на поверхностные водные объекты, М., 1999). Однако, в отличие от действующей системы нормирования сбросов загрязнений со сточными водами, установление ЦПКСВ должно учитывать фактическое состояние водных объектов, принимающих сточные воды, основываться на реальных экономических и технологических возможностях предприятий, техническом состоянии и перспективах реконструкции очистных сооружений и направлено на поэтапное достижение требуемых показателей качества очищенных сточных вод.

В настоящем разделе излагаются рекомендации по разработке и применению ЦПКСВ для точечных источников загрязнения. Особое внимание уделено выпускам сточных вод городов и населенных пунктов.

При установлении ЦПКСВ основополагающим является принцип сохранения (не ухудшения) состава и свойств воды в приемнике сточных вод, сформировавшихся под влиянием природных и техногенных факторов, с учетом самоочищения водного объекта.

Величину створа полного смешения очищенных сточных вод с водой водоема для каждого выпуска надлежит устанавливать опытным путем, исходя из соответствующих расходов. Для малых рек отбор проб воды на анализ на расстоянии 500м ниже створа выпуска является некорректным, т.к. полное смешение достигается на участке 50-150 м, и в показатели состава вод водоема вносят вклад загрязнители из диффузного стока.

Действующие очистные сооружения сточных вод населенных пунктов в основном запроектированы и построены по строительным нормам и правилам 15-20-летней давности и поэтому принципиально технологически не в состоянии обеспечить более жестких современных требований к очистке сточных вод.

Современный уровень гибких технологических и технических решений в области очистки технологических режимов без существенных экономических затрат достигнуть высоких нормативных показателей очищенных вод.

Этап 1. Обеспечение проектных (паспортных) показателей очистки сточных вод, которые являются ЦПКСВ первого уровня. Длительности этапа определяется по согласованию с органами охраны окружающей среды, бассейновым управлением, комитетом по природным ресурсам и составляет 1,5-2 года.

Этап 2. Установление ЦПКСВ второго уровня на срок 3-5 лет, обеспечивающих очистку и доочистку сточных вод до стадии нитрификации в зависимости от состава сооружений технологической схемы.

Этап 3. Установление ЦПКСВ третьего уровня на срок 3-5 лет, обеспечивающих глубокую очистку сточных вод , исходя из условия недопустимости превышения ПДК или ЦПКВ вредных веществ в водных объектах.

Рекомендуемый интервал остаточных концентраций в очищенных сточных водах в зависимости от этапа их достижения и состава технологической схемы очистных сооружений при установлении ЦПКСВ следует принимать из данных Таблицы 4.1.

Таблица 4.1. ЦПКСВ и требуемые технологии очистки сточных вод

На основе определения базового этапа состояния технологии и уровня ЦПКСВ проводится выбор технологических и технических решений, повышающих уровень ЦПКСВ, а также укрупненно определяются необходимые экономические затраты.

Водоохранные мероприятия на водосборе.Природоохранные мероприятия на водосборе малой реки определяются по результатам оценки состояния водосбора, фондовым материалам, рекомендациям местных органов и выполняются в первую очередь в прибрежных полосах и водоохранных зонах.

Целью природоохранных мероприятий на водосборе является восстановление близкого к естественному состояние природных геосистем, естественных условий формирования стока, предотвращение поступления загрязняющих веществ в водные объекты.

Природоохранные мероприятия могут быть направлены на организацию охраняемых природных территорий: заповедников, уникальных водных и околоводных экосистем, создание в них определенных условий по водному режиму, качеству воды.

По требованиям природоохранных органов должны сохраняться природные условия миграционных путей водных животных, естественных кормовых угодий, водопоев. Обеспечиваются условия сохранения памятников природы и культуры.

В бассейне малой реки могут рекомендоваться к созданию гидрологические заповедники или заказники местного значения в зонах интенсивного формирования стока. Выделяются к охране нерестилища, продуктивные угодья и сенокосы на поймах, места массового выхода родников, месторождения лечебных грязей, охотничьи угодья, природные комплексы, оказывающие положительное влияние на стимулирование процессов самоочищения вод и т.д.

Выявляются особо продуктивные природные угодья и рекомендуются направления их хозяйственного использования и охраны. В составе водоохранных мероприятий, предусматривается восстановление естественного режима рек, сохранение пойм, природных озер, болот, стариц, стимулирование процессов самоочищения стока, аэрации потока.

Для улучшения состояния водных объектов и экологической обстановки на водосборе в целом всем землепользователям, землевладельцам и водопользователям необходимо соблюдать следующие рекомендации.

1. Соблюдение установленного «Положением…» режима хозяйственной и иной деятельности в водоохранных зонах и прибрежных защитных полосах водотоков и водоемов.

2. Освоение ландшафтной системы земледелия на склоновых землях с полостным размещением сельскохозяйственных культур поперек склона приближенного к рельефу местности без устройства водозадерживающих валов и водопоглащающих канав. При этом возможны различные варианты размещения полос, варьирование шириной полос, разработка почвозащитных севооборотов с определенным чередованием сельскохозяйственных культур. Эффективность ландшафтного земледелия несколько ниже предлагаемой в демонстрационных мероприятиях, но преимущества заметны по сравнению с традиционным земледелием.

3. Расчистка и обустройство родников.

4. Посадка водоохранных лесных насаждений по берегам водотоков и водоемов, прибалочных и приовражных лесных полос, насаждений-илофильтров по руслу размываемых оврагов и балок.

5. Постепенная раскорчевка полезащитных лесных полос, режущих поля вдоль склона, способствующих развитию эрозии и не выполняющих ветроломные функции.

6. Посадка водорегулирующих лесных полос (после проводимой раскорчевки) с учетом рельефа приближенно к горизонталям местности.

7. Локализация существующих сосредоточенных источников загрязнения – животноводческих комплексов и ферм с проведением на первом этапе обвалования с целью недопущения попадания загрязненного стока в водотоки и водоемы и устройством в последующем водонепроницаемых новозонакопителей, новозохранилищ и простейших локальных очистных сооружений с применением прогрессивных методов очистки животноводческих стоков.

8. Проведение в прибрежных защитных полосах водотоков и водоемов в пределах населенных пунктов мероприятий по очистке берегов от бытового мусора, посадке деревьев и благоустройству с привлечением общественности.