Водоемы питьевого и культурно-бытового назначения; 2. водоемы рыбо-хозяйственного назначения.

Плотность воды примерно в 800 раз, а вязкость примерно в 55 раз выше, чем у воздуха. Вместе с плотностью и вязкостьюважнейшими физико-химическими свойствами водной среды являются: температурная стратификация, то есть изменение температуры по глубине водного объекта и периодические изменения температуры во времени.

Как и в атмосфере, важную роль играет газовый состав водной среды. В водных местообитаниях количество кислорода, углекислого газа и других газов, растворенных в воде и потому доступных организмам, сильно варьируется во времени. В водоемах с высоким содержанием органических веществ кислород является лимитирующим фактором первостепенной важности.

Кислотность - концентрация водородных ионов (рН) - тесно связана с карбонатной системой. Значение рН изменяется в диапазоне от 0 рН до 14: при рН=7 среда нейтральная, при рН<7 - кислая, при рН>7 - щелочная. Если кислотность не приближается к крайним значениям, то сообщества способны компенсировать изменения этого фактора - толерантность сообщества к диапазону рН весьма значительна. В водах с низким рН содержится мало биогенных элементов, поэтому продуктивность здесь крайне мала.

Соленость- содержание карбонатов, сульфатов, хлоридов и т.д. - является еще одним значимым абиотическим фактором в водных объектах. В пресных водах солей мало, из них около 80 % приходится на карбонаты. Содержание минеральных веществ в мировом океане составляет в среднем 35 г/л. Организмы открытого океана обычно стеногалинны, тогда как организмы прибрежных солоноватых вод в общем эвригалинны. Концентрация солей в жидкостях тела и тканях большинства морских организмов изотонична концентрации солей в морской воде, так что здесь не возникает проблем с осморегуляцией.

Течение не только сильно влияет на концентрацию газов и питательных веществ, но и прямо действует как лимитирующий фактор. Многие речные растения и животные морфологически и физиологически особым образом приспособлены к сохранению своего положения в потоке: у них есть вполне определенные пределы толерантности к фактору течения.

Гидростатическое давление в океане имеет большое значение. С погружением в воду на 10 м давление возрастает на 1 атм (105 Па) . В самой глубокой части океана давление достигает 1000 атм (108 Па) . Многие животные способны переносить резкие колебания давления, особенно, если у них в теле нет свободного воздуха. В противном случае возможно развитие газовой эмболии. Высокие давления, характерные для больших глубин, как правило, угнетают процессы жизнедеятельности.

Температура — физический показатель качества воды. Температура воды поверхностных водоисточников в зависимости от сезона года изменяется от 0 до 30°С. Подземные источники водоснабжения имеют относительно постоянную температуру 8—12°С. Для питьевых целей желательно иметь воду с температурой 7—15°С.

Температура влияет на вязкость воды и, следовательно, на скорость осаждения взвешенных частиц.

Измеряется температура непосредственно при отборе пробы термометром с делениями до 0,1°С с точностью ±0,5°.

Кислотность. Вода хозяйственно-питьевого назначения должна иметь рН = 6,5—8,5. Такое требование связано с необходимостью удовлетворения физиологических потребностей человека и исключения коррозии материалов труб и сооружений. Для большинства природных водоисточников величина рН не выходит за эти пределы.

Цветность — показатель, обусловленный наличием в воде гуминовых и фульвокислот и их растворимых солей, а также присутствием соединений железа. Примеси, обусловливающие цветность воды по степени дисперсности, относятся ко второй и третьей группам.

Количество примесей в воде, обусловливающих цветность, зависит от многих факторов и главным образом от наличия торфяников в бассейне водоисточника. Цветность воды, имеющей большую концентрацию взвешенных веществ, определяют после предварительного отстаивания пробы или в фильтрате. При массовом развитии водорослей в поверхностных водоемах вода может приобретать различные оттенки, однако на величину показателя "цветность" это не должно влиять, так как при фильтровании воды клетки водорослей задерживаются на фильтре.

Следует отметить, что нет прямого соответствия между цветностью и количеством4 органических веществ, вызывающих окраску. Поэтому степень цветности выражают не в мг/л какого-то вещества, а в особых единицах и градусах. Измерение производится путем сравнения пробы со стандартным раствором, приготовленным из смеси солей хлор- платината калия K₂PtCl₆ и хлорида кобальта COCl₂ (платино-кобальтовая шкала). Окраска воды, соответствующая окраске стандартного раствора, который содержит 0,1 мг платины в 1 мл, оценивается 1 град цветности. В качестве стандартного можно применять также раствор, приготовленный из бихромата калия и сульфата кобальта. Цветность речных вод колеблется в больших пределах — от 35 до 55 град, достигая в отдельных случаях 200 град и выше.

Запахи и привкусы — органолептические показатели качества воды. Запахи вызывают летучие пахнущие вещества. Запахи и привкусы природной воды обусловлены присутствием веществ естественного происхождения или веществ, попадающих в воду в результате загрязнения ее стоками. Естественные запахи (землистый, гнилостный, болотный, сероводородный и т.д.) связаны, как правило, с развитием в водоеме водорослей, плесеней, актиномицетов и других водных организмов. Запахи искусственного происхождения классифицируют как хлорный, фенольный, аптечный и т.д. Вкус описывают как соленый, сладкий, горький, кислый. Отмечают также особые привкусы — щелочной, металлический и пр.

При определении запаха и привкуса сначала устанавливают их характер, а затем интенсивность, оцениваемую по пятибалльной системе.

При выполнении анализа на запах и привкус обязательно указывается температура, поскольку интенсивность этих показателей увеличивается с повышением температуры.

Вода источников хозяйственно-питьевого снабжения обычно имеет запах и привкус не выше 3—4 баллов.

Мутность природной воды – показатель качества воды, обусловленный присутствием в воде нерастворенных и коллоидных веществ неорганического и органического происхождения. Причиной мутности поверхностных вод являются илы, кремниевая кислота, гидроокиси железа и алюминия, органические коллоиды, микроорганизмы и планктон. В грунтовых водах мутность вызвана преимущественно присутствием нерастворенных минеральных веществ, а при проникании в грунт сточных вод – также и присутствием органических веществ.

Вкус воды определяется растворенными в ней веществами органического и неорганического происхождения и различается по характеру и интенсивности. Различают четыре основных вида вкуса: соленый, кислый, сладкий, горький.
MnSO4 – 15,7; FeSO4 – 1,6; NaHCO3 – 450.

Запах– показатель качества воды, определяемый органолептическим методом с помощью обоняния на основании шкалы силы запаха. На запах воды оказывают влияние состав растворенных веществ, температура, значения рН и целый ряд прочих факторов. Интенсивность запаха воды определяют экспертным путем при 20 °С и 60 °С и измеряют в баллах, согласно требованиям.

По характеру запахи делят на две группы:

естественного происхождения (живущие и отмершие в воде организмы, загнивающие растительные остатки и др.)

искусственного происхождения (примеси промышленных и сельскохозяйственных сточных вод).

Запахи второй группы (искусственного происхождения) называют по определяющим запах веществам: хлорный, бензиновый и т.д.

Жесткость. Общая (полная) жесткость – свойство, вызванное присутствием растворенных в воде веществ, в основном - солей кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других катионов, которые выступают в значительно меньших количествах, таких как ионы: железа, алюминия, марганца (Mn2+) и тяжелых металлов (стронций Sr2+, барий Ba2+).

Но общее содержание в природных водах ионов кальция и магния несравнимо больше содержания всех других перечисленных ионов – и даже их суммы. Поэтому под жесткостью понимают сумму количеств ионов кальция и магния – общая жесткость, складывающаяся из значений карбонатной (временной, устраняемой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Первая вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, вторая наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.

В России жесткость воды выражают в мг-экв/дм3 или в моль/л.

Карбонатная жесткость (временная) – вызвана присутствием растворенных в воде бикарбонатов, карбонатов и углеводородов кальция и магния. Во время нагревания бикарбонаты кальция и магния частично оседают в растворе в результате обратимых реакций гидролиза.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по

Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения" (1988 г). Эти правила устанавливают две категории водоемов (или их участков):

водоемы питьевого и культурно-бытового назначения; 2. водоемы рыбо-хозяйственного назначения.

Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии 1 км выше ближайшего по течению, а в не проточных водоемах в радиусе одного километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в рыбохозяйственных водоемах должен соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (наличие течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска не далее, чем в 500 м от места выпуска.

Нормируемые значения параметров воды водоемов:

1. Содержание плавающих примесей и взвешенных веществ;
2. Запах, привкус, окраска и температура воды;
3. Значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного кислорода;
4. Биохимическая потребность в кислороде;
5. Возбудители заболеваний, концентрация и состав ядовитых и вредных веществ. Химическое Потребление Кислорода, ХПК - количество кислорода, потребляемое при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ. ХПК используют для расчета производительности очистных установок и количества хлора, необходимого для подготовки питьевой воды, в том числе при подготовке и реализации планов комплексного управления прибрежной зоной.

Биологическое потребление кислорода (БПК) — количество кислорода, израсходованное на аэробное биохимическое окисление под действием бактерий и разложение нестойких органических соединений, содержащихся в исследуемой воде. БПК является одним из важнейших критериев уровня загрязнения водоема органическими веществами. Он определяет количество кислорода, необходимое для разложения органических загрязняющих веществ.

БПК - (Биологический показатель кислорода ) выражается в миллиграммах потребного кислорода на 1 грамм окисляемого вещества (мг О2 / г), а в растворах - в миллиграммах потребного кислорода на 1 литр раствора (мг О2 / г). В зависимости от времени, за которое определяется БПК, различают БПК5 (пятисуточное), БПК20 (двадцатисуточное), БПКполн. (полное, когда окисление заканчивается). По нормам БПКполн. не должно превышать в водоемах рыбохозяйственного значения (I категории) 3 мг О2 / л, остальных категорий - 6 мг О2 / л. БПК промышленных стоков в зависимости от производства и состава стоков составляет 200 - 3000 мг О2 / л.

Вредные и ядовитые вещества нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества.

При нормировании качества воды в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения используют три вида ЛПВ:

1. санитарно-токсикологический;
2. общесанитарный;
3. органолептический.

Для водоемов рыбохозяйственного назначения наряду с указанными используют еще два вида ЛПВ:

1. токсикологический;
2. рыбохозяйственный.

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ПДК)вредных веществ– это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПРИРОДНЫХ ВОД – совокупность растворенных в природных водах минеральных и органических веществ в ионном, молекулярном, комплексном и коллоидном состояниях. В природных водах растворены почти все известные на Земле химические элементы, из 87 стабильных химических элементов, установленных в земной коре, в настоящее время в природных водах обнаружены около 80. Распределение химических элементов в водных объектах определяется типом природной системы и свойствами самих элементов (их распространенностью в земной коре и растворимостью в воде). Химический Состав Природных Вод представляет собой сложный комплекс растворенных газов, различных минеральных солей и органических соединений. Его условно делят на шесть групп: главные ионы; растворенные газы; биогенные вещества; органические вещества; микроэлементы и загрязняющие вещества. Сложность химический состав природных вод определяется не только присутствием в них большого числа химических элементов и многообразием их форм и соединений, но и разным содержанием каждого из них, которое к тому же меняется в различных типах вод, что связано с особенностями условий их формирования . Под формированием химического состава природных вод понимается совокупность процессов, приводящих к образованию того или иного химического состава природной воды. Количество растворенных веществ в воде будет зависеть, с одной стороны, от состава тех веществ, с которыми она соприкасается в процессе своего круговорота, с другой — от условий, в которых происходили эти взаимодействия. В водных растворах подавляющее большинство солей существует в виде ионов. В природных водах преобладают три аниона (гидрокарбонат HCO₃^-, хлорид Cl^- и сульфат SO₄^2-) и четыре катиона (кальций Ca²⁺, магний Mg²⁺, натрий Na⁺ и калий K⁺) - их называют главными ионами. Хлорид-ионы придают воде солёный вкус, сульфат-ионы, ионы кальция и магния - горький, гидрокарбонат-ионы безвкусны. Они составляют в пресных водах свыше 90-95 %, а в высокоминерализованных - свыше 99 % всех растворенных веществ. Обычно нижним пределом концентрации для главных ионов считают 1 мг/л, поэтому в ряде случаев, например для морских и некоторых подземных вод, к главным компонентам можно отнести также Br^-, B³⁺, Sr³⁺ и др. Отнесение ионов K⁺ к числу главных является спорным. В подземных и поверхностных водах эти ионы, как правило, занимают второстепенное положение. Только в атмосферных осадках ионы K⁺ могут играть главную роль.

Многообразие фазово-дисперсных состоянийпримесей в воде приводит к необходимости их классификации.В настоящее время наиболее широкое распространение получила следующая классификация:

I группа примесей (загрязнений) имеет размеры частиц от 1000 до 0,10 (мкм). К ней относятся: взвешенные вещества, эмульсии, суспензии, а также различные микроорганизмы планктона и бактерии.

II группа характеризуется дисперсностью частиц от 0,10 до 0,010 (мкм). Её составляют коллоидно-растворённые примеси и высокомолекулярные органические вещества.

К III группе примесей, размер частиц которых составляет от 0,010 до 0,0010 (мкм) [10÷1 нм], отнесены молекулярно-растворенные вещества, в том числе растворенные газы (Н₂, О₂, СО₂ и т.д.), а также вирусы и бактериофаги.

IV группу загрязнений, с размером частиц менее 0,001 (мкм) [< 1 нм], составляют вещества диссоциирующие в воде на ионы.

В результате этого стали исчезать ручейки и родники, подпитывающие малые реки, что в свою очередь привело к заиливанию рек, зарастанию их болотной растительностью, заболачиванию и засолению степных земель, уменьшению стока и ухудшению качества воды.

Загрязнение поверхностных и подземных вод можно классифицировать следующим образом:

механическое - повышение содержания механических примесей, свойственное в основном поверхностным видам загрязнений;

химическое - наличие в воде органических и неорганических веществ токсического и нетоксического действия;

бактериальное и биологическое - наличие в воде разнообразных патогенных микроорганизмов, грибов и мелких водорослей;

радиоактивное - присутствие радиоактивных веществ в поверхностных или подземных водах;

тепловое - выпуск в водоемы подогретых вод тепловых и атомных электростанций.

Одним из основных загрязнителей воды является нефть и нефтепродукты. Нефть может попадать в воду в результате естественных ее выходов в районах залегания. Но основные источники загрязнения связаны с человеческой деятельностью: нефтедобычей, транспортировкой, переработкой и использованием нефти в качестве топлива и промышленного сырья.

Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах. Способность к пенообразованию у этих веществ появляется уже при концентрации 1-2 мг/л.

Из других загрязнителей необходимо назвать металлы (например, ртуть, свинец, цинк, медь, хром, олово, марганец), радиоактивные элементы, ядохимикаты, поступающие с сельскохозяйственных полей, и стоки животноводческих ферм. Небольшую опасность для водной среды из металлов представляют ртуть, свинец и их соединения.

Расширенное производство (без очистных сооружений) и применение ядохимикатов на полях приводят к сильному загрязнению водоемов вредными соединениями. Загрязнение водной среды происходит в результате прямого внесения ядохимикатов при обработке водоемов для борьбы с вредителями, поступления в водоемы воды, стекающей с поверхности обработанных сельскохозяйственных угодий, при сбросе в водоемы отходов предприятий-производителей, а также в результате потерь при транспортировке, хранении и частично с атмосферными осадками. Наряду с ядохимикатами сельскохозяйственные стоки содержат значительное количество остатков удобрений (азота, фосфора, калия), вносимых на поля. Кроме того, большие количества органических соединений азота и фосфора попадают со стоками от животноводческих ферм, а также с канализационными стоками. Повышение концентрации питательных веществ в почве приводит к нарушению биологического равновесия в водоеме. Вначале в таком водоеме резко увеличивается количество микроскопических водорослей. С увеличением кормовой базы возрастает количество ракообразных, рыб и других водных организмов. Затем происходит отмирание огромного количества организмов. Оно приводит к расходованию всех запасов кислорода, содержащегося в воде, и накоплению сероводорода. Обстановка в водоеме меняется настолько, что он становится непригодным для существования любых форм организмов. Водоем постепенно «умирает» . Одним из видов загрязнения водоемов является тепловое загрязнение. Электростанции, промышленные предприятия часто сбрасывают подогретую воду в водоем. Это приводит к повышению в нем температуры воды. С повышением температуры в водоеме уменьшается количество кислорода, увеличивается токсичность загрязняющих воду примесей, нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться болезнетворные микроорганизмы и вирусы. Попав в питьевую воду, они могут вызвать вспышки различных заболеваний. В ряде регионов важным источником пресной воды являлись подземные воды. Раньше они считались наиболее чистыми. Но в настоящее время в результате хозяйственной деятельности человека многие источники подземной воды также подвергаются загрязнению. Нередко это загрязнение настолько велико, что вода из них стала непригодной для питья. Человечество потребляет на свои нужды огромное количество пресной воды. Основными ее потребителями являются промышленность и сельское хозяйство.

Типы сточных вод

Производственные сточные воды

Производственные сточные воды в основном загрязнены отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав таких стоков разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов. По составу сточные воды делят на три основные груп­пы, содержащие:

неорганические примеси (в том числе токсические);

органические примеси;

неорганические и органические загрязняющие примеси.

К первой группе относятся сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т. д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды.

Сточные воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, предприятия органического синтеза, коксохимические и др. В стоках содержатся различные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества. Вредоносное действие сточных вод этой группы заключается, главным образом, в окислительных процессах, вследствие которых уменьшается содержание в воде кислорода, увеличивается биохимическая потребность в нем, ухудшаются органолептические показатели воды.

Сточные воды третьей группы образуются в процессах гальванохимической обработки поверхностей, производстве печатных плат электронной техники, в коксохимических и других технологических процессах. В составе этих стоков присутствуют неорганические кислоты, ионы тяжелых металлов, ПАВ, масла, красители, смолы и другие вещества.