Як визначити концентрацію важких металів в озері через один місяць і один рік?

Видобуток і переробка не є найпотужнішим джерелом забруднення середовища металами. Валові викиди від цих підприємств значно менше викидів від підприємств теплоенергетики. Чи не металургійне виробництво, а саме процес спалювання вугілля є головним джерелом надходження в біосферу багатьох металів. У вугіллі та нафті присутні всі метали. Значно більше, ніж у грунті, токсичних хімічних елементів, включаючи важкі метали, в попелі електростанцій, промислових і побутових топок. Викиди в атмосферу при спалюванні палива мають особливе значення. Наприклад, кількість ртуті, кадмію, кобальту, миш'яку в них у 3-8 разів перевищує кількість видобутих металів. Відомі дані про те, що тільки один котлоагрегат сучасної ТЕЦ, що працює на вугіллі, за рік викидає в атмосферу в середньому 1-1,5 т парів ртуті. Важкі метали містяться і в мінеральних добривах.

Поряд зі спалюванням мінерального палива найважливішим шляхом техногенного розсіювання металів є їх викид в атмосферу при високотемпературних технологічних процесах (металургія, випал цементної сировини тощо), а також транспортування, збагачення і сортування руди.

Техногенне надходження важких металів у навколишнє середовище відбувається у вигляді газів і аерозолів (возгона металів і пилоподібних частинок) і в складі стічних вод.

Метали порівняно швидко накопичуються в грунті і вкрай повільно з неї виводяться: період напіввидалення цинку - до 500 років, кадмію - до 1100 років, міді - до 1500 років, свинцю - до кількох тисяч років.

Істотне джерело забруднення грунту металами - застосування добрив з шламів, отриманих з промислових і каналізаційних очисних споруд.

У викидах металургійних виробництв важкі метали знаходяться, в основному, в нерозчинної формі. У міру віддалення від джерела забруднення найбільш великі частки осідають, частка розчинних сполук металів збільшується, і встановлюються співвідношення між розчинної і нерозчинними формами. Аерозольні забруднення, що надходять в атмосферу, видаляються з неї шляхом природних процесів самоочищення. Важливу роль при цьому відіграють атмосферні опади. У результаті викиди промислових підприємств в атмосферу, скиди стічних вод створюють передумови для надходження важких металів у грунт, підземні води й відкриті водойми, у рослини, донні відкладення і тварин.

Дальність розповсюдження та рівні забруднення атмосфери залежать від потужності джерела, умов викидів і метеорологічної обстановки. Однак в умовах промислово-міських агломерацій і міської забудови параметри поширення металів у повітрі ще погано прогнозуються. З віддаленням від джерел забруднення зменшення концентрацій аерозолів металів в атмосферному повітрі частіше відбувається по експоненті, внаслідок чого зона їх інтенсивного впливу, в якій має місце перевищення ГДК, порівняно невелика.

В умовах урбанізованих зон сумарний ефект від реєстрованого забруднення повітря є результуючої складання безлічі полів розсіювання і обумовлений видаленням від джерел викидів, містобудівною структурою і наявністю необхідних санітарно-захисних зон навколо підприємств. Природне (фонове) вміст важких металів у незабрудненій атмосфері становить тисячні і десятитисячні частки мікрограма на кубічний метр і нижче. Такі рівні в сучасних умовах на скільки-небудь обжитих територіях практично не спостерігається. Фонове вміст свинцю прийнято рівним 0,006 мкг/м³, ртуті - 0,001-0,8 мкг/м³ (у містах - на кілька порядків вище). До основних галузях, з якими пов'язане забруднення навколишнього середовища ртуттю, відносять гірничодобувну, металургійну, хімічну, приладобудівної, електровакуумних і фармацевтичну. Найбільш інтенсивні джерела забруднення навколишнього середовища кадмієм - металургія та гальванопокриття, а також спалювання твердого та рідкого палива. У незабруднених повітрі над океаном середня концентрація кадмію становить 0,005 мкг/м³, в сільських місцевостях - до 0,05 мкг/м³, а в районах розміщення підприємств, у викидах яких він міститься (кольорова металургія, ТЕЦ, що працюють на вугіллі і нафти, виробництво пластмас і т.п.), і промислових містах - до 0,3-0,6 мкг/м³.

Атмосферне шлях надходження хімічних елементів у навколишнє середовище міст є провідним. Проте вже на невеликому видаленні, зокрема, в зонах приміського сільського господарства, відносна роль джерел забруднення навколишнього середовища важкими металами може змінитися і найбільшу небезпеку представлятимуть стічні води та відходи, що накопичуються на звалищах і застосовуються в якості добрив.

Максимальної здатністю концентрувати важкі метали мають завислі речовини і донні відкладення, потім планктон, бентос і риби.

Опади. Зона максимальних концентрацій металів у повітрі поширюється до 2 км від джерела. У ній вміст металів у приземному шарі атмосфери в 100-1000 разів вище місцевого геохімічного фону, а в снігу - в 500-1000 разів. На видаленні 2-4 км розташовується друга зона, де вміст металів у повітрі приблизно в 10 разів нижче, ніж у першій. Намічається третя зона протяжністю 4-10 км, де лише окремі проби показують підвищений вміст металів. У міру віддалення від джерела співвідношення різних форм розсіюється металів змінюються. У першій зоні водорозчинні сполуки становлять усього 5-10%, а основну масу випадінь утворюють дрібні пилоподібні частки сульфідів і оксидів. Відносний вміст водорозчинних сполук зростає з відстанню

Витрата стічної води через один місяць і один рік ( V_{св рік}, м³):

V_{св рік} = V_св*365*24,

де V_св - витрата стічної води, л/с.

Маса важких металів, що надходять протягом одного місяця й одного року в замкнуту водойму (G_{i вм рік}, т):

G_{i вм рік} = С_{i вм *}V _{св рік},

де i – [М, РТ, СВ], відповідно, миш'як, ртуть, свинець;

С_{i вм} - концентрація важких металів у стічній воді i-гo виду, мг/л.