ПДК в водной среде

· ПДК_в – предельно допустимая концентрация вещества в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л.Эта концентрация не должа оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей жизни, а также на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

· ПДК_в.р. – Предельно допустимая концентрация вещества в воде водоёма, используемого для рыбохозяйственных целей, мг/л.

Оценка качества водных экосистем основана на нормативных и директивных документах, использующих прямые гидрогеохимические оценки. В табл. 2.4 в качестве примера приведены критерии оценки химического загрязнения поверхностных вод.

Для воды установлены предельно допустимые концентрации более чем 960 химических соединений, которые объедееинены в три группы по следующим лимитирующим показателям вредности (ЛПВ): санитарно-токсикологическому (с.-т.); общесанитарному (общ.); органолептическому (орг.).

ПДК некоторых вредных веществ в водной среде представлены в табл. 2.1.4.

Самые высокие требования предъявляются к питьевой воде. Государственный стандарт на воду, используемую для питья и в пищевой промышленности (CанПиН 2.1.4.1074-01), определяет благоприятные для человека органолептические показатели воды: вкус, запах, цвет, прозрачность, а также безвредность её химического состава и эпидемиологическую безопасность.

Таблица 2.1.4

ПДК вредных веществ в водных объектах хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, мг/л

(ГН 2.1.5.689-98)

Вещества	ЛПВ	ПДК
Алюминий Алюминия оксихлорид Аммиак (по азоту) Анилин Ацетон Ацетофенон Бенз(а)пирен Бензин Бензол Бериллий Бор Бром Висмут Гексахлорбензол Диметиламин Дифтордихлорметан (фреон) Диэтиловый эфир Железо Изопрен Кадмий Карбофос Керосин: Окисленный Осветительный (ГОСТ 4753-68) Технический Кислота: Бензойная Дифенилуксусная Масляная Муравьиная Уксусная Кислоты жирные синтетические С5-С20 Марганец Медь Метанол Молибден Мочевина Нафталин   Нефть: Многосернистая Прочная Нитраты по: NO3- NO2- Полиэтиленамин Тиоцианаты Ртуть Свинец Сероуглерод Скипидар Сульфиды Тетраэтилсвинец Трибутилфосфат Формальдегид Фосфор элементный Цианиды в расчете на циан Цинк Этилен Этиленгликоль Этилендиамин	С.-т. Орг. С.-т. С.-т. Общ. С.-т. С.-т. Орг. С.-т. С.-т. С.-т. С.-т. С.-т. С.-т. С.-т. С.-т. Орг. Орг. Орг. С.-т. Орг.   Орг. Орг. Орг.   Общ. Общ. Общ. Общ. Общ. Общ.   Орг. Орг. С-т. С-т. Общ. Орг.     Орг. Орг.   С-т. С-т. С-т. С-т. С-т. С-т. Орг. Орг. Общ. С-т. Общ. С-т. С-т. С-т. Общ. Орг. С-т. Орг.	0,5 1,5 0,1 2,2 0,1 0,000005 0,1 0,5 0,0002 0,5 0,2 0,1 0,05 0,1 0,3 0,3 0,005 0,001 0,05   0,01 0,05 0,001   0,6 0,5 0,7 3,5 1,2 0,1   0,1 0,25 0,01     0,1 0,3   3,3 0,1 0,1 0,0005 0,03 0,2 Отсутствие Отсутствие 0,01 0,05 0,0001 0,1 0,5 0,2

 

Питьевая вода в любое время года не должна содержать менее 4 г/м³ кислорода, а наличие в ней минеральных примесей (мг/л) не должно превышать: сульфатов (SO₄ ^2-) – 500; хлоридов (Cl ^-) – 350; железа (Fe²⁺ + Fe³⁺) – 0,3; марганца (Mn²⁺) – 0,1; меди (Cu²⁺) – 1,0; цинка (Zn²⁺) – 5,0; алюминия (Al ³⁺) – 0,5; метафосфатов (PO₃ ^-) – 3,5; фосфатов (PO₄ ^3-) – 3,5; сухого остатка – 1000. Таким образом, вода пригодная для питья, если ее общая минерализованность не превышает 1000 мг/л. Очень малая минерализованность воды (ниже 1000 мг/л) тоже ухудшает её вкус, а вода, вообще лишённая солей (дистиллированная), вредна для здоровья, так как её употребление нарушает пищеварение и деятельность желез внутренней секреции. Иногда по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы допускается содержание сухого остатка до 1500 мг/л.

Показатели, характеризующие загрязнение водоёмов и питьевой воды веществами, отнесёнными к 3 и 4 классам опасности, а также физико-химические свойства и органолептические характеристики воды относятся к дополнительным. Их используют для подтверждения степени интенсивности антропогенного загрязнения водоисточников, установленного по приоритетным показателям.

Применение различнх критериев оценки качества вод должно основываться на преимуществе требований того водопользования, чьи критерии жестче. Например, если водный объект одновременно служит для питьевых и рыбохозяйственных целей, то к оценке качества вод могут предъявлять более строгие требования (экологические и рыбохозяйственные).

ПХЗ-10 (показатель химического загрязнения). Этот показатель особенно важен для территорий, где загрязнение химическими веществами наблюдается сразу по нескольким веществам, каждый из которых многократно превышает ПДК. Его расчитывают только при выявлении зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия.

Расчет ведут по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК, по формуле:

ПХЗ-10 = С₁/ПДК₁ + С₂/ПДК₂ + С₃/ПДК₃ + …С₁₀/ПДК₁₀,

где С₁, С₂, С₃ … С₁₀ – концентрация химических веществ в воде: ПДК-рыбохозяйственные.

При определении ПХЗ-10 для химических веществ, по которым относительно удовлетворительное значение загрязнения вод отсутствует, отношение С/ПДК условно принимают равным 1.

Для установления ПХЗ-10 рекомендуют проводить анализ воды по максимально возможному числу показателей.

В дополнительные показатели включены общепринятые физико-химические и биологические характеристики, дающие общее представление о составе и качестве вод. Эти показатели используют для дополнительной характеристики процессов, происходящих в водных объектах. Кроме того, в дополнительные характеристики включают показатели, учитывающие способность загрязняющих веществ накапливаться в донных отложениях и гидробионтах.

Коэффициент донной аккумуляции КДА вычисляют по формуле:

КДА = С_д.о./С_в,

где С_{д. о.} и С_в - концентрация загрязняющих веществ соответственно в донных отложениях и воде.

Коэффициент накопления в гидробионтах:

К_н = С_г/С_в,

где С_г - концентрация загрязняющих веществ в гидробионтах.

Критические концентрации химических веществ (КК) определяют по методике определения критических концентраций загрязняющих веществ, разработанной Госкомгидрометом в 1983 г.

Усредненные значения КК некоторых загрязняющих веществ составляют, мг/л: медь – 0,001…0,003; кадмий – 0,008…0,020; цинк – 0,05…0,10; ПХБ – 0,005; бенз(а)пирен – 0,005.

При оценке состояния водных экосистем достаточно надежными показателями являются характеристики состояния и развития всех экологических групп водного сообщества.

При выделении рассматриваемых зон используют показатели по бактерио-, фито-, и зоопланктону, а также по ихтиофауне. Кроме того, для определения степени токсичности вод применяют интегральный показатель – биотестирование (на низших ракообразных). При этом соответствующая токсичность водной массы должна наблюдаться во всех основных фазах гидрологического цикла.

Основные показатели по фито- и зоопланктону, а также по зообентосу приняты на основании данных региональных служб гидробиологического контроля, характеризующих степень экологической деградации пресноводных экосистем.

Параметры показателей, предлагаемые для выделения на данной территории зон, должны формироваться на материалах достаточно продолжительных наблюдений (не менее трёх лет).

Следует иметь в виду, что индикаторные значения видов могут быть различны в разных климатических зонах.

При оценке состояния водных экосистем важны показатели по ихтиофауне, особенно для уникальных, особо охраняемых водных объектов и водоёмов первой и высшей рыбохозяйственной категории.

БПК – биологическая потребность в кислороде – количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (исключая процессы нитрификации) за определенное время инкубации пробы (2, 5, 20, 120 суток), мг О₂ /л воды (БПК_п – за 20 суток, БПК₅ – за 5 суток).

Окислительный процесс в этих условиях осуществляется за счет микроорганизмов, использующих органические компоненты в качестве пищи. Метод БПК состоит в следующем. Исследуемую сточную воду после двухчасового отстаивания разбавляют чистой водой, взятой в таком количестве, чтобы содержащегося в ней кислорода с избытком хватило для полного окисления всех органических веществ в сточной воде. Определив содержание растворенного кислорода в полученной смеси, её оставляют в закрытой склянке на 2, 3, 5, 10, 15 суток, определяя содержание кислорода по истечении каждого из перечисленных периодов времени (период инкубации). Уменьшение количества кислорода в воде показывает, сколько его за это время израсходавано на окисление органических веществ, находящихся в сточной воде. Это количество, отнесенное к 1 л сточной воды, и является показателем биохимического потребления кислорода сточной водой за данный промежуток времени (БПК₂, БПК₃, БПК₅, БПК₁₀, БПК₁₅).

Следует отметить, что биохимическое потребление кислорода не включает его расход на нитрификацию. Поэтому полное БПК следует проводить до начала нитрификации, которая начинается обычно спустя 15-20 суток. БПК сточных вод рассчитывается по формуле:

БПК = ,

где а₁ – концентрация кислорода в подготовленной для определения пробе в начале инкубации (в «нулевой день»), мг/л; а₂ – концентрация кислорода в разбавляющей воде в начале инкубации, мг/л; b₁ – концентрация кислорода в пробе в конце инкубации, мг/л; b₂ – концентрация кислорода в разбавляющей воде в конце инкубации, мг/л; V – объем сточной воды, содержащейся в 1 л пробы, после всех произведенных разбавлений, мл.

ХПК – химическая потребность в кислороде, определенная бихроматным методом, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде, мг О₂/л воды.

Химическое потребление кислорода, выраженное числом миллиграммов кислорода на 1 л сточной воды, вычисляют по формуле:

ХПК = ,

где а – объем раствора соли Мора, израсходованного на титрование в холостом опыте, мл; b – объем того же раствора, израсходованного на титрование пробы, мл; N – нормальность титрованного раствора соли Мора; V – объем анализируемой сточной воды, мл; 8 – эквивалент кислорода.

По отношению БПК_п/ХПК судят об эффективности биохимического окисления веществ.