Вопросы по экологическому мониторингу

Вопросы по экологическому мониторингу

1. Распределение воды на земном шаре.

2. Основные физические свойства воды.

3. Вода как фактор здоровья.

4. Мероприятия, проводимые к устранению изменений в морской среде.

5. Программа наблюдений за качеством морских вод.

6. Организация контроля за качеством питьевой воды.

7. Бактериологические показатели качества питьевой воды.

8. Безвредность питьевой воды по химическому составу.

9. Оценка и выбор места забора воды для питьевого водопользования.

10. Основные задачи выполняемые в рамках ОГСН за качеством поверхностных вод.

11. Принципы организации контроля за качеством поверхностных вод.

12. Требования к охране водных объектов.

13. Организация сети пунктов контроля за качеством поверхностных вод.

14. Расположение створов с различным водоообменом.

15. Установление категории пункта контроля за качеством поверхностных вод.

16. Полная и сокращенная программа контроля по гидрологическим и гидрохимическим показателям.

17. Наблюдения за качеством природных вод с помощью комплексных лабораторий

18. Общие и суммарные показатели качества вод.

19. Определение неорганических загрязнителей в природных водах.

20. Определение органических загрязнителей в природных водах.

21. Приборы для отбора проб воды.

22. Подготовка воды для анализа.

23. Анализ и оценка результатов.

24. Характеристика степени загрязненности водоемов.

25. Самоочищающая способность водоемов.

26. Радиационная безопасность воды.

27. Основные критерии оценки опасности загрязнения почвы.

28. Экологическая оценка почв, используемых для выращивания с/хозяйственных культур.

29. Экологическая оценка почв населенных пунктов.

30. Тяжелые металлы в почве.

31. Выбор пунктов контроля по отбору проб почвы.

32. Правила отбора проб почвы.

Основная и дополнительная литература

Основная литература.

1. Основная литература

1. Молчанова Я.П. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды / Я.П. Молчанова, Е.А. Заика, Э.И. Бабкина.- М.: Форум-Инфрам-М, 2007.- 189 с.

2. Экологический мониторинг / под ред. Т.Я. Яшихминой.- М.: Академический проект, 2006.- 407 с.

3. Карлович И.А. Геоэкология / И.А. Карлович .- М.: Академический проект, 2005.- 509 с.

4. Фомин Г.С. Почва: Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам / Г.С. Фомин, А.Г. Фомин.- М., 2001.- 299 с.

1. Трифонов К.И. Физико-химические процессы в техносфере / К.И. Трифонов, В.А. Девисилов.- М.: Форум-Инфра_м, 2007.- 239 с.

2. Дополнительная литература

1. Болдырев И.В. Требования к аккредитованным экоаналитическим лабораториям // Экология производства. – №7, 2006. – C. 31 – 34.

2. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки / Ю.А. Карпов, А.П. Савостин – М.: БИНОМ. – Лаборатория знаний. – 2003.

3. Методы и приборы контроля окружающей среды. Экологический мониторинг / В.И. Купаев и др. Учебное пособие. – М.: РГОТУПС, 2003.- 353 с.

4. Средства оснащения современного экологического практикума: Каталог-справочник / Сост. А.Г. Муравьев и др. – 4-е изд. – СПб.: Крисмас+. –2004.- 3489 с.

5. Финоченко В.А. Современные экологические комплексы на железнодорожном транспорте // Экологические системы и приборы. – №3, 2006. – С. 3 – 7.

1. Финоченко В.А., Финоченко Т.А. Экологический контроль и мониторинг на железнодорожном транспорте // Экологические системы и приборы. – №2, 2006. – С. 3 – 5.

7. А. Н. Голицын Основы промышленной экологии. – М.: Академия. – ИРПО. – 2002.

8. Майстренко В.Н. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей / В.Н. Майстренко, Н.А. Клюев – М.: Бином. – 2004.

9. Орлов Д. С., Садовникова Л. К., Лозановская И. Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / – М.: Высш. школа. – 2002.

10. Израэль Ю. А. Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений / Ю.А. Израэль – М.: Наука. – 2001.

11. Луканин В. Н. Промышленно-транспортная экология / В.Н. Лукание, Ю.В. Трофименко – М.: Высш. школа. – 2001.

12. Афанасьев Ю. А. Мониторинг и методы контроля окружающей среды. Учебное пособие в 2 частях / Ю.А. Афанасьев, С.А. Фолин – М.: МНЭПУ. – 1998.

13. Дудкин Н.И., Козлов Д.Н. Контроль массовой концентрации аэрозолей // Экология производства. – № 9, 2005. – С. 32 – 37.

14. Салова Т.Ю. Основы экологии. Аудит и экспертиза техники и технологии./ Т.Ю. Салова, Н.Ю. Громова.- СПБ- М.- Краснодар: Лань, 2004.- 335 с.

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИИ

Распределение воды на земном шаре

Из общей площади земного шара Мировой океан занимает 71%, суша-29%. Мировой океан- водная оболочка земного шара.

Часть суши, с которой реки несут воду в моря, соединенные с Мировым океаном называют областью внешнего стока (78%), а часть, с которой вода поступает в замкнутые, находящие на суше водоемы, не имеющие стока в океан- областью внутреннего стока (22%).

Область внешнего стока разделяют на Тихоокеанско-Индийский (бассейны рек, впадающих в Тихий и Индийский окенаны) и Атлантико-Ледовитый склон. К Северному Ледовитому океану относится 14% площади суши, к Атлантическому- 35%, к Тихому-15%, к Индийскому-14%. В пределах Атлантико-Ледовитого склона протекают такие крупные реки: Амазонка, Миссисипи, Конго, Нил, Обь, Енисей, Лена. Крупнейшими реками Тихооакеанского –Индийского склона является Амур, Янцы, Ганг, Бранхапутра.

Общий объем воды, заключенный в Мировом океане, равен 1338 млн.км³

Если объем воды Мирового океана распределить равномерно на земной поверхности, то она окажется покрытой слоем воды глубиной 2600 м.

За счет притока солнечной энергии с поверхности океанов, морей, суши испаряется 577 тыс км³ воды в год, -458 тыс.км³ испарившейся с поверхности океанов снова возвращается снова в океан в виде осадков- малый круговорот.

Небольшая часть воды из объемв учавствующего в круговороте -9 тыс.км³ совершает круговорот в пределах бессточных областей. Особенностью влагообмена бессточных областей с Мировым океаном то, что вода из бессточных областей попадает в океан не путем непосредственного стока, а путем переноса ее в парообразном виде.

Чтобы испарить 577 тыс.км³ расходуется более 40% солнечной энергии. Для осуществления круговорота воды расходуется 22% всей достигающей земли солнечной энергии.

Основные физические свойства воды.

Вода состоит из 11,11% Н₂ и 88,89% О₂ ( по весу). В молекуле воды атомы водорода и кислорода расположены по углам равнобедренного треугольника. Угол при вершине равен 105^о. Молекула воды характеризуется значительной полярностью, т .к в ней оба атома водорода располагаются не на прямой, а по одну сторону от атома кислорода, что приводит к неравномерному распределению Эл. Зарядов. Сторона молекулы с атомом кислорода имеет избыток отрицательного заряда, а противоположная сторона избыток положительного заряда.

Вода — продукт соединения двух химических элементов: водо­рода и кислорода. Оба эти элемента имеют несколько изотопов. Для водорода характерны три изотопа:

протий — Н— массой 1,007822 углеродных единиц (у.е.);

дейтерий — D — 2,0141 у.е.;

тритий — Т— 3,017001 у.е., образуется при ядерном распаде.
Для кислорода характерны изотопы с массовыми числами 16,

17 и 18. Соотношение их в природной смеси: 2670 : 1 : 5. Вода состава ОНО является тяжелой, ТНО — сверхтяжелой. Тяжелую воду получают путем электролиза природной воды.

По свойствам тяжелая вода отличается от обычной: замерзает при температуре —3,8 °С, кипит при температуре 101,4 ^оС, ее плот­ность — 1,1059 г/см³ при 20 °С, максимальная плотность — +11 °С. Растворимость солей в ней ниже, чем в обычной. Тяжелая вода оказывает тормозящее действие на кинетику процессов в живот­ных и растительных организмах, применяется в атомных реакторах как замедлитель нейтронов при ядерном распаде.

Вода — это смесь девяти видов молекул, поэтому в зависимости от их количественного соотношения все ее свойства, особенно плотность, изменяются.

Вода: снеговая, дождевая, речная, океанская, из живого организма, из растительных организмов, кристаллизационная вода минералов.

Простейшую формулу имеет воды имеет молекула парообразной воды.

Молекула воды в жидком состоянии представляет собой объединение 2 простых молекул (Н₂О)₂, молекула льда- объединение 3 простых молекул.

Н₂О- гидроль, (Н₂О)2- дигидроль, (Н₂О)3- тригидроль. Образование дигидроля и тригидроля происходит за счет полярности.

В жидком состоянии вода представляет собой смесь гидроля, дигидроля, тригидроля, соотношения м/у ними меняется с изменением температуры.

Существует и вторая модель воды. Структура расположения кристаллов в молекуле воды при температуре меньше 4 ^оС (включая и фазу льда) сходна со строением кристалла тридимита, а при более высоких температурах со строением кварца. При понижении температуры кварцевая структура воды постепенно замещается тридимитовой-, что приводит к анамалии воды—уменьшению плотности при замерзании.

Плотность.

P = m/V г/см³

За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при 4 ^оС.

Плотность воды зависит от ее температуры, минерализации, давления, количества взвешенных веществ и растворенных газов. С повышением температуры плотность всех жидкостей, уменьшается. Наибольшая плотность воды наблюдается при 4С . При переходе воды из одного агрегатного состояния в другой плотность также меняется, Так плотность воды при О^о – 0,99987, льда - при той же температуре 0,9167. Изменение плотности воды оказывает существенное влияние на режим водоемов, вызывая конвекционные токи и течения.

Плотность снега выражается в виде отношения веса снега к весу воды, взятых в равных объемах или отношение веса снега в граммах к его объему в см³. Слой воды содержащийся в снеге, выражается как произведение высоты снега на плотность снега. С плотностью снега непосредственно связаны пористость, теплопроводность, водоудерживающая способность. Наименьшей плотность обладает свежий снег, выпавший при низкой температуре.

Вода как фактор здоровья

Основными источниками загрязнения гидросферы: пром.сточные воды, хозяйственно-бытовые, дренажные воды с орашаемых земель, организованные и некорганизованные стоки с торритории населенных пунктов и пром.площадок, водный транспорт и др.

По данным ООН, в мире выпускается до 1 млн. наименований в год ранее не существующей продукции. В том числеи до 100 тыс. химических соединений, из которых более 15 тыс. являются потенциальными токсикантами. По экспетртным оценкам, до 80% всех химических соединений, поступающих во внешнюю среду, рано или поздно поступает в водоисточники. Подсчитано, что ежегодно в мире выбрасывается более 420 км³ сточных вод, которые в состоянии сделать непригодной к употреблению около 7 тыс км³ чистой воды, что в 1,5 раза больше всего речного стока бывшего СССР.

Многие реки, используемые как источники питьевой воды, содержат, не менее 10% очищенных сточных вод. Во всем мире уже примерно 100 млн. человек потребляют питьевую воду с большим содержанием очищенных сточных вод. Если в отношении поверхностных вод усилия в борьбе с загрязнением имеют некоторый успех, то очистка от загрязнения грунтовых вод представляет более трудную задачу. Грунтовые воды дают около 50% питьевой воды в городах и до 90% в сельской местности. При просачивании воды в водоносный слой далеко не все токсичные вещества перерабатываются микроорганизмами или отфильтровываются почвой. К наиболее устойчивым загрязнителям относятся хлорированные углеводороды, в частности трихлорэтилен, тетрахлорэтилен,, тетрахлорметан. Даже разлитая по бутылям вода из артезианских скважин содержит ацетальдегид, бензол, дихлорпропан, диэтиловаый спирт, толуол и т.д.

Главным с гигиенических позиций требованием к качеству питьевой воды является ее безопасность в эпидемиологическом отношении. По данным ВОЗ, около 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды. Водным путем передаются большинства кишечных инфекций: холера, брюшной тиф, паратиты, сальмонеллезы и др. Доказана роль воды в распространении таких болезней как гепатит А и полиомиелит, гельминтоз.

Мониторинг морских вод

Для решения проблемы охраны морских и океанических вод от загрязнения необходимо составление научно-обоснованных рекомендаций по ограничению или полному запрещению сброса отходов, согласно которым процессы самоочищения должны постоянно превосходить процесс загрязнения и приводить к устранению нарушений в морской среде. Для этого следует осуществлять ряд мероприятий, среди которых наиболее важными являются:

- проведение систематических наблюдений и оценка состояния морских вод и влияния загрязнения на естественные физико-химические и гидробиологические условия;

- изучение путей и параметров распространения;

- изучение путей и параметров распространения, а также естественной утилизации загрязняющих веществ для последующего определения возможного режима их сброса в море;

- составление прогноза динамики загрязнения морских вод на ближайшую и дальную перспективу по заданным значениям сброса отходов, гидрометеорологическим и гидрохимическим условиям;

- разработка рекомендаций по оптимальному режиму сбросов в конкретных участках морей и океанов;

В отличие от пунктов наблюдений за качеством поверхностных вод пункты наблюдений за качеством морских вод подразделяются на I, II и III категории.

В пунктах наблюдений, расположенных на устьевом взморье в замыкающем створе при глубине реки 1-5 м, замеры осуществляются на поверхности и у дна реки. При глубине реки 5-10 м наблюдения проводятся на поверхности, на половине глубины и у дна, а при глубине реки более 10 м- на поверхности, через каждые 5 м и у дна реки.

Программа наблюдений за качеством морских вод без гидробиологических покахзателей включает в себя следующие мероприятия:

1. Определение концентрации химических соединений:

- нефтяных углеводородов- мг/дм³ (мг/л);

- растворенного кислорода, мг/дм³ (мг/л, 5)

- водородного показателя рН

- хлорированных углеводородов, в том числе пестицидов, мкг/дм³, мкг/л)

- тяжелых металлов- ртути, свинца, кадмия, меди, мкг/дм³, мкг/л)

- фенолов, ( мкг/дм³, мкг/л)

- СПАВ, (мкг/дм³, мкг/л)

2. Определение показателей и содержания веществ, характерных для данного района:

- нитритного азота, (мкг/дм³, мкг/л)

- кремния, (мкг/дм³, мкг/л)

- солености воды, 5

- температуры воды и воздуха, ^оС

- Скорости и направления ветра, м/с

- прозрачности воды (единицы цветности)

- волнения моря (баллы)

3. Проведение визуальных наблюдений за состоянием поверхности морского водного объекта

Наблюдения за качеством морских вод по гидробиологическим показателям проводятся по сокращенной и полной программам :

Сокращенная: (объект наблюдений и его харакьтеристики)

- Фитопланктон: общая численность клеток, (клетка/дм³), видовой состав, число и список видов

- Зоопланктон: общая численность организмов, экз/м³, видовой состав, число и список видов

- Микробные показатели: общая численность микроорганизмов, клетка/см³, численность сапритных бактерий, клетка/см³, (клетка/мл), концентрация хлорофилла фитопланктона, мкг/дм³ (мкг/л)

Полная:

Зоопланктон: общая биомасса, мг/м³, численность основных групп и видов, экз/м³, биомасса основных групп и видов, мг/м³

Фитопланктон: общая биомасса, г/м³, видовой состав, число и список видов; число основных систематических групп, число групп

Микробные показатели:

Общая биомасса, мг/м³, численное распределение индикаторных групп морской микрофлоры (сапрофитные, нефтеокисляющие, ксилолокисляющие, фенолокисляющие, липолитические бактерии, клетка/м³, интенсивность фотосинтеза фитопланктона).

В пунктах 1 категории наблюдения осуществляются 2 раза в месяц (1 и 3 декады) по сокращенной программе. По полной программе наблюдения проводятся 1 раз в месяц (2-я декада).

В пунктах 2 категории наблюдения проводятся 5-6 раз в год по полной программе, в пунктах 3 категории-2-4 раза в год.

МОНИТОРИНГ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

На централизованных городских, районах и групповых водопроводах систематический контроль за качеством воды в местах водозабора, в процессе ее обработки на очистных сооружениях, перед поступлением в сеть и в распределительной сети осуществляют производственные химические и бактериологические лаборатории. Гидробиологические исследования проводит группа специалистов, которые находятся в штате химической лаборатории водопровода.

Эффективность работы водопроводных сооружений проверяют систематически, не реже одного раза в сутки. Допускается использовать только те реагенты, которым дана гигиеническая оценка и они разрешены к применению для обработки воды Минздравом.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства. Превышение норматива не допускается в 95% проб, отбираемых в точках водозабора наружной и внутренней водопроводной сети в течение 12 месяцев, при количестве исследуемых проб не менее 100 за год.

Подземные воды не допускаются использовать для питьевого водоснабжения, если бактериологические показатели их колеблются, причины колебания не выяснены и не устранены. Подземная вода, отмеченная как постоянно неустойчивая по бактериологическим показателям, перед подачей в сеть должна обязательно подвергаться обеззараживанию.

На водопроводах, где источники водоснабжения-поверхностные водоемы, контроль за качеством воды перед поступлением в сеть осуществляется по бактериологическим, паразитологическим , органолептическим показателям и химическому составу. Из бактериологических показателей определяют общее количество бактерий в 1 мл неразбавленной воды и число бактерий группы кишечной палочки. По нормативам должно быть не более 50. Анализ проводится не менее одного раза в сутки. Не допускается присутствие в питьевой воде различимых невооруженным глазом водных организмов и поверхностной пленки. При обнаружении в пробе питьевой воды термотолерантных бактерий или (и) колиформных бактерий или колифагов проводится их определение в повторно взятых пробах воды. Для выявления причин загрязнения одновременно проводится определение хлоридов, азота аммонийного, нитратов и нитритов. Содержание остаточного хлора или озона определяют ежесуточно каждый час, в том числе один раз одновременно с бактериологическим исследованием воды.

Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее соответствием нормативам по показателям общей альфа- и бета активности. Альфа активность – не более 0,1 Бк/л. Идентификация присутствующих в воде радионуклидов и измерение их индивидуальных концентраций проводится при превышении нормативов общей активности.

На водопроводе для одного села, который обслуживает до 15000 населения, бактериологическое исследование воды проводят один раз в месяц одновременно с определением концентрации остаточного хлора, а также в случаях изменения качества воды водоисточника.

Из органолептических показателей во всех пробах воды исследуют запах, привкус, цветность и мутность. Запах и привкус - не более 2 баллов (чуть заметный) . Цветность не более 20^оС

Безвредность питьевой воды по химическому составу определяется ее соответствием нормативам по:

- обобщенным показателям и содержанию вредных химических веществ, наиболее часто встречающих в природных водах на территории РФ, а также веществ антропогенного происхождения, получивших глобальное распространение. Обобщенный показатель: (рН, общая минерализация, жесткость общая, окисляемость перманганатная, нефтепродукты (суммарно), ПАВ, Фенольный индекс. Неорганические вещества: алюминий, барий, беррилий, бор, нитраты, свинец и др. (всего по 17 показателям), органические вещества: гамма-ГХЦГ, ДДТ, 2,4Д;

- безвредность определяется еще по содержанию вредных химических веществ, поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения: хлор-остаточный свободный и остаточный связанный, хлорофлрм (при хлорировании воды), озон остаточный, флормальдегид (при озонировании воды) , полиакриламид, активированная кремнекислота ( по силициму), полифосфаты, остаточные количества алюминия и желесодержащих коагулянтов.

Так при обеззараживанием воды свободным хлором время контакта его с водой должно составить не менее 30 мин., связанным хлором не менее 60 мин. При одновременном присутствии в воде свободного и связанного хлора концентрация не должна превышать 1,2 мг/л. В отдельных случаях по согласованию с центром Санэпиднадзора может быть допущена повышенная концентрация хлора.

Если в питьевой воде обнаруживаются несколько химических веществ, относящихся к 1 и 2 классам опасности и нормируемых по санитарно-токсикологическому признаку вредности, сумма отношений обнаруженных концентраций каждого из них в воде к величине ПДК не должна быть больше 1.

Для оценки и выбора места забора воды из реки выявляют все искусственные очаги загрязнения (выпуски сточных вод промышленных, хозяйственно-фекальных и ливневых канализаций, городских пляжей и др.) устанавливают влияние их на качество воды в реке и определяют способность ее к самоочищению.

С целью определения влияния очагов загрязнения на качество воды в реке в местах водозабора намечают створы для дополнительных исследований (их проводит проектная организация при разработке и обосновании методов обработки воды и проекта зоны санитарной охраны). Створы устанавливаются выше и ниже очагов загрязнения.

При наличии в зоне водозабора притоков реки необходимо установить дополнительные створы. Верхний створ должен находиться на расстоянии 100-200 м выше впадения притока в реку, расположение нижнего створа определяется опытным путем.

Если источником служит водохранилище, пункты отбора проб для обоснования места водозабора размещают на большом участке водохранилища по радиусам в обе стороны (выше и ниже по течению и на противоположном берегу).

Воду из общественных колодцев необходимо исследовать не реже одного раза в месяц.

Пробы воды из распределительной сети отбирают в местах, характеризующих все уличные водозаборные устройства, краны внутренних водопроводных сетей, основные магистральные водопроводные линии, возвышенные или тупиковые участки уличной сети, а также краны внутренних водопроводных сетей всех домов, которые имеют подкачку.

Виды определяемых и количество исследуемых проб питьевой воды перед ее поступлением в распредилительную сеть устанавливаются с учетом требований:

Виды показателей	Количество проб в течение одного года, Не менее
	Для подземных источников			Для поверхностных источников
	Численность населения, обеспечиваемого водой из Данной системы водоснабжения, тыс.чел.
	До 20	20-100	Свыше 100		До 100	Свыше 100
микробиологические	50 (1)	150 (2)	365 (3)		365 (3)	365 (3)
Паразитологические	Не проводятся				12 (4)	12 (4)
Органолептические	50	150 (2)	365 (3)		365	365 (3)
Обобщенные показатели	4 (4)	6 (5)	12 (6)		12 (6)	24 (7)
Неорганические и органические в-ва	1	1	1		4 (4)	12 (6)
Показатели, связанные с технологией водоподготовки	Остаточный хлор, остаточный озон- не реже одного раза в час, остальные реагенты не реже одного раза в смену
Радиологические	1	1	1		1	1

(1)-еженедельно; (2)- три раза в неделю, (3)- ежедневно, (4)- один раз в сезон года, (5)- один раз в два месяца, (6) ежемесячно, (7) два раза в месяц

При отсутствии обеззараживания воды на водопроводе из подземных источников, обеспечивающим водой население до 20 тыс.человек, отбор проб для исследований по м/биологическим показателям и органолептическим проводится не реже одного раза в месяц.

На период паводков и ч/ситуаций усиливается режим контроля качества питьевой воды.

Производственный контроль качества питьевой воды в распределительной водопроводной сети проводится по микробиологическим и органолептическим показателям

До 10 тыс.чел. 2 пробы в месяц

1. 10

20-50 30

50-100 100

более 100 100 + 1 проба на каждые 5 тыс. человек, свыше 100 тыс. населения.

Контрольные пробы после ремонта и реконструкции водопроводов или отдельных его частей отбирают отдельно.

При контроле за качеством воды подземного водоисточника пробу берут непосредственно из водозаборного сооружения (скважина, шахтный колодец, и т.д.) Для этого на оголовке скважины вмонтированы специальные краны, перед и после каждого сооружения. При взятии проб кран открывают, и вода свободно истекает в течение 5 мин., затем ее набирают в стелянную посуду емкостью 0,5-1 л до 1/3- ½ объема, споласкивают внутренние стенки посуды и выливают. Так производят 2-3 раза. После этого сосуд заполняют полностью до горлошка водой, закрывают корковой пробкой.

В лабораторию пробы должны поступать в течение 4-5 часов с момента отбора.

НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Контроль за качеством поверхностных вод начал осуществляться с созданием общегосударственной службы наблюдения и контроля (ОГСНК).

Основными задачами выполняемыми в рамках ОГСНК качество поверхностных вод является:

- систематическое получение как отдельных, так и обобщенных во времени и пространстве данных о качестве воды.

- обеспечение заинтересованных организаций систематической информации о качестве воды, о резких изменениях качества воды;

Контроль качества поверхностных вод проводится в соответствии ГОСТ 17.1.3.07-82, устанавливающим единые требования к построению сети контроля, проведению наблюдения и обработке.

В основе организации и проведения контроля лежат следующие принципы:

- комплексность и систематичность наблюдений;

- согласованность сроков их проведения с характерными гидрологическими ситуациями;

- определение показателей качества воды едиными методами.

Государственный водный кадастр

Государственный водный кадастр (ГВК) представляет собой систематизированный свод данных о водных ресурсах страны, включающий количественные и качественные показатели, данные регистрации водопользователей и учета использования вод.

Требования к охране водных объектов

В целях охраны водных объектов от загрязнения не допускается :

- сбрасывать в водные объекты сточные воды (производственные, хозяйственно-бытовые, поверхностно-ливневые и т.д.) которые:

- могут быть устранены путем организации малоотходных производств, рациональной технологии, максимального использования в системах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания;

- содержат возбудителей инфекционных заболеваний бактериальной, вирусной и паразитарной природы. Сточные воды, опасные по эпидемиологическому критерию, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очистки и обеззараживания до числа термотолерантных колиформных бактерий КОЕ/100 мл меньше 100, числа общих колиформных бактерий КОЕ/100мл меньше 500 и числа колифагов БОЕ/100 мл меньше 100;

- содержат вещества (или продукты их трансформации), для которых не установлены ПДК или ОДУ, а также отсутствуют методы их определения;

- содержат чрезвычайно опасные вещества, для которых нормативы установлены с пометкой «отсутствие»;

Не допускается сброс промышленных, с/хозяйственных, городских сточных вод, а также организованный сброс ливневых сточных вод:

- в переделах первого пояса зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения;

- в черте населенных пунктов;

- в пределах первого и второго поясов округов санитарной охраны курортов, в местах туризма, спорта и массового отдыха населения;

- в водные объекты, содержащие природные лечебные ресурсы;

- в пределах второго пояса зон санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, если содержание в них загрязняющих веществ превышают нормативы.

Не допускается сбрасывать в водные объекты, на поверхность ледяного покрова, снег, кубовые осадки и другие отходы, мусор.

Не допускается осуществлять молевой сплав леса, а также сплав древесины в пучках и кошелях без судовой тяги на водных объектах используемых населением для питьевых целей.

Не допускается проводить мойку автотранспортных средств и других механизмов в водных объектах и на берегах, а также проводить работы которые могут явиться источником загрязнения вод.

Сброс сточных вод с судов допускается после очистки и обеззараживания на судовых установках, за пределами 1 и 2 поясов зон санитарной охраны источников централизванного питьевого водоснабжения и вне черте населенных мест.

Проведение строительных, дноуглубительных и взрывных работ допускается только при положительном заключении органов госсанэпиднадзора.

Качество вод и виды водопользования

Под качеством воды в целом понимается характеристика ее состава и свойств, определяющая ее пригодность для конкретных видов водопользования (ГОСТ 17.1.1.01–77), при этом критерии качества представляют собой признаки, по которым производится оценка качества воды.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать прямого или косвенного влияния на организм человека в течение всей его жизни и на здоровье последующих поколений, и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования.

Предельно допустимая концентрация в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДК_вр) – это концентрация вредного вещества в воде, которая не должна оказывать вредного влияния на популяции рыб, в первую очередь промысловых.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Правила охраны поверхностных вод устанавливают нормы качества воды водоемов и водотоков для условий хозяйственно-питьевого, культурно-бытового и рыбохозяйственного водопользования. Вещество, вызывающее нарушение норм качества воды, называют загрязняющим.

Виды водопользования

Виды водопользования на водных объектах определяются органами Министерства природных ресурсов РФ и Государственного комитета РФ по охране окружающей среды и подлежат утверждению органами местного самоуправления субъектов РФ.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также для снабжения предприятий пищевой промышленности. В соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.4.559–96, питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и должна иметь благоприятные органолептические свойства.

К культурно-бытовому водопользованию относится использование водных объектов для купания, занятия спортом и отдыха населения. Требования к качеству воды, установленные для культурно-бытового водопользования, распространяются на все участки водных объектов, находящихся в черте населенных мест, независимо от вида их использования объектами для обитания, размножения и миграции рыб и других водных организмов.

Предельно допустимая концентрация вещества в воде устанавливается:

• для хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДК_в) с учетом трех показателей вредности:

  • органолептического;

  • общесанитарного;

  • санитарно-токсикологического.

• для рыбохозяйственного водопользования (ПДК_вр) с учетом пяти показателей вредности:

  • органолептического;

  • санитарного;

  • санитарно-токсикологического;

  • токсикологического;

  • рыбохозяйственного.

Органолептический показатель вредности характеризует способность вещества изменять органолептические свойства воды. Общесанитарный – определяет влияние вещества на процессы естественного самоочищения вод за счет биохимических и химических реакций с участием естественной микрофлоры. Санитарно-токсикологический показатель характеризует вредное воздействие на организм человека, а токсикологический – показывает токсичность вещества для живых организмов, населяющих водный объект. Рыбохозяйственный показатель вредности определяет порчу качеств промысловых рыб.

Наименьшая из безвредных концентраций по трем (пяти) показателям вредности принимается за ПДК с указанием лимитирующего показателя вредности.

Рыбохозяйственные ПДК должны удовлетворять ряду условий, при которых не должны наблюдаться:

• гибель рыб и кормовых организмов для рыб;

• постепенное исчезновение видов рыб и кормовых организмов;

• ухудшение товарных качеств обитающей в водном объекте рыбы;

• замена ценных видов рыб на малоценные.

На качество природных вод влияют природные и антропогенные факторы.

Формирование химического состава природных вод

Формирование химического состава природных вод определяют в основном две группы факторов:

• прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т.е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворенными соединениями или, наоборот, выделять их из воды): состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека;

• косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.

Таблица

Факторы формирования химического состава природных вод

Факторы формирования и результаты их воздействия	Виды природных вод
	Атмосферные осадки (дождь, снег, иней, град)	Поверхностные воды суши (реки, ручьи, озера, болота)	Подземные воды
Прямые факторы формирования	почвы, породы, растения, соли солончаков, соли с поверхности льда, деятельность человека, космическая пыль, разряд атмосферного электричества (оксиды азота), вулканические газы, пыль	атмосферные осадки, почвы, породы, растения, подземные воды, сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные, хозяйственно-бытовые)	Поверхностные воды, почвы, породы, физико-химические процессы (растворение–осаждение, сорбция–десорбция и др.)
Результаты воздействия прямых факторов на состав воды	переход в растворимое состояние солей: поступление в атмосферу и образование в ней твердых и жидких аэрозолей и газов	поступление химических веществ в различных формах: взвешенные, коллоидные, растворенные (ионы, комплексные соединения, недиссоциированные соединения)	Поступление химических веществ в растворенной форме, осаждение в результате физико-химических процессов
Косвенные факторы формирования	Климат	климат, рельеф, растительность, водный режим	климат, рельеф, геологические условия, глубина залегания, температура и давление
Результат воздействия косвенных факторов на состав воды	Обогащение атмосферных осадков химическими веществами в различных концентрациях в зависимости от климатических условий и интенсивности антропогенного воздействия в регионе	дифференциация поступления химических веществ в поверхностные воды в пространстве (географическая, климатическая зональность) и во времени (гидрохимический режим)	Изменение химического состава воды по концентрации (минерализация) и соотношению компонентов (относительный состав)

По характеру своего воздействия факторы, определяющие формирование химического состава природных вод, целесообразно разделить на следующие группы:

• физико-географические (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров);

• геологические (состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия);

• физико-химические (химические свойства элементов, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия, смешение вод и катионный обмен);

• биологические (деятельность растений и живых организмов);

• антропогенные (все факторы, связанные с деятельностью человека).

Классификация вод по интегральным показателям качества

К категории наиболее часто используемых показателей для оценки качества водных объектов относят гидрохимический индекс загрязнения воды ИЗВ и гидробиологический индекс сапробности S.

Индекс загрязнения воды, как правило, рассчитывают по шести–семи показателям, которые можно считать гидрохимическими; часть из них (концентрация растворенного кислорода, водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК₅) является обязательной.

, где

C_i –концентрация компонента (в ряде случаев – значение параметра);

N – число показателей, используемых для расчета индекса;

ПДК_i – установленная величина для соответствующего типа водного объекта.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы/ Индексы загрязнения воды сравнивают для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее).

Таблица

Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды

Воды	Значения ИЗВ	Классы качества вод
Очень чистые	до 0,2	1
Чистые	0,2–1,0	2
Умеренно загрязненные	1,0–2,0	3
агрязненные	2,0–4,0	4
Грязные	4,0–6,0	5
Очень грязные	6,0–10,0	6
Чрезвычайно грязные	10,0	7

Из гидробиологических показателей качества в России наибольшее применение нашел так называемый индекс сапробности водных объектов, который рассчитывают исходя из индивидуальных характеристик сапробности видов, представленных в различных водных сообществах (фитопланктоне, перифитоне):

, где

S_{i –} значение сапробности гидробионта, которое задается специальными таблицами;

h_i – относительная встречаемость индикаторных организмов (в поле зрения микроскопа);

N – число выбранных индикаторных организмов.

Каждому виду исследуемых организмов присвоено некоторое условное численное значение индивидуального индекса сапробности, отражающее совокупность его физиолого-биохимических свойств, обусловливающих способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических веществ. Для статистической достоверности результатов необходимо, чтобы в пробе содержалось не менее двенадцати индикаторных организмов с общим числом особей в поле наблюдения не менее тридцати.

В табл. приведена классификация водных объектов по значению индекса сапробности S, которые также нормируются.

Таблица

Классы качества вод в зависимости от индексов сапробности

Уровень загрязненности	Зоны	Индексы сапробности S	Классы качества вод
Очень чистые	Ксеносапробная	до 0,50	1
Чистые	Олигосапробная	0,50–1,50	2
Умеренно загрязненные	a-мезосапробная	1,51–2,50	3
Тяжело загрязненные	b-мезосапробная	2,51–3,50	4
Очень тяжело загрязненные	Полисапробная	3,51–4,00	5
Очень грязные	Полисапробная	4,00	6

Индекс загрязнения воды и индекс сапробности следует отнести к интегральным характеристикам состояния. Уровень загрязненности и класс качества водных объектов иногда устанавливают в зависимости от микробиологических показателей.

Таблица

Классы качества воды по микробиологическим показателям

Уровень загрязненности и класс качества вод	Микробиологические показатели
	Общее число бактерий, 106 клеток/мл	Число сапрофитных бактерий, 1000 клеток/мл	Отношение общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий
Очень чистые, I
Чистые, II	0,5–1,0	0,5–5,0	1000
Умеренно загрязненные, III	1,1–1,3	5,1–10,0	1000–100
Загрязненные, IV	3,1–5,0	10,1–50,0
Грязные, V	5,1–10,0	50,1–100,0
Очень грязные, VI	10,0	1000

Формирование сети пунктов контроля качества поверхностных вод

Первым этапом организации работ по наблюдению и контролю качества поверхностных вод является выбор местоположения пунк­тов контроля.

Пункты контроля организуют в первую очередь на водоемах и водотоках, имеющих большое хозяйственное значение, а также подверженных значительному загрязнению промышленными, хо­зяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными вода­ми. На водоемах и водотоках или их участках, не загрязняемых сточными водами, создаются пункты для фоновых наблюдений.

Пункты контроля располагают с учетом существующего исполь­зования водоема или водотока для нужд хозяйства и перспектив­ных планов развития хозяйства, на основании предварительных ис­следований, включающих в себя подбор и анализ сведений о водо­пользователях, источниках загрязнения вод, аварийных сбросах за­грязняющих веществ, данные о режимных (водных, ледовых, тер­мических), физико-географических признаках водоема или водо­тока и проведение обследований водоемов или водотоков или их участков.

Пункты контроля организуют на водоемах и водотоках в районах:

- расположения городов и крупных рабочих поселков, сточные воды которых сбрасываются в водоемы и водотоки;

- сброса сточных вод отдельно стоящими крупными промышлен­ными предприятиями (заводами, рудниками, шахтами, нефтепромыслами, электростанциями и т.п.), территориально-производ­ственными комплексами, организованного сброса сельскохозяй­ственных сточных вод;

- мест нереста и зимовья ценных и особо ценных видов промыс-| ловых организмов;

= пересечения реками государственной границы РФ и границ со­юзных республик СНГ;

=замыкающих створов больших и средних рек;

устьев загрязненных притоков больших водоемов и водотоков.

На водоемах с интенсивным водообменом (свыше 5,0) распо­ложение створов аналогично расположению их на водотоках: один створ устанавливают примерно на 1 км выше источника загрязне­ния (вне влияния сточных вод), остальные створы — ниже источ­ника загрязнения (не менее двух, на расстоянии 0,5 км от сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности). Границу зоны загрязненности (части водоема, в которой наруше­ны нормы качества воды по одному или нескольким показателям) устанавливают по размерам максимальной зоны загрязненности, определенной расчетным путем и уточненной при проведении об­следования водоема.

На водоемах с умеренным (0,1...0,5) и замедленным (до 0,1) водообменами один створ устанавливают в части водоема, не под­верженной загрязнению, другой — совмещают со створом сброса сточных вод, остальные створы располагают параллельно ему по обе стороны (не менее двух, на расстоянии 0,5 км от места сброса сточных вод и непосредственно за границей зоны загрязненности).

Количество горизонтов на вертикали определяется глубиной водоема или водотока в месте измерения: при глубине до 5 м уста­навливается один горизонт (у поверхности льда зимой), при глу­бине от 5 до 10 м — два (у поверхности и в 0,5 м от дна), а при глубине более 10 м — три (дополнительно промежуточный, рас­положенный на половине глубины).

На глубоких водоемах горизонты устанавливаются у поверхнос­ти, на глубине 10; 20; 50 и 100 м и у дна (в разноплотностном водоеме назначается дополнительный горизонт, который распо­лагается в слое скачка плотности).

Программы наблюдений за качеством воды

Все пункты наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков делят на 4 категории, определяемые частотой и детальностью программ наблюдений. Назначение и расположение пунктов контроля определяются правилами наблюдений за качеством воды водоемов и водотоков.

Пункты первой категории располагают на средних и больших водоемах и водотоках, имеющих важное народнохозяйственное значение:

• в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;

• в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых рыб;

• в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ;

• в районах организованного сброса сточных вод, в результате которых наблюдается высокая загрязненность воды.

Пункты второй категории устраивают на водоемах и водотоках в пределах следующих участков:

• в районах городов с населением от 0,5 до 1 млн. жителей;

• в местах нереста и зимовья ценных видов промысловых рыб (организмов);

• на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;

• в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;

• при пересечении реками Государственной границы;

• в районах со средней загрязненностью воды.

Пункты третьей категории располагают на водоемах и водотоках:

• в районах городов с населением менее 0,5 млн. жителей;

• на замыкающих участках больших и средних рек;

• в устьях загрязненных притоков больших рек и водоемов;

• в районах организованного сброса сточных вод, в результате чего наблюдается низкая загрязненность воды.

Пункты четвертой категории устанавливают:

• на незагрязненных участках водоемов и водотоков,

• на водоемах и водотоках, расположенных на территориях государственных заповедников и национальных парков.

Наблюдения за качеством воды ведут по определенным видам программ, которые выбирают в зависимости от категории пункта контроля. Периодичность проведения контроля по гидробиологическим и гидрохимическим показателям устанавливают в соответствии с категорией пункта наблюдений. При выборе программы контроля учитывают целевое использование водоема или водотока, состав сбрасываемых сточных вод, требования потребителей информации.

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрохимическим и гидрологическим показателям, приведены в табл. Таблица

Параметры, определение которых предусмотрено обязательной программой наблюдений

Параметры	Единицы измерения
1	2
Расход воды (на водотоках)	м3/с
Скорость течения воды (на водотоках)	м/с
Уровень воды (на водоемах)	М
Визуальные наблюдения	–
Температура	С
Цветность	градусы
Прозрачность	См
Запах	Баллы
Кислород	мг/дм3
Диоксид углерода	мг/дм3
Взвешенные вещества	мг/дм3
Водородный показатель (рH)	–
Окислительно-восстановительный потенциал (Еh)	мВ
Хлориды (Cl-)	мг/дм3
Сульфаты (SO42-)	мг/дм3
Гидрокарбонаты (HCO3-)	мг/дм3
Кальций (Ca2+)	мг/дм3
Магний (Mg2+)	мг/дм3
Натрий (Na+)	мг/дм3
Калий (К+)	мг/дм3
Сумма ионов (и)	мг/дм3
Аммонийный азот (NH4+)	мг/дм3
Нитритный азот (NO2-)	мг/дм3
Нитратный азот (NO3-)	мг/дм3
Минеральный фосфор (PO43-)	мг/дм3
Железо общее	мг/дм3
Кремний	мг/дм3
БПК5	мг О2/дм3
ХПК	мг О/дм3
Нефтепродукты	мг/дм3
СПАВ	мг/дм3
Фенолы (летучие)	мг/дм3
Пестициды	мг/дм3
Тяжелые металлы	мг/дм3

Наблюдения по обязательной программе на водотоках осуществляют, как правило, 7 раз в год в основные фазы водного режима: во время половодья – на подъеме, пике и спаде; во время летней межени – при наименьшем расходе и при прохождении дождевого паводка; осенью – перед ледоставом; во время зимней межени.

В водоемах качество воды исследуют при следующих гидрологических ситуациях: зимой при наиболее низком уровне и наибольшей толщине льда; в начале весеннего наполнения водоема; в период максимального наполнения; в летне-осенний период при наиболее низком уровне воды.

Сокращенную программу наблюдений за качеством поверхностных вод по гидрологическим и гидрохимическим показателям подразделяют на три вида:

• Первая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, концентрации растворенного кислорода, удельной электропроводности, визуальные наблюдения.

• Вторая программа предусматривает определение расхода воды (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, удельной электропроводности, концентрации взвешенных веществ, ХПК, БПК₅, концентрации 2–3 загрязняющих веществ, основных для воды в данном пункте контроля, визуальные наблюдения.

• Третья программа предусматривает определение расхода воды, скорости течения (на водотоках), уровня воды (на водоемах), температуры, рН, концентрации взвешенных веществ, концентрации растворенного кислорода, БПК₅, концентрации всех загрязняющих воду в данном пункте контроля веществ, визуальные наблюдения.

Гидрохимические показатели качества природных вод в пунктах контроля сопоставляют с установленными нормами качества воды.

Программы и периодичность наблюдений по гидрохимическим показателям для пунктов различных категорий приведены в табл.

Таблица.

Программы и периодичность наблюдений для пунктов различных категорий

Периодичность проведения контроля	Категория пунктов наблюдений
	I	II	III	IV
Ежедневно	Сокращенная программа 1	Визуальные наблюдения	–	–
Ежедекадно	Сокращенная программа 2	Сокращенная программа 1	–	–
Ежемесячно	Сокращенная программа 3			–
В основные фазы водного режима	Обязательная программа

Внедрение в систему наблюдений за качеством воды гидробиологических методов позволяет непосредственно выяснить состав и структуру сообществ гидробионтов.

Полная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает:

• исследование фитопланктона – общей численности клеток, числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• исследование зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, общей биомассы, численности основных групп, биомассы основных групп, числа видов в группе, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• исследование зообентоса – общей численности, общей биомассы, общего числа видов, числа групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, биомассы основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• исследование перифитона – общего числа видов, массовых видов, частоты встречаемости, сапробности;

• определение микробиологических показателей – общего числа бактерий, числа сапрофитных бактерий, отношения общего числа бактерий к числу сапрофитных бактерий;

• изучение фотосинтеза фитопланктона и деструкции органического вещества, определение отношения интенсивности фотосинтеза к деструкции органического вещества, содержания хлорофилла;

• исследование макрофитов – проективного покрытия опытной площадки, характера распространения растительности, общего числа видов, преобладающих видов (наименования, проективного покрытия, фенофазы, аномальных признаков).

Сокращенная программа наблюдений за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям предусматривает исследование:

• фитопланктона – общей численности клеток, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• зоопланктона – общей численности организмов, общего числа видов, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• зообентоса – общей численности групп по стандартной разработке, числа видов в группе, числа основных групп, массовых видов и видов-индикаторов сапробности;

• перифитона – общего числа видов, массовых видов, сапробности, частоты встречаемости.

Программы и периодичность наблюдений по гидробиологическим показателям для станций различных категорий приведены в табл.

Таблица

Периодичность проведения наблюдений по гидробиологическим показателям и виды программ

Периодичность проведения наблюдений	Категория пункта наблюдений
	I	II	III	IV
Ежемесячно	Сокращенная программа	Сокращенная программа	Сокращенная программа (контроль в вегетационный период)	–
Ежеквартально	Полная программа

ОТБОР ПРОБ ВОДЫ

Процедура отбора проб воды регламентируется требо­ваниями ГОСТ Р 51592-2000 «Вода. Общие требования к отбору проб», ГОСТ Р 51593-2000 «Вода питьевая. Отбор проб» и др. Чаще всего на водоеме отбирают так называе­мые разовые пробы. Однако при обследовании водоема может возникнуть необходимость отбора серий проб — из поверхностного, глубинного, придонного слоев вод и т. д. Пробы могут быть отобраны также из подземных источ­ников, водопровода и т. п. Усредненные данные о составе вод дают смешанные пробы.

Проба воды должна быть представительной (репрезен­тативной), т. е. в максимальной степени характеризовать качество воды по данному показателю, типичной и неис­каженной вследствие концентрирования и других факто­ров. Различные виды водоемов (водоисточников) обус­ловливают некоторые особенности отбора проб в каждом случае.

При отборе проб воды можно решить две задачи: по­лучить характеристику водоема (водотока); получить ха­рактеристику источника загрязнения и оценить его влия­ние на окружающую среду.

Если решается первая задача, то не рекомендуется от­бирать пробы:

- в местах, подверженных влиянию притоков (для во­дотоков) и в устьевых районах (для водоемов);

- вблизи мест с активной антропогенной деятельно­стью (вблизи населенных пунктов, предприятий, пристаней);

- в местах слабого водообмена, заливах, заводях, за­рослях макрофитов, в затонах, на мелководье.

Если решается вторая задача, то, напротив, следует стремиться к отбору проб вблизи источника загрязнения или в нем самом.

Пробы из рек и водных потоков отбирают для опреде­ления качества воды в бассейне реки, пригодности воды для пищевого использования, орошения, для водопоя скота, рыборазведения, купания и водного спорта, уста­новления источников загрязнения.

Различают две основные пробы: разовую и среднюю. Разовую пробу получают путем отбора требуемого объема воды за один раз. Средняя проба получается смешением равных объемов проб, отобранных через равные промежутки времени. Средняя проба тем точнее, чем меньше интервала между отдельно взятыми составляющими ее пробами.

Воду на анализ отбирают в чистую посуду, предварительно 2-3 раза ополоснув ее исследуемой водой. С открытых водоемов пробы отбирают с фарватере реки с глубины 50 см. Бутыль с грузом опускают на глубину, после чего пробку открывают с помощью прикрепленного к ней держателя. Лучше для этой цели использовать специальные приборы- батометры, которые позволяют применять посуду разной формы и емкости. Батометр состоит из зажима, плотно обхватывающего посуду, и приспособления для открывания пробки на нужной глубине.

Хранение проб воды, в том числе содержащих следо­вые количества исследуемых веществ, осложнено по­терями ее из-за сорбции на стенках сосудов и разруше­ния в растворителях и на поверхностях носителей под действием кислорода, света и других факторов внешней среды.

В воде протекают процессы окисления-восстановле­ния, биохимические процессы с участием бактерий и дру­гих живущих в ней объектов, а также физические и фи­зико-химические процессы сорбции, седиментации и др. В водных растворах, например,

Рис. 1. батометр

нитраты в присутствии органики могут восстанавливаться до нитритов или даже до ионов аммония (в отсутствие органики эти процессы могут идти в обратную сторону из-за наличия в воде рас­творенного кислорода), а сульфаты — до сульфитов. Рас­творенный кислород может расходоваться на окисление органических веществ. Могут изменяться и органолептические свойства воды — запах, цвет, мутность, вкус.

Некоторые элементы и их соединения способны до­вольно легко адсорбироваться на стенках сосудов (Fe, А1, Си, Cd, Mn, Cr, Zn, PC4~ и др.). Из стекла (особен­но темного) или пластмассы бутылей, напротив, ряд микроэлементов и следы веществ могут выщелачиваться (В, Si, Na, К). Указанные процессы иногда довольно значительно сказываются на достоверности и точности анализа, поэтому очень важно соблюдать предписан­ные технологические процедуры хранения и стабилиза­ции проб.

Для обычных, наиболее часто загрязняющих воду ве­ществ применяют довольно простые и проверенные спо­собы консервации и хранения проб. Однако при добавле­нии к водным пробам стабилизаторов всегда необходимо всесторонне учитывать те осложнения, которые могут возникнуть при анализе из-за их применения.

Универсального консервирующего средства не существует, поэтому пробы для анализа отбирают в несколько бутылей. В каждый из них на месте отбора пробу консервируют, добавляя различные реагенты.

Подготовка воды непосредственно перед анализом заключается в следующем:

- конскрвированные пробы при необходимости нейтрализуют, а охлажденные нагревают до комнатной температуры;

- если определению мешают мутность и цветность, то проводят специальную подготовку: пробы фильтруют отстаивают или коагулируют.

Коагуляцию проводят добавлением 5 см³ суспензии гидроксида алюминия на 1 дм³ воды, после чего смесь хорошо взбалтывают и дают отстояться.

Выделяют 3 группы показателей, определяющих качество воды:

- показатели, характеризующие органолептические свойства;

- показатели характеризующие химический состав воды;

- показатели, характеризующие эпидемическую безопасность.

Минерализация

Суммарное содержание всех найденных при химическом анализе воды минеральных веществ; обычно выражается в мг/дм³ (до 1000 мг/дм³) и ‰ (промилле или тысячная доля при минерализации более 1000 мг/дм³).

Многие производства, сельское хозяйство, предприятия питьевого водоснабжения предъявляют определенные требования к качеству вод, в частности, к минерализации, так как воды, содержащие большое количество солей, отрицательно влияют на растительные и животные организмы, технологию производства и качество продукции, вызывают образование накипи на стенках котлов, коррозию, засоление почв.

Классификация природных вод по минерализации

Категория вод	Минерализация, г/дм3
Ультрапресные
Пресные	0,2–0,5
Воды с относительно повышенной минерализацией	0,5–1,0
Солоноватые	1,0–3,0
Соленые	3–10
Воды повышенной солености	10–35
Рассолы	35

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды суммарная минерализация не должна превышать величины 1000 мг/дм3. По согласованию с органами департамента санэпиднадзора для водопровода, подающего воду без соответствующей обработки (например, из артезианских скважин), допускается увеличение минерализации до 1500 мг/дм3).

Температура

Температура воды в водоеме является результатом нескольких одновременно протекающих процессов, таких как солнечная радиация, испарение, теплообмен с атмосферой, перенос тепла течениями, турбулентным перемешиванием вод и др. Обычно прогревание воды происходит сверху вниз. Годовые и суточные изменения температуры воды на поверхности и глубинах определяется количеством тепла, поступающего на поверхность, а также интенсивностью и глубиной перемешивания. Суточные колебания температуры могут составлять несколько градусов и обычно наблюдаются на небольшой глубине. На мелководье амплитуда колебаний температуры воды близка к перепаду температуры воздуха.

В требованиях к качеству воды водоемов, используемых для купания, спорта и отдыха, указано, что летняя температура воды в результате спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой самого жаркого месяца за последние 10 лет. В водоемах рыбохозяйственного назначения допускается повышение температуры воды в результате спуска сточных вод не более, чем на 5°С по сравнению с естественной температурой.

Температура воды – важнейший фактор, влияющий на протекающие в водоеме физические, химические, биохимические и биологические процессы, от которого в значительной мере зависят кислородный режим и интенсивность процессов самоочищения. Значения температуры используют для вычисления степени насыщения воды кислородом, различных форм щелочности, состояния карбонатно-кальциевой системы, при многих гидрохимических, гидробиологических, особенно лимнологических исследованиях, при изучении тепловых загрязнений.

Взвешенные вещества (грубодисперсные примеси)

Взвешенные твердые вещества, присутствующие в природных водах, состоят из частиц глины, песка, ила, суспендированных органических и неорганических веществ, планктона и различных микроорганизмов. Концентрация взвешенных частиц связана с сезонными факторами и режимом стока, зависит от пород, слагающих русло, а также от антропогенных факторов, таких как сельское хозяйство, горные разработки и т.п.

Взвешенные частицы влияют на прозрачность воды и на проникновение в нее света, на температуру, состав растворенных компонентов поверхностных вод, адсорбцию токсичных веществ, а также на состав и распределение отложений и на скорость осадкообразования. Вода, в которой много взвешенных частиц, не подходит для рекреационного использования по эстетическим соображениям.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водных объектов у пунктов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения содержание взвешенных веществ в результате спуска сточных вод не должно увеличиваться соответственно более, чем на 0,25 мг/дм3 и 0,75 мг/дм3. Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/дм3 природных минеральных веществ, допускается увеличение концентрации взвешенных веществ в пределах 5%.

Определение количества взвешенных частиц важно проводить при контроле процессов биологической и физико-химической обработки сточных вод и при оценке состояния природных водоемов.

Грубодисперсные примеси определяют гравиметрическим методом после их отделения путем фильтрования через фильтр "синяя лента" (преимущественно для проб с прозрачностью менее 10 см).

Запах

Свойство воды вызывать у человека и животных специфическое раздражение слизистой оболочки носовых ходов. Запах воды характеризуется интенсивностью, которую измеряют в баллах. Запах воды вызывают летучие пахнущие вещества, поступающие в воду в результате процессов жизнедеятельности водных организмов, при биохимическом разложении органических веществ, при химическом взаимодействии содержащихся в воде компонентов, а также с промышленными, сельскохозяйственными и хозяйственно-бытовыми сточными водами.

На запах воды оказывают влияние состав содержащихся в ней веществ, температура, значения рН, степень загрязненности водного объекта, биологическая обстановка, гидрологические условия и т.д.

Мутность

Мутность природных вод вызвана присутствием тонкодисперсных примесей, обусловленных нерастворимыми или коллоидными неорганическими и органическими веществами различного происхождения. Качественное определение проводят описательно: слабая опалесценция, опалесценция, слабая, заметная и сильная муть.

В соответствии с гигиеническими требованиями к качеству питьевой воды мутность не должна превышать 1,5 мг/дм³ по каолину.

Цветность

Показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений; выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.

Цветность природных вод обусловлена главным образом присутствием гумусовых веществ и соединений трехвалентного железа. Количество этих веществ зависит от геологических условий, водоносных горизонтов, характера почв, наличия болот и торфяников в бассейне реки и т.п. Сточные воды некоторых предприятий также могут создавать довольно интенсивную окраску воды.

Предельно допустимая величина цветности в водах, используемых для питьевых целей, составляет 35 градусов по платиново-кобальтовой шкале. В соответствии с требованиями к качеству воды в зонах рекреации окраска воды не должна обнаруживаться визуально в столбике высотой 10 см.

Высокая цветность воды ухудшает ее органолептические свойства и оказывает отрицательное влияние на развитие водных растительных и животных организмов в результате резкого снижения концентрации растворенного кислорода в воде, который расходуется на окисление соединений железа и гумусовых веществ.

Прозрачность

Прозрачность (или светопропускание) природных вод обусловлена их цветом и мутностью, т.е. содержанием в них различных окрашенных и взвешенных органических и минеральных веществ.

Воду в зависимости от степени прозрачности условно подразделяют на прозрачную, слабоопалесцирующую, опалесцирующую, слегка мутную, мутную, сильно мутную. Мерой прозрачности служит высота столба воды, при которой можно наблюдать опускаемую в водоем белую пластину определенных размеров (диск Секки) или различать на белой бумаге шрифт определенного размера и типа (как правило, шрифт средней жирности высотой 3,5 мм). Результаты выражаются в сантиметрах с указанием способа измерения.

Ослабление интенсивности света с глубиной в мутной воде приводит к большему поглощению солнечной энергии вблизи поверхности. Появление более теплой воды у поверхности уменьшает перенос кислорода из воздуха в воду, снижает плотность воды, стабилизирует стратификацию. Уменьшение потока света также снижает эффективность фотосинтеза и биологическую продуктивность водоема.

Определение прозрачности воды – обязательный компонент программ наблюдений за состоянием водных объектов. Увеличение количества грубодисперсных примесей и мутности характерно для загрязненных и эвтрофных водоемов.

Водородный показатель (рН)

Содержание ионов водорода (гидроксония – H₃O⁺) в природных водах определяется в основном количественным соотношением концентраций угольной кислоты и ее ионов:

Величина pH воды – один из важнейших показателей качества вод. Величина концентрации ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины pH зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Величина pH воды также влияет на процессы превращения различных форм биогенных элементов, изменяет токсичность загрязняющих веществ.

В водоеме можно выделить несколько этапов процесса его закисления. На первом этапе рН практически не меняется (ионы бикарбоната успевают полностью нейтрализовать ионы Н⁺). Так продолжается до тех пор, пока общая щелочность в водоеме не упадет примерно в 10 раз до величины менее 0,1 моль/дм³.

На втором этапе закисления водоема рН воды обычно не поднимается выше 5,5 в течение всего года. О таких водоемах говорят как об умеренно кислых. На этом этапе закисления происходят значительные изменения в видовом составе живых организмов.

На третьем этапе закисления водоема рН стабилизируется на значениях рНрН 4,5), даже если атмосферные осадки имеют более высокие значения рН. Это связано с присутствием гумусовых веществ и соединений алюминия в водоеме и почвенном слое.

Значение pH в речных водах обычно варьирует в пределах 6,5–8,5, в атмосферных осадках 4,6–6,1, в болотах 5,5–6,0, в морских водах 7,9–8,3. Концентрация ионов водорода подвержена сезонным колебаниям. Зимой величина pH для большинства речных вод составляет 6,8–7,4, летом 7,4–8,2. Величина pH природных вод определяется в некоторой степени геологией водосборного бассейна.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования, воды водных объектов в зонах рекреации, а также воды водоемов рыбохозяйственного назначения, величина pH не должна выходить за пределы интервала значений 6,5–8,5.

Природные воды в зависимости от рН рационально делить на семь групп

Группы природных вод в зависимости от рН

Группа	рН	Примечание
Сильнокислые воды		результат гидролиза солей тяжелых металлов (шахтные и рудничные воды)
Кислые воды	3–5	поступление в воду угольной кислоты, фульвокислот и других органических кислот в результате разложения органических веществ
Слабокислые воды	5–6,5	присутствие гумусовых кислот в почве и болотных водах (воды лесной зоны)
Нейтральные воды	6,5–7,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Слабощелочные воды	7,5–8,5	наличие в водах Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2
Щелочные воды	8,5–9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3
Сильнощелочные воды	9,5	присутствие Na2CO3 или NaHCO3

Кислотность

Кислотность природных и сточных вод определяется их способностью связывать гидроксид-ионы. Расход гидроксида отражает общую кислотность воды. В обычных природных водах кислотность в большинстве случаев зависит только от содержания свободного диоксида углерода. Естественную часть кислотности создают также гуминовые и другие слабые органические кислоты и катионы слабых оснований (ионы аммония, железа, алюминия, органических оснований). В этих случаях pH воды не бывает ниже 4,5

В загрязненных водоемах может содержаться большое количество сильных кислот или их солей за счет сброса промышленных сточных вод. В этих случаях pH может быть ниже 4,5. Часть общей кислотности, снижающей pH до величин свободной.

Растворенный кислород

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O₂. На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:

• процесс абсорбции кислорода из атмосферы;

• выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза;

• поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.

Абсорбция кислорода из атмосферы происходит на поверхности водного объекта. Скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации. Аэрация – обогащение глубинных слоев воды кислородом – происходит в результате перемешивания водных масс, в том числе ветрового, вертикальной температурной циркуляции и т.д.

Фотосинтетическое выделение кислорода происходит при ассимиляции диоксида углерода водной растительностью (прикрепленными, плавающими растениями и фитопланктоном). Процесс фотосинтеза протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных (питательных) веществ (P, N и др.) в воде. Продуцирование кислорода происходит в поверхностном слое водоема, глубина которого зависит от прозрачности воды (для каждого водоема и сезона может быть различной, от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров).

К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода при разложении органических веществ) и химическое (окисление Fe²⁺, Mn²⁺, NO₂^-, NH₄⁺, CH₄, H₂S). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах – от 0 до 14 мг/дм3 – и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Суточные колебания зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления и могут достигать 2,5 мг/дм3 растворенного кислорода. В зимний и летний периоды распределение кислорода носит характер стратификации. Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ.

Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/дм³. Понижение его до 2 мг/дм³ вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды.

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого и санитарного водопользования содержание растворенного кислорода в пробе, отобранной до 12 часов дня, не должно быть ниже 4 мг/дм3 в любой период года; для водоемов рыбохозяйственного назначения концентрация растворенного в воде кислорода не должна быть ниже 4 мг/дм3 в зимний период (при ледоставе) и 6 мг/дм3 – в летний.

Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса очистки стоков. Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме.

Содержание кислорода в водоемах с различной степенью загрязненности

Уровень загрязненности воды и класс качества	Растворенный кислород
	лето, мг/дм3	зима, мг/дм3	% насыщения
Очень чистые, I	9	14–13	95
Чистые, II	8	12–11	80
Умеренно загрязненные, III	7–6	10–9	70
Загрязненные, IV	5–4	5–4	60
Грязные, V	3–2	5–1	30
Очень грязные, VI	0	0	0

Относительное содержание кислорода в воде, выраженное в процентах его нормального содержания, называется степенью насыщения кислородом. Эта величина зависит от температуры воды, атмосферного давления и солености. Вычисляется по формуле:

,где

M – степень насыщения воды кислородом, %;

а – концентрация кислорода, мг/дм³;

Р – атмосферное давление в данной местности, Па;

N – нормальная концентрация кислорода при данной температуре, минерализации (солености) и общем давлении 101308 Па.

Окисляемость перманганатная и бихроматная (ХПК)

Величина, характеризующая содержание в воде органических и минеральных веществ, окисляемых одним из сильных химических окислителей при определенных условиях, называется окисляемостью. Существует несколько видов окисляемости воды: перманганатная, бихроматная, иодатная, цериевая. Наиболее высокая степень окисления достигается методами бихроматной и иодатной окисляемости воды.

Окисляемость выражается в миллиграммах кислорода, пошедшего на окисление органических веществ, содержащихся в 1 дм³ воды.

Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностными и подземными стоками, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

В поверхностных водах органические вещества находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях. Последние в рутинном анализе отдельно не учитываются, поэтому различают окисляемость фильтрованных (растворенное органическое вещество) и нефильтрованных (общее содержание органических веществ) проб.

Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами и соединениями биогенных элементов, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 дм3), исключение составляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот. Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2–3 мг О/дм3, реки равнинные – 5–12 мг О/дм3, реки с болотным питанием – десятки миллиграммов на 1 дм3.

Окисляемость незагрязненных поверхностных вод проявляет довольно отчетливую физико-географическую зональность (табл. 3.5).

Таблица 3.5. Физико-географическая зональность природных вод

Окисляемость	мг О/дм3	Зона
Очень малая	0–2	Высокогорье
Малая	2–5	Горные районы
Средняя	5–10	Зоны широколиственных лесов, степи, полупустыни и пустыни, а также тундра
Повышенная	15–20	Северная и южная тайга

Окисляемость подвержена закономерным сезонным колебаниям. Их характер определяется, с одной стороны, гидрологическим режимом и зависящим от него поступлением органических веществ с водосбора, с другой, – гидробиологическим режимом.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мг О/дм3; в зонах рекреации в водных объектах допускается величина ХПК до 30 мг О/дм3.

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока.

Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	ХПК, мг О/дм3
Очень чистые	1
Чистые	2
Умеренно загрязненные	3
Загрязненные	4
Грязные	5–15
Очень грязные	15

Для вычисления концентрации углерода, содержащегося в органических веществах, значение ХПК (мг О/дм³) умножается на 0,375 (коэффициент, равный отношению количества вещества эквивалента углерода к количеству вещества эквивалента кислорода).

Биохимическое потребление кислорода (БПК)

Степень загрязнения воды органическими соединениями определяют как количество кислорода, необходимое для их окисления микроорганизмами в аэробных условиях. Биохимическое окисление различных веществ происходит с различной скоростью. К легкоокисляющимся ("биологически мягким") веществам относят формальдегид, низшие алифатические спирты, фенол, фурфурол и др. Среднее положение занимают крезолы, нафтолы, ксиленолы, резорцин, пирокатехин, анионоактивные ПАВ и др. Медленно разрушаются "биологически жесткие" вещества, такие как гидрохинон, сульфонол, неионогенные ПАВ и др.

БПК₅

В лабораторных условиях наряду с БПК_п определяется БПК₅ – биохимическая потребность в кислороде за 5 суток.

В поверхностных водах величины БПК5 изменяются обычно в пределах 0,5–4 мг O2/дм3 и подвержены сезонным и суточным колебаниям.

Сезонные колебания зависят в основном от изменения температуры и от исходной концентрации растворенного кислорода. Влияние температуры сказывается через ее воздействие на скорость процесса потребления, которая увеличивается в 2–3 раза при повышении температуры на 10^oC. Влияние начальной концентрации кислорода на процесс биохимического потребления кислорода связано с тем, что значительная часть микроорганизмов имеет свой кислородный оптимум для развития в целом и для физиологической и биохимической активности.

Суточные колебания величин БПК₅ также зависят от исходной концентрации растворенного кислорода, которая может в течение суток изменяться на 2,5 мг О₂/дм³ в зависимости от соотношения интенсивности процессов его продуцирования и потребления. Весьма значительны изменения величин БПК₅ в зависимости от степени загрязненности водоемов.

Величины БПК₅ в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	БПК5, мг O2/дм3
Очень чистые	0,5–1,0
Чистые	1,1–1,9
Умеренно загрязненные	2,0–2,9
Загрязненные	3,0–3,9
Грязные	4,0–10,0
Очень грязные	10,0

Для водоемов, загрязненных преимущественно хозяйственно-бытовыми сточными водами, БПК₅ составляет обычно около 70% БПК_п.

В зависимости от категории водоема величина БПК5 регламентируется следующим образом: не более 3 мг O2/дм3 для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг O2/дм3 для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования. Для морей (I и II категории рыбохозяйственного водопользования) пятисуточная потребность в кислороде (БПК5) при 20оС не должна превышать 2 мг O2/дм3.

Определение БПК₅ в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. Необходимо использовать величины БПК₅ при контролировании эффективности работы очистных сооружений.

БПК_п

Полным биохимическим потреблением кислорода (БПК_п) считается количество кислорода, требуемое для окисления органических примесей до начала процессов нитрификации. Количество кислорода, расходуемое для окисления аммонийного азота до нитритов и нитратов, при определении БПК не учитывается. Для бытовых сточных вод (без существенной примеси производственных) определяют БПК₂₀, считая, что эта величина близка к БПК_п.

Полная биологическая потребность в кислороде БПКп для внутренних водоемов рыбохозяйственного назначения (I и II категории) при 20оС не должна превышать 3 мг O2/дм3.

[an error occurred while processing this directive]

Жесткость

Жесткость воды представляет собой свойство природной воды, зависящее от наличия в ней главным образом растворенных солей кальция и магния. Суммарное содержание этих солей называют общей жесткостью. Общая жесткость подразделяется на карбонатную, обусловленную концентрацией гидрокарбонатов (и карбонатов при рН 8,3) кальция и магния, и некарбонатную – концентрацию в воде кальциевых и магниевых солей сильных кислот. Поскольку при кипячении воды гидрокарбонаты переходят в карбонаты, которые выпадают в осадок, карбонатную жесткость называют временной или устранимой. Остающаяся после кипячения жесткость называется постоянной. Результаты определения жесткости обычно выражают в мг-экв/дм³.

В естественных условиях ионы кальция, магния и других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с карбонатными минералами и других процессов растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов являются также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Жесткость воды колеблется в широких пределах. Вода с жесткостью менее 4 мг-экв/дм3 считается мягкой, от 4 до 8 мг-экв/дм3 – средней жесткости, от 8 до 12 мг-экв/дм3 – жесткой и выше 12 мг-экв/дм3 – очень жесткой. Общая жесткость колеблется от единиц до десятков, иногда сотен мг-экв/дм3, причем карбонатная жесткость составляет до 70–80% от общей жесткости.

Обычно преобладает жесткость, обусловленная ионами кальция (до 70%); однако в отдельных случаях магниевая жесткость может достигать 50–60%. Жесткость морской воды и океанов значительно выше (десятки и сотни мг-экв/дм³). Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья.

Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая действие на органы пищеварения.

Величина общей жесткости в питьевой воде не должна превышать 10,0 мг-экв/дм3. Особые требования предъявляются к технической воде (из-за образования накипи).

Кальций

Главными источниками поступления кальция в поверхностные воды являются процессы химического выветривания и растворения минералов, прежде всего известняков, доломитов, гипса, кальцийсодержащих силикатов и других осадочных и метаморфических пород.

CaCO₃ + CO₂ + H₂O Са(HCO₃)₂ Ca²⁺ + 2HCO₃^-

Растворению способствуют микробиологические процессы разложения органических веществ, сопровождающиеся понижениемрН.

Большие количества кальция выносятся со сточными водами силикатной, металлургической, стекольной, химической промышленности и со стоками сельскохозяйственных угодий, особенно при использовании кальцийсодержащих минеральных удобрений.

Характерной особенностью кальция является склонность образовывать в поверхностных водах довольно устойчивые пересыщенные растворыCaCO₃. Ионная форма (Ca²⁺) характерна только для маломинерализованных природных вод. Известны довольно устойчивые комплексные соединения кальция с органическими веществами, содержащимися в воде. В некоторых маломинерализованных окрашенных водах до 90-100% ионов кальция могут быть связаны гумусовыми кислотами.

В речных водах содержание кальция редко превышает 1 г/дм³. Обычно же его концентрации значительно ниже.

Концентрация кальция в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям. В период понижения минерализации (весной) ионам кальция принадлежит преобладающая роль, что связано с легкостью выщелачивания растворимых солей кальция из поверхностного слоя почв и пород.

ПДК_вр кальция составляет 180 мг/дм³.

Довольно жесткие требования к содержанию кальция предъявляются к водам, питающим паросиловые установки, поскольку в присутствии карбонатов, сульфатов и ряда других анионов кальций образует прочную накипь. Данные о содержании кальция в водах необходимы также при решении вопросов, связанных с формированием химического состава природных вод, их происхождением, а также при исследовании карбонатно-кальциевого равновесия.

Магний

В поверхностные воды магний поступает в основном за счет процессов химического выветривания и растворения доломитов, мергелей и других минералов. Значительные количества магния могут поступать в водные объекты со сточными водами металлургических, силикатных, текстильных и других предприятий.

В речных водах содержание магния обычно колеблется от нескольких единиц до десятков миллиграммов в 1 дм³.

Содержание магния в поверхностных водах подвержено заметным колебаниям: как правило, максимальные концентрации наблюдаются в меженный период, минимальные - в период половодья.

ПДК_вр ионов Мg²⁺ составляет 40 мг/дм³.

Кремний

Концентрация кремния в речных водах колеблется обычно от 1 до 20 мг/дм3; в подземных водах его концентрация возрастает от 20 до 30 мг/дм3, а в горячих термальных водах содержание кремния может достигать сотен миллиграммов в 1 дм3. Сравнительно малое содержание кремния в поверхностных водах, уступающее растворимости диоксида кремния (125 мг/дм3 при 26°С, 170 мг/дм3 при 38°С), указывает на наличие в воде процессов, уменьшающих его концентрацию. К ним надо отнести потребление кремния водными организмами, многие из которых, например диатомовые водоросли, строят свой скелет из кремния. Кроме того, кремниевая кислота как более слабая вытесняется из раствора угольной кислотой: Na4SiO4 + 4CO2 + 4H2O = H4SiO4 + 4NaHCO3. Неустойчивости кремния в растворе способствует и склонность кремниевой кислоты при определенных условиях переходить в гель. Режим кремния в поверхностных водах до некоторой степени сходен с режимом соединений азота и фосфора, однако кремний никогда не лимитирует развитие растительности. ПДКв кремния равна 10 мг/дм3.

Азот общий Под общим азотом понимают сумму минерального и органического азота в природных водах. Азотсодержащие соединения находятся в поверхностных водах в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии и могут под влиянием многих физико-химических и биохимических факторов переходить из одного состояния в другое. Средняя концентрация общего азота в природных водах колеблется в значительных пределах и зависит от трофности водного объекта: для олиготрофных изменяется обычно в пределах 0,3-0,7 мг/дм3, для мезотрофных - 0,7-1,3 мг/дм3, для эвтрофных - 0,8-2,0 мг/дм3. Сумма минерального азота Сумма минерального азота - это сумма аммонийного, нитратного и нитритного азота. Повышение концентрации ионов аммония и нитритов обычно указывает на свежее загрязнение, в то время как увеличение содержания нитратов - на загрязнение в предшествующее время. Все формы азота, включая и газообразную, способны к взаимным превращениям. Аммоний Содержание ионов аммония в природных водах варьирует в интервале от 10 до 200 мкг/дм3 в пересчете на азот. Присутствие в незагрязненных поверхностных водах ионов аммония связано главным образом с процессами биохимической деградации белковых веществ, дезаминирования аминокислот, разложения мочевины под действием уреазы. Основными источниками поступления ионов аммония в водные объекты являются животноводческие фермы, хозяйственно-бытовые сточные воды, поверхностный сток с сельхозугодий в случае использования аммонийных удобрений, а также сточные воды предприятий пищевой, коксохимической, лесохимической и химической промышленности. В стоках промышленных предприятий содержится до 1 мг/дм3 аммония, в бытовых стоках - 2-7 мг/дм3; с хозяйственно-бытовыми сточными водами в канализационные системы ежесуточно поступает до 10 г аммонийного азота (на одного жителя). При переходе от олиготрофных к мезо- и эвтрофным водоемам возрастают как абсолютная концентрация ионов аммония, так и их доля в общем балансе связанного азота. Концентрация аммония в питьевой воде не должна превышать 2 мг/дм3 по азоту. ПДКвр солевого аммония составляет 0,5 мг/дм3 по азоту (лимитирующий показатель вредности - токсикологический). Присутствие аммония в концентрациях порядка 1 мг/дм3 снижает способность гемоглобина рыб связывать кислород. Признаки интоксикации - возбуждение, судороги, рыба мечется по воде и выпрыгивает на поверхность. Механизм токсического действия - возбуждение центральной нервной системы, поражение жаберного эпителия, гемолиз (разрыв) эритроцитов. Токсичность аммония возрастает с повышениемpH среды. Таблица 4.2. Содержание аммония в водоемах с различной степенью загрязненности

Степень загрязнения (классы водоемов)	Аммонийный азот, мг/дм3
Очень чистые	0,05
Чистые	0,1
Умеренно загрязненные	0,2-0,3
Загрязненные	0,4-1,0
Грязные	1,1-3,0
Очень грязные	3,0

Повышенная концентрация ионов аммония может быть использована в качестве индикаторного показателя, отражающего ухудшение санитарного состояния водного объекта, процесса загрязнения поверхностных и подземных вод, в первую очередь, бытовыми и сельскохозяйственными стоками. Нитраты Присутствие нитратных ионов в природных водах связано с: внутриводоемными процессами нитрификации аммонийных ионов в присутствии кислорода под действием нитрифицирующих бактерий; атмосферными осадками, которые поглощают образующиеся при атмосферных электрических разрядах оксиды азота (концентрация нитратов в атмосферных осадках достигает 0,9 - 1 мг/дм3); промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами, особенно после биологической очистки, когда концентрация достигает 50 мг/дм3; стоком с сельскохозяйственных угодий и со сбросными водами с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения. Главными процессами, направленными на понижение концентрации нитратов, являются потребление их фитопланктоном и денитрофицирующими бактериями, которые при недостатке кислорода используют кислород нитратов на окисление органических веществ. В поверхностных водах нитраты находятся в растворенной форме. Концентрация нитратов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям: минимальная в вегетационный период, она увеличивается осенью и достигает максимума зимой, когда при минимальном потреблении азота происходит разложение органических веществ и переход азота из органических форм в минеральные. Амплитуда сезонных колебаний может служить одним из показателей эвтрофирования водного объекта. В незагрязненных поверхностных водах концентрация нитрат-ионов не превышает величины порядка десятков микрограммов в 1 дм3 (в пересчете на азот). С нарастанием эвтрофикации абсолютная концентрация нитратного азота и его доля в сумме минерального азота возрастают, достигаяn·10-1 мг/дм3. В незагрязненных подземных водах содержание нитратных ионов обычно выражается сотыми, десятыми долями миллиграмма и реже единицами миллиграммов в 1 дм3. Подземные водоносные горизонты в большей степени подвержены нитратному загрязнению, чем поверхностные водоемы (т.к. отсутствует потребитель нитратов). Таблица 4.3. Значения предельно допустимых концентраций нитратов для овощей и фруктов, мг/кг

Культура	ПДКпр.	Культура	ПДКпр.
Листовые овощи	2000	Картофель	250
Перец сладкий	200	Капуста ранняя	900
Кабачки	400	Морковь	250
Дыни	90	Томаты	150
Арбузы	60	Огурцы	150
Виноград столовый	60	Свекла столовая	1400
Яблоки	60	Лук репчатый	80
Груши	60	Лук перо	600

При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные количества нитратов (от 25 до 100 мг/дм3 по азоту), резко возрастает концентрация метгемоглобина в крови. Крайне тяжело протекают метгемоглобинемии у грудных детей (прежде всего, искусственно вскармливаемых молочными смесями, приготовленными на воде с повышенным - порядка 200 мг/дм3 - содержанием нитратов) и у людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. Особенно в этом случае опасны грунтовые воды и питаемые ими колодцы, поскольку в открытых водоемах нитраты частично потребляются водными растениями. Присутствие нитрата аммония в концентрациях порядка 2 мг/дм3 не вызывает нарушения биохимических процессов в водоеме; подпороговая концентрация этого вещества, не влияющая на санитарный режим водоема, 10 мг/дм3. Повреждающие концентрации соединений азота (в первую очередь, аммония) для различных видов рыб составляют величины порядка сотен миллиграммов в 1 дм3 воды. В воздействии на человека различают первичную токсичность собственно нитрат-иона; вторичную, связанную с образованием нитрит-иона, и третичную, обусловленную образованием из нитритов и аминов нитрозаминов. Смертельная доза нитратов для человека составляет 8-15 г; допустимое суточное потребление по рекомендациям ФАО/ВОЗ - 5 мг/кг массы тела. Наряду с описанными эффектами воздействия немаловажную роль играет тот факт, что азот - это один из первостепенных биогенных (необходимых для жизни) элементов. Именно этим обусловлено применение соединений азота в качестве удобрений, но, с другой стороны, с этим связан вклад вынесенного с сельскохозяйственных земель азота в развитие процессов эвтрофикации (неконтролируемого роста биомассы) водоемов. Так, с одного гектара орошаемых земель выносится в водные системы 8-10 кг азота. ПДКв нитратов составляет 45 мг/дм3 (по NO3-) (тождественно равен стандарту США для питьевой воды), ПДКвр - 40 мг/дм3 (по NO3-) или 9,1 мг/дм3 (по азоту). Нитриты Нитриты представляют собой промежуточную ступень в цепи бактериальных процессов окисления аммония до нитратов (нитрификация - только в аэробных условиях) и, напротив, восстановления нитратов до азота и аммиака (денитрификация - при недостатке кислорода). Подобные окислительно-восстановительные реакции характерны для станций аэрации, систем водоснабжения и собственно природных вод. Кроме того, нитриты используются в качестве ингибиторов коррозии в процессах водоподготовки технологической воды и поэтому могут попасть и в системы хозяйственно-питьевого водоснабжения. Широко известно также применение нитритов для консервирования пищевых продуктов. В поверхностных водах нитриты находятся в растворенном виде. В кислых водах могут присутствовать небольшие концентрации азотистой кислоты (HNO2) (не диссоциированной на ионы). Повышенное содержание нитритов указывает на усиление процессов разложения органических веществ в условиях более медленного окисления NO2- вNO3-, что указывает на загрязнение водного объекта, т.е. является важным санитарным показателем. Концентрация нитритов в поверхностных водах составляет сотые (иногда даже тысячные) доли миллиграмма в 1 дм3; в подземных водах концентрация нитритов обычно выше, особенно в верхних водоносных горизонтах (сотые, десятые доли миллиграмма в 1 дм3). Сезонные колебания содержания нитритов характеризуются отсутствием их зимой и появлением весной при разложении неживого органического вещества. Наибольшая концентрация нитритов наблюдается в конце лета, их присутствие связано с активностью фитопланктона (установлена способность диатомовых и зеленых водорослей восстанавливать нитраты до нитритов). Осенью содержание нитритов уменьшается. Одной из особенностей распределения нитритов по глубине водного объекта являются хорошо выраженные максимумы, обычно вблизи нижней границы термоклина и в гиполимнионе, где концентрация кислорода снижается наиболее резко. Для нитритов ПДКв установлена в размере 3,3 мг/дм3 в виде иона NO2- или 1 мг/дм3 в пересчете на азот. ПДКвр - 0,08 мг/дм3 в виде иона NO2- или 0,02 мг/дм3 в пересчете на азот. В соответствии с требованиями глобальной системы мониторинга состояния окружающей среды (ГСМОС/GEMS) нитрит- и нитрат-ионы входят в программы обязательных наблюдений за составом питьевой воды и являются важными показателями степени загрязнения и трофического статуса природных водоемов.

.

Сульфаты

Сульфаты присутствуют практически во всех поверхностных водах и являются одними из важнейших анионов.

Главным источником сульфатов в поверхностных водах являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы:

2FeS₂ + 7O₂+ 2H₂O = 2FeSO₄ + 2H₂SO₄;

2S + 3O₂ + 2H₂O = 2H₂SO₄.

Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания организмов, окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения и с подземным стоком.

В больших количествах сульфаты содержатся в шахтных водах и в промышленных стоках производств, в которых используется серная кислота, например, окисление пирита. Сульфаты выносятся также со сточными водами коммунального хозяйства и сельскохозяйственного производства.

Ионная формаSO₄^2- характерна только для маломинерализованных вод. При увеличении минерализации сульфатные ионы склонны к образованию устойчивых ассоциированных нейтральных пар типа CaSO₄,MgSO₄.

Содержание сульфатных ионов в растворе ограничивается сравнительно малой растворимостью сульфата кальция (произведение растворимости сульфата кальцияL=6,1·10^-5). При низких концентрациях кальция, а также в присутствии посторонних солей концентрация сульфатов может значительно повышаться.

Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые при появлении в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов. Растения и другие автотрофные организмы извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества. После отмирания живых клеток гетеротрофные бактерии освобождают серу протеинов в виде сероводорода, легко окисляемого до сульфатов в присутствии кислорода.

Концентрация сульфата в природной воде лежит в широких пределах. В речных водах и в водах пресных озер содержание сульфатов часто колеблется от 5-10 до 60 мг/дм³, в дождевых водах - от 1 до 10 мг/дм³. В подземных водах содержание сульфатов нередко достигает значительно больших величин.

Концентрация сульфатов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям и обычно коррелирует с изменением общей минерализации воды. Важнейшим фактором, определяющим режим сульфатов, являются меняющиеся соотношения между поверхностным и подземным стоками. Заметное влияние оказывают окислительно-восстановительные процессы, биологическая обстановка в водном объекте и хозяйственная деятельность человека.

Вкусовой порог сульфата магния лежит в пределах от 400 до 600 мг/дм³, для сульфата кальция - от 250 до 800 мг/дм³. Наличие сульфата в промышленной и питьевой воде может быть как полезным, так и вредным.

ПДК_в сульфатов составляет 500 мг/дм³, ПДК_вр - 100 мг/дм³.

Не замечено, чтобы сульфат в питьевой воде влиял на процессы коррозии, но при использовании свинцовых труб концентрация сульфатов выше 200 мг/дм³ может привести к вымыванию в воду свинца.

Хлориды

В речных водах и водах пресных озер содержание хлоридов колеблется от долей миллиграмма до десятков, сотен, а иногда и тысяч миллиграммов на литр. В морских и подземных водах содержание хлоридов значительно выше - вплоть до пересыщенных растворов и рассолов.

Хлориды являются преобладающим анионом в высокоминерализованных водах. Концентрация хлоридов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям, коррелирующим с изменением общей минерализации воды.

Первичными источниками хлоридов являются магматические породы, в состав которых входят хлорсодержащие минералы (содалит, хлорапатит и др.), соленосные отложения, в основном галит. Значительные количества хлоридов поступают в воду в результате обмена с океаном через атмосферу, взаимодействия атмосферных осадков с почвами, особенно засоленными, а также при вулканических выбросах. Возрастающее значение приобретают промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды.

В отличие от сульфатных и карбонатных ионов хлориды не склонны к образованию ассоциированных ионных пар. Из всех анионов хлориды обладают наибольшей миграционной способностью, что объясняется их хорошей растворимостью, слабо выраженной способностью к сорбции взвешенными веществами и потреблением водными организмами. Повышенные содержания хлоридов ухудшают вкусовые качества воды, делают ее малопригодной для питьевого водоснабжения и ограничивают применение для многих технических и хозяйственных целей, а также для орошения сельскохозяйственных угодий. Если в питьевой воде есть ионы натрия, то концентрация хлорида выше 250 мг/дм³ придает воде соленый вкус. Концентрации хлоридов и их колебания, в том числе суточные, могут служить одним из критериев загрязненности водоема хозяйственно-бытовыми стоками.

Нет данных о том, что высокие концентрации хлоридов оказывают вредное влияние на человека. ПДК_в составляет 350 мг/дм³, ПДК_вр - 300 мг/дм³.

Марганец

В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит, псиломелан, браунит, манганит, черная охра). Значительные количества марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами.

Понижение концентрации ионов марганца в природных водах происходит в результате окисления Mn(II) доMnO₂ и других высоковалентных оксидов, выпадающих в осадок. Основные параметры, определяющие реакцию окисления, - концентрация растворенного кислорода, величинарН и температура. Концентрация растворенных соединений марганца понижается вследствие утилизации их водорослями.

Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах - взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород, дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и сорбированные соединения марганца. Существенное значение в миграции марганца в растворенной и коллоидной формах имеют органические вещества и процессы комплексообразования марганца с неорганическими и органическими лигандами.Mn(II) образует растворимые комплексы с бикарбонатами и сульфатами. Комплексы марганца с ионом хлора встречаются редко. Комплексные соединения Mn(II) с органическими веществами (аминами, органическими кислотами, аминокислотами и гумусовыми веществами) обычно менее прочны, чем аналогичные соединения с другими переходными металлами.Mn(III) в повышенных концентрациях может находиться в растворенном состоянии только в присутствии сильных комплексообразователей,Mn(VII) в природных водах не встречается.

В речных водах содержание марганца колеблется обычно от 1 до 160 мкг/дм³, среднее содержание в морских водах составляет 2 мкг/дм³, в подземных -n·10²-n·10³ мкг/дм³.

Концентрация марганца в поверхностных водах подвержена сезонным колебаниям.

Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность потребления его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.

Роль марганца в жизни высших растений и водорослей водоемов весьма велика. Марганец способствует утилизацииCO₂ растениями, чем повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в процессах восстановления нитратов и ассимиляции азота растениями. Марганец способствует переходу активного Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост организмов и т.д. Важная экологическая и физиологическая роль марганца вызывает необходимость изучения марганца и его распределения в природных водах.

Для марганца ПДК_в (по иону марганца) установлена 0,1 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - органолептический), ПДК_вр - 0,01 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Ртуть

В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь, метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами электролизных производств, предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также в результате процессов адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.

В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и взвешенном состоянии. Соотношение между ними зависит от химического состава воды и значенийрН. Взвешенная ртуть представляет собой сорбированные соединения ртути. Растворенными формами являются недиссоциированные молекулы, комплексные органические и минеральные соединения. В воде водных объектов ртуть может находиться в виде метилртутных соединений.

Содержание ртути в речных незагрязненных и слабозагрязненных водах составляет несколько десятых долей микрограмма в 1 дм³, средняя концентрация в морской воде 0,03 мкг/дм³, в подземных водах 1-3 мкг/дм³.

Соединения ртути высоко токсичны, они поражают нервную систему человека, вызывают изменение слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Бактериальные процессы метилирования направлены на образование метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей ртути. Метилртутные соединения накапливаются в пищевых цепях (например, фитопланктон-зоопланктон-рыба) и могут попадать в организм человека.

ПДК_в ртути составляет 0,0005 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - санитарно-токсикологический), ПДК_вр - 0,0001 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - токсикологический).

Углеводороды (нефтепродукты)

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ (низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых кислот). Понятие "нефтепродукты" в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды).

Большие количества нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами. Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также в результате их посмертного разложения.

В результате протекающих в водоеме процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления концентрация нефтепродуктов может существенно снижаться, при этом значительным изменениям может подвергаться их химический состав. Наиболее устойчивы ароматические углеводороды, наименее - н-алканы.

Нефтепродукты находятся в различных миграционных формах: растворенной, эмульгированной, сорбированной на твердых частицах взвесей и донных отложений, в виде пленки на поверхности воды. Обычно в момент поступления масса нефтепродуктов сосредоточена в пленке. По мере удаления от источника загрязнения происходит перераспределение между основными формами миграции, направленное в сторону повышения доли растворенных, эмульгированных, сорбированных нефтепродуктов. Количественное соотношение этих форм определяется комплексом факторов, важнейшими из которых являются условия поступления нефтепродуктов в водный объект, расстояние от места сброса, скорость течения и перемешивания водных масс, характер и степень загрязненности природных вод, а также состав нефтепродуктов, их вязкость, растворимость, плотность, температура кипения компонентов. При санитарно-химическом контроле определяют, как правило, сумму растворенных, эмульгированных и сорбированных форм нефти.

Содержание нефтепродуктов в речных, озерных, морских, подземных водах и атмосферных осадках колеблется в довольно широких пределах и обычно составляет сотые и десятые доли мг/дм³.

В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в морских водах от 0,01 до 0,10 мг/дм³ и выше, в речных и озерных водах от 0,01 до 0,20 мг/дм³, иногда достигая 1-1,5 мг/дм³. Содержание естественных углеводородов определяется трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от биологической ситуации в водоеме.

Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организме человека, животном мире, водной растительности, физическом, химическом и биологическом состоянии водоема. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4-бензапирена, обладающие канцерогенными свойствами. Нефтепродукты обволакивают оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов, вызывая заболевания и гибель.

Отрицательное влияние нефтепродуктов, особенно в концентрациях 0,001-10 мг/дм³, и присутствие их в виде пленки сказывается и на развитии высшей водной растительности и микрофитов.

В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет,рН, ухудшается газообмен с атмосферой.

ПДК_в нефтепродуктов составляет 0,3 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - органолептический), ПДК_вр - 0,05 мг/дм³ (лимитирующий показатель вредности - рыбохозяйственный). Присутствие канцерогенных углеводородов в воде недопустимо.

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ)

СПАВ представляют собой обширную группу соединений, различных по своей структуре, относящихся к разным классам. Эти вещества способны адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать вследствие этого поверхностную энергию (поверхностное натяжение). В зависимости от свойств, проявляемых СПАВ при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные СПАВ в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из анионоактивных СПАВ широкое применение нашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ — вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов. К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из: углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, иода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном — анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (в качестве эмульгаторов входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов).

Главными факторами понижения их концентрации являются процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веществами и донными отложениями. Степень биохимического окисления СПАВ зависит от их химического строения и условий окружающей среды.

По биохимической устойчивости, определяемой структурой молекул, СПАВ делят на мягкие, промежуточные и жесткие с константами скорости биохимического окисления, соответственно не менее 0,3 сутки^-1; 0,3-0,05 сутки^-1; менее 0,05 сутки^-1. К числу наиболее легко окисляющихся СПАВ относятся первичные и вторичные алкилсульфаты нормального строения. С увеличением разветвления цепи скорость окисления понижается, и наиболее трудно разрушаются алкилбензолсульфонаты, приготовленные на основе тетрамеров пропилена.

При понижении температуры скорость окисления СПАВ уменьшается и при 0-5°С протекает весьма медленно. Наиболее благоприятные для процесса самоочищения от СПАВ нейтральная или слабощелочная среды (рН 7-9).

С повышением содержания взвешенных веществ и значительным контактом водной массы с донными отложениями скорость снижения концентрации СПАВ в воде обычно повышается за счет сорбции и соосаждения. При значительном накоплении СПАВ в донных отложениях в аэробных условиях происходит окисление микрофлорой донного ила. В случае анаэробных условий СПАВ могут накапливаться в донных отложениях и становиться источником вторичного загрязнения водоема.

Максимальные количества кислорода (БПК), потребляемые 1 мг/дм³ различных ПАВ колеблется от 0 до 1,6 мг/дм³. При биохимическом окислении СПАВ, образуются различные промежуточные продукты распада: спирты, альдегиды, органические кислоты и др. В результате распада СПАВ, содержащих бензольное кольцо, образуются фенолы.

В поверхностных водах СПАВ находятся в растворенном и сорбированном состоянии, а также в поверхностной пленке воды водного объекта.

В слабозагрязненных поверхностных водах концентрация СПАВ колеблется обычно в пределах тысячных и сотых долей миллиграмма в 1 дм3. В зонах загрязнения водных объектов концентрация повышается до десятых долей миллиграмма, вблизи источников загрязнения может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3.

Попадая в водоемы и водотоки, СПАВ оказывают значительное влияние на их физико-биологическое состояние, ухудшая кислородный режим и органолептические свойства, и сохраняются там долгое время, так как разлагаются очень медленно. Отрицательным, с гигиенической точки зрения, свойством ПАВ является их высокая пенообразующая способность. Хотя СПАВ не являются высокотоксичными веществами, имеются сведения о косвенном их воздействии на гидробионтов. При концентрациях 5-15 мг/дм³ рыбы теряют слизистый покров, при более высоких концентрациях может наблюдаться кровотечение жабр.

ПДКв СПАВ составляет 0,5 мг/дм3, ПДКвр — 0,1 мг/дм3.

Неионогенные поверхностно-активные вещества (НПАВ)

Токсическое действие НПАВ определяется главным образом неполярной частью молекулы, при этом оно более выражено при наличии в последней ароматического кольца.

ПДКв большинства НПАВ (препараты ОП-7, ОП-10, ОС-20, оксанол КШ-9, оксанол Л-7, проксамин 385, проксанол 186, синтамид, синтанолы, ВН-7 и др.) 0,1 мг/дм3, лимитирующий показатель вредности — органолептический (пенообразование). Поскольку указанные соединения имеют один норматив с одним и тем же показателем вредности, при санитарно-химическом контроле можно ограничиваться определением их суммарного содержания.

Самоочищение водоема — это совокупность всех природных про­цессов, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды

Загрязнения

(коммунальные,

производственные,

сельскохозяйственные

транспортные и др

Рассеивание и эмульгирование

Использование веществ организмами

Самоочищение водоема — это совокупность всех природных про­цессов, направленных на восстановление первоначальных свойств

Основная роль в процессе самоочищения принадлежит биоло­гическому фактору.

Процесс деструкции органических загрязнений осуществляется всем сообществом гидробионтов, образующих трофическую цепь

Рыбы, моллюски,

ракообразные и другие гидробионты

Трофическая цепь самоочищения водоема

Попавшее в водоем загрязнение вовлекается в комплекс физических, физико-химических, химических и биологических процессов трансформации. Прежде всего попавшие в водоем загряз нения подвергаются разбавлению (рассеиванию), часть из (например, нефтяные битумы) оседает на дно водоема (оседание загрязнений на дно водоема происходит с участием гидробионтов седиментаторов и фильтраторов), другая часть всплывает виде пленки или пены. Некоторые всплывшие загрязнения испаряются с поверхности водоема (летучая органика), другие подвергают ся разложению ультрафиолетовыми лучами. Важнейшим фактор самоочищения является гидролиз, в результате которого пocтупившие в водоем загрязнения подвергаются глубоким изменениям. Например, при гидролизе аммонийных солей, с образованием гидрата окиси аммония наблюдается снижение его концентрации в связи летучестью аммиака.

Главную роль в процессах самоочищения играют микроорга­низмы, и прежде всего бактерии. Все бактерии водоема делятся на две группы: автохтонные — присущие данному водоему, и аллохтонные — попавшие в него извне. В случае благоприятных условий среды аллохтонные бактерии приживаются в водоеме, но чаще всего постепенно отмирают, что также является благоприят­ным фактором, поскольку многие из них относятся к патогенным. Современные исследователи выделяют три биологических факто­ра самоочищения водоема от патогенных микроорганизмов: ан­тибиотический (антибиотические вещества фитопланктона, макрофитов, зоогидробионтов, микробов-антагонистов); паразити­ческий (лизирующее действие бактериофагов, т.е. растворение или разрушение микробной клетки) и бактериотрофный (бактерио-трофная активность — поедание бактерий Protozoa и Metaioa).

Первым трофическим уровнем, окисляющим органические за­грязнения, являются бактерии; вторым — инфузории, поедающие бактерии; третьим — зоопланктон, питающийся инфузориями и бактериями. Рыбы и другие гидробионты поедают зоопланктон,водоросли и некоторые высшие водные растения. По данным А.С. Константинова, на Волгоградском водохранилище без учета дыхания водорослей и микрозообентоса за вегетационный период суммарная минерализация составляет 1590 г/м² сухого органичес­кого вещества. Из этого количества 42% минерализуется бактери-опланктоном, 40% — бактериобентосом, 10% — планктонными инфузориями, 5% — моллюсками, 1,5% — ветвистоусыми рачками и менее 15% — остальными группами зоопланктонов.

Водоросли также способны непосредственно усваивать простые органические соединения, а также соединения азота и фосфора, что интенсифицирует процесс самоочищения водоема. Кроме того, водоросли способствуют насыщению воды кислородом. Однако чрезмерное развитие водорослей может привести к вторичному загрязнению водоема после их отмирания. Для водоемов харак­терно развитие диатомовых водорослей, зеленых одноклеточных (Chlorella, Scenedesmus, Ankistrodesmus).

Водоросли могут вызывать и так называемое цветение водоема, характерное для непроточных водоемов озер, прудов, водохрани­лищ. «Цветение» — явление сезонное и может быть вызвано раз­личными водорослями. В начале весны наблюдается «цветение» диатомовыми водорослями (Asterionella, Synedra, Melosim), при этом вода приобретает желтовато-коричневый цвет; в середине лета часто наблюдается «цветение» сине-зелеными водорослями (Anabaena, Oscillatoria), придающее воде голубовато-зеленый цвет, неприятный привкус и запах.

Большую роль в процессе самоочищения водоемов играет вы­сшая водная растительность— макрофиты, которые не только изымают биогенные элементы, соли тяжелых металлов, фенолы, нефтепродукты и другие загрязнения, но и снабжают водоем кис­лородом за счет фотосинтетического аэрирования. В местах раз­вития высшей водной растительности практически не наблюда­ется «цветение» водоема, что объясняется изъятием основных биогенных элементов.

Например, тростник обыкновенный, при урожае 44 т/га по сухому веще­ству может изъять из воды 667 кг/га азота, 276 кг/га фосфора, 419 кг/га калия, 408 кг/га соединений хлора и 198 кг/га кальция. Рогоз узколистный изымает меньше азота, фосфора и соединений хлора, но кальция и осо­бенно натрия он изымает в 2—3 раза больше, чем тростник.

Отмечена избирательная способность высших водных растений к изъятию отдельных химических элементов и их соединений, что используется в последнее время для создания биологических пру­дов с высшей водной растительностью. Кроме того, стебли мак-рофитов, находящиеся в воде, подвержены биообрастаниям, со­стоящим из микроорганизмов-минерализаторов, что также вносит значительный вклад в процессы самоочищения водоема.

Критерии опасности загрязнения почвы   С гигиенических позиций опасность загрязнения почвы химическими веществами определяется уровнем ее возможного отрицательного влияния на контактирующие среды (вода, воздух), пищевые продукты и опосредованно на человека, а также на биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения.

Основным критерием эколого-гигиенической оценки опасности загрязнения почвы вредными веществами является предельно допустимая концентрация (ПДК) химических веществ в почве. ПДК представляет собой комплексный показатель безвредного для человека содержания химических веществ в почве, так как используемые при их научном обосновании критерии отражают все возможные пути опосредованного воздействия загрязнителя на контактирующие среды, биологическую активность почвы и процессы ее самоочищения. При этом каждый из путей воздействия оценивается количественно с обоснованием допустимого уровня содержания веществ по каждому показателю вредности. Наименьшее из обоснованных уровней содержание является лимитирующим и принимается за ПДК вещества, так как отражает наиболее уязвимый путь воздействия данного токсиканта.

 Для оценки опасности загрязнения почв выбор химических веществ - показателей загрязнения проводится с учетом:

- специфики источников загрязнения, определяющих комплекс химических элементов, участвующих в загрязнении почв изучаемого региона; п

приоритетности загрязнителей в соответствии со списком ПДК химических веществ в почве и их классом опасности) ("Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве", 1979, 1980, 1982, 1985, 1987 гг.);

- характером землепользования.

При отсутствии возможности учета всего комплекса химических веществ, загрязняющих почву, оценку осуществляют по наиболее токсичным веществам, т.е. относящимся к более высокому классу опасности (приложение 2).

В случае отсутствия в приведенных документах класса опасности химических веществ, приоритетных для почв обследуемого района, их класс опасности может быть определен по индексу опасности).

Отбор проб почвы, их хранение, транспортировка и подготовка к анализу осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 "Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб почвы для химического, бактериологического и гельминтологического анализа".

Определение химических веществ в почве проводится методами, разработанными при обосновании их ПДК в почве и утвержденными МЗ СССР, которые опубликованы в приложениях к "Предельно допустимым концентрациям химических веществ в почве (ПДК)" (1979, 1980, 1982, 1985 г.).

В общем плане при оценке опасности загрязнения почв химическими веществами следует учитывать:

а) опасность загрязнения тем больше, чем больше фактические уровни содержания контролируемых веществ в почве (С) превышают ПДК. То есть опасность загрязнения почвы тем выше, чем больше значение коэффициента опасности (Ко) превышает 1, т.е.:

Ko = C/ПДК;

б) опасность загрязнения тем выше, чем выше класс опасности контролируемых веществ;

в) оценка опасности загрязнения любым токсикантом должна проводиться с учетом буферности почвы^*, влияющей на подвижность химических элементов, что определяет их воздействие на контактирующие среды и доступность растений. Чем меньшими буферными свойствами обладает почва, тем большую опасность представляет ее загрязнение химическими веществами. Следовательно, при одной и той же величине Ко опасность загрязнения будет больше для почв с кислым значением рН, меньшим содержанием гумуса и более легким механическим составом. Например, если Ко вещества оказались равными в дерново-подзолистой супесчаной почве, в дерново-подзолистой суглинистой почве и черноземе, то в порядке возрастания опасности загрязнения почвы могут быть расположены в следующий ряд: чернозем

* Под "буферностью почвы" понимается совокупность свойств почвы, определяющих ее барьерную функцию, обуславливающую уровни вторичного загрязнения химическими веществами контактирующих с почвой сред: растительности, поверхностных и подземных вод, атмосферного воздуха. Основными компонентами почвы, создающими буферность, являются тонкодисперсные минеральные частицы, определяющие ее механический состав, органическое вещество (гумус), а также реакция среды - рН.

. Оценка опасности почв, загрязненных химическими веществами, проводится дифференцировано для разных почв (разного характера землепользования) и основывается на 2 основных положениях:

- . Хозяйственное использование территорий (почвы населенных пунктов, сельскохозяйственные угодья, рекреационные зоны и т.д.).

-  Наиболее значимые для этих территорий пути воздействия загрязнения почвы на человека.

В связи с этим предлагаются различные схемы оценки опасности загрязнения почв населенных пунктов и почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений.

Эколого- гигиеническая оценка почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений

. Основой оценки опасности загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений, является транслокационный показатель вредности, являющийся важнейшим показателем при обосновании ПДК химических веществ в почве. Это обусловлено тем, что:

1) с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает в среднем 70 % вредных химических веществ;

2) уровень транслокации определяет уровень накопления токсикантов в продуктах питания, влияет на их качество. Существующая разница допустимых уровней содержания химических веществ по различным показателям вредности основные положения дифференциальной оценки степени опасности загрязненных почв позволяют также дать рекомендации по практическому использованию загрязненных территорий.

Опасность загрязнения почв, используемых для выращивания сельскохозяйственных растений определяется в соответствии с табл. 1 и 2. В таблице 1 приведены основные принципы оценки почв и рекомендации по их использованию и снижению неблагоприятного действия загрязнений. Данные табл. 2 являются логическим дополнением табл. 1 и представляют необходимые сведения для ранжирования почв по уровню загрязнения в соответствии с принципами, изложенными в табл. 1.

Пример. Почвы территории загрязнены никелем, содержание подвижных форм которого составляет в первой 20 мг/кг (1) и во второй - 5 мг/кг (2). На основании табл. 1 и 2 почва (1) должна быть отнесена к категории "чрезвычайно высокого" загрязнения, т.к. уровень содержания никеля превышает допустимые уровни содержания этого элемента по всем показателям вредности: транслокационному, миграционному водному и общесанитарному. Такая почва может быть использована только под технические культуры или полностью исключена из сельскохозяйственного использования.

Почва 2 может быть отнесена к категории "умеренно загрязненной", т.к. содержание никеля (5 мг/кг) превышает его ПДК (4 мг/кг), но не превышает допустимый уровень по транслокационному показателю вредности (6,7 мг/кг). В этом случае почва может быть использована под любые сельскохозяйственные культуры при одновременном осуществлении мероприятий по снижению доступности токсиканта - никеля - для растений.

Подвижные формы меди, никеля и цинка извлекаются из почвы аммонийно-ацетатным буфером с рН 4,8 (медь, цинк), рН 4,6 (никель); подвижная форма кобальта извлекается из почвы аммонийно-натриевым буферным раствором с рН 3,5 для сероземов и рН 4,7 для дерново-подзолистой почвы; ОФУ - отходы флотации угля; ПДК ОФУ контролируется по содержанию бенз(а)пирена в почве, которое не должно превышать ПДК БП; КГУ - комплексные гранулированные удобрения состава N:P:K = 64:0:15. ПДК КГУ контролируется по содержанию нитратов в почве, которое не должно превышать 76,8 мг/кг абсолютно сухой почвы. ЖКУ - жидкие комплексные удобрения состава N:P:K = 10:34:0 ТУ 6-08-290-74 с добавками марганца не более 0,6 % от общей массы. ПДК ЖКУ контролируется по содержанию подвижных фосфатов в почве, которое не должно превышать 27,2 мг/кг абсолютно сухой почвы.

Эколого- гигиеническая оценка почв населенных пунктов

Оценка опасности загрязнения почвы населенных пунктов определяется:

1) эпидемиологической значимостью загрязненной химическими веществами почвы;

2) ролью загрязненной почвы как источника вторичного загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха и при ее непосредственном контакте с человеком;

3) значимостью степени загрязнения почвы в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха.

. Необходимость учета эпидбезопасности почвы населенных пунктов обуславливается, как показали результаты наших исследований, тем, что с увеличением химической нагрузки возрастает эпидемическая опасность почвы. В загрязненной почве на фоне уменьшения истинных представителей почвенных микробоценозов (антагонистов патогенной кишечной микрофлоры) и снижения ее биологической активности отмечается увеличение положительных находок патогенных энтеробактерий и геогельминтов, которые были более устойчивы к химическому загрязнению почвы, чем представители естественных почвенных микробоценозов.

3.3. Оценка уровня эпидемической опасности почвы населенных пунктов проводится по схеме, разработанной на основе вероятностного нахождения патогенных энтеробактерий и энтеровирусов. Критерием эпидемической безопасности является отсутствие патогенных агентов в исследуемом объекте.

Оценка неблагоприятных последствий загрязнения почв при их непосредственном воздействии на организм человека важна для случаев геофагии у детей при их играх на загрязненных почвах. Такая оценка разработана по наиболее распространенному в населенных пунктах загрязняющему веществу - свинцу, содержание которого в почве, как правило, сопровождается увеличением содержания других элементов. При содержании свинца в почве игровых площадок на уровне 500 мг/кг и систематического нахождения его в почве можно ожидать изменений психоневрологического статуса у детей (Warren H.V., 1979; Dyggan M.I., Williams S., 1977; Milke 1983).

По данным изучения распределения в почве некоторых металлов, наиболее распространенных индикаторов загрязнения городов, может быть дана ориентировочная оценка опасности загрязнения атмосферного воздуха. Так при содержании свинца в почве, начиная с 250 мг/кг, в районе действующих источников загрязнения наблюдается превышение его ПДК в атмосферном воздухе (0,3 мкг/м³), при содержании меди в почве, начиная с 1500 мг/кг, наблюдается превышение ПДК меди в атмосферном воздухе (2,0 мкг/м³).

Оценка уровня химического загрязнения почв как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды городов. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (Кс), который определяется отнесением его реального содержания в почве (С) к фоновому (Сф):

Кс = С/Сф;

и суммарный показатель загрязнения (Zc). Суммарный показатель загрязнения равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов и выражен следующей формулой:

 n
Zc =  Кс;
 j=1

где n - число суммируемых элементов.

Анализ распределения геохимических показателей, получаемых в результате апробирования почв по регулярной сети, дает пространственную структуру загрязнения территорий и воздушного бассейна с наибольшим риском для здоровья населения (Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами, 1982).

Оценка опасности загрязнения почв комплексом металлов по показателю Zc, отражающему дифференциацию загрязнения воздушного бассейна городов как металлами, так и другими, наиболее распространенными ингредиентами (пыль, окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид), проводится по оценочной шкале, приведенной в табл. 4. Градации оценочной шкалы разработаны на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв. Определение химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Население химических веществ при оценке уровня загрязнения почв рекомендуется проводить методом эмиссионного анализа.

Кс - коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве (С) к фоновому (Сф):

Кс = С/Сф.

 НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВ

При оценке степени загрязнения почвы из-за чрезвычайно боль­шой трудоемкости и стоимости проводимых работ не всегда нужна сплошная съемка загрязненных почв. Целесообразнее и экономич­нее прослеживать пути воздушного и водного загрязнения почв, анализируя объединенные образцы, которые следует отбирать на ключевых участках, расположенных в секторах-радиусах вдоль пре­обладающих воздушных потоков.

Под ключевым участком понимается участок (1...10 га и бо­лее), характеризующий типичные, постоянно повторяющиеся в данном районе сочетания почвенных условий и условий рельефа, растительности и других компонентов физико-географической сре­ды. Основную часть ключевых участков следует располагать в на­правлении двух экстремальных лучей (румбов) розы ветров. При нечетко выраженной розе ветров участки должны характеризовать территорию равномерно в направлении всех румбов розы ветров Если есть основание полагать, что миграция тяжелых металлов связана с водными потоками, то направление лучей нужно согла­совывать с вектором водной миграции. Общее количество исследу­емых участков — 15... 20.

Изучение процессов загрязнения почв на ключевых участках проводится более детально, чем на остальных территориях. Оно довольно трудоемко и требует много времени. Ключевые участки размещают на обследуемой территории таким образом, чтобы они характеризовали все возможные ландшафтно-геохимические усло­вия, разнообразие генезиса, состава и сочетания почв, типичные биоценозы и, конечно, фоновые и техногенные участки.

При наблюдении за уровнем загрязнения почв тяжелыми ме­таллами большое значение имеет сравнение изменений, происхо­дящих по мере увеличения или уменьшения влияния того или иного фактора, и вызванных этими изменениями закономерных смен степени загрязнения почв различными ингредиентами в простран­стве. Наиболее четко эти закономерности можно выявить на поч-венно-геоморфологических профилях, секущих всю территорию вдоль преобладающих направлений ветра, что является ценным методом исследования сопряженных связей между распределени­ем загрязняющих веществ в почвах и средой.

Под почвенно-геоморфологическим профилем следует пони­мать заранее выбранную узкую полосу земной поверхности, на которой установлена связь степени загрязнения почв с одним или нескольким экологическими факторами. Почвенно-геоморфологи-ческие профили закладываются по векторам розы ветров. Профи-

ли не могут полностью заменить ключевые участки, особенно в тех случаях, когда изменение степени загрязнения почв обуслов­лено характером микрорельефа, связь которого с загрязнением почв наиболее наглядно проявляется на большой территории. Следова­тельно, почвенно-геоморфологические профили и ключевые участ­ки должны дополнять друг друга.

Достоверно установлено, что техногенные выбросы, загрязня­ющие почвенный покров через атмосферу, сосредоточиваются в поверхностных слоях почвы. Тяжелые металлы сорбируются, как правило, в первых 2...5 см от поверхности. Загрязнение нижних горизонтов происходит в результате обработки почвы (вспашки, культивации, боронования), а также вследствие диффузионного и конвективного переноса через трещины, ходы почвенных живот­ных и растений. Поэтому наиболее четкая картина загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами может быть получена при отборе проб почв с глубин 0... 10 и 0... 20 см на пашне и 0...2,5; 2,5...5,0; 5... 10; 10...20 и 20...40 см на целине или старой залежи.

Объединенная проба составляется, как правило, методом так называемого «конверта». Все дальнейшие операции с первичной обработкой почв аналогичны операциям, осуществляемым при контроле за загрязнением почв пестицидами. После отбора проба почвы направляется на анализ в лабораторию. К каждой пробе при­лагается талон, содержащий основные необходимые сведения о самой почве и условиях ее отбора. В сопроводительном талоне ука­зываются порядковый номер образца, число, месяц и год отбора, а также либо фактическое название, либо номер или условное обо­значение пункта, расшифрованное в рабочем журнале.

При наблюдениях за уровнем загрязнения почв тяжелыми ме­таллами в сопроводительном талоне указываются расстояния от источника загрязнения или внешней границы города, а также на­правление от источника загрязнения — азимуты по 16 направле­ниям (север, северо-северо-восток, северо-восток и т.д.), отмеча­ются показатели рельефа местности: крутизна склона, их располо­жение (северная, восточная, южная и западная); часть склона (верх­няя, средняя или нижняя треть); основные точки и линии релье­фа территории, на которой закладывается площадка; вершины, котловины, водоразделы, поймы. Кроме того, указываются глу­бина залегания грунтовых вод, определяемая по глубине колод­цев (открытых и артезианских), сельскохозяйственная культура (настоящая и предшествующая) или естественная растительность и их состояние (удовлетворительное, хорошее, неудовлетвори­тельное), а также состояние поверхности почвы (наличие или отсутствие микроповышений или микропонижений, борозд, ко­чек) и качество ее обработки. Пробы почв и сопроводительные талоны к ним сохраняются в лаборатории в течение полутора-двух лет.

Критериями при составлении перечня загрязняющих почву ве­ществ, подлежащих контролю, являются их токсичность, распро­страненность и устойчивость.

КОНТРОЛЬ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВ ПЕСТИЦИДАМИ

Пестициды включают в себя следующие вещества: инсектици­ды — для борьбы с нежелательными насекомыми, гербициды — для уничтожения сорняков, фунгициды — для борьбы с грибко­выми болезнями. Кроме того, существуют еще фумиганты и ре­пелленты (вещества, повышающие урожайность сельскохозяйствен­ных культур). Применение пестицидов способствует повышению урожая от 20 до 60 % при затратах 1... 5 % от общих издержек. Буду­чи биологически активными, они часто оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду.

В настоящее время существуют конкретные правила и методы отбора проб почв для определения микроколичества пестицидов и гербицидов, разработанные Институтом экспериментальной ме­теорологии (ИЭМ) Росгидромета. В соответствии с этими прави­лами наблюдения и контроль за загрязнением почв пестицидами и гербицидами включают в себя несколько важных моментов, на которые следует обратить внимание.

При подготовке к наблюдениям и контролю за загрязнением почв в полевых условиях, как правило, изучается имеющийся ма­териал о физико-географических условиях объекта исследования, осуществляется детальное ознакомление с информацией о дли­тельности применения пестицидов в хозяйствах изучаемого объек­та, выявляются так называемые выборочные хозяйства с наиболее интенсивным (по объему) применением пестицидов в течение по­следних 5... 7 лет, анализируются материалы об урожайности сель­скохозяйственных культур и т. д

Исследование загрязнения почв пестицидами проводится на постоянных и временных пунктах наблюдения. Постоянные пунк­ты создаются в различных хозяйствах района обследований не ме­нее чем на 5-летний период. Число постоянных пунктов зависит от числа и размеров хозяйств. Кроме выборочных хозяйств, постоян­ные пункты создаются на территориях молокозаводов, мясоком­бинатов, элеваторов, плодоовощных баз, птицеферм, рыбхозов и лесхозов и т.д. Для оценки фонового загрязнения почв пестицида­ми выбираются участки, удаленные от сельскохозяйственного и промышленного производства, находящиеся в «буферной зоне» заповедников. На временных пунктах наблюдение и контроль за загрязнением почв пестицидами осуществляются в течение одного вегетационного периода или года.

Как правило, в каждом хозяйстве обследуются 8... 10 полей под основными культурами. В каждом крае и области ежегодно нужно

обследовать несколько хозяйств, равномерно распределенных по территории (не менее 2). Для оценки загрязнения инсектицидами, гербицидами, фунгицидами и другими пестицидами почвы отби­раются 2 раза в год: весной после сева и осенью после уборки урожая. При установлении многолетней динамики остаточных ко­личеств пестицидов в почвах или же миграции их в системе поч­ва—растения наблюдения проводятся не менее 6 раз в год (фоно­вые — перед посевом, 2...4 раза во время вегетации культур и 1... 2 раза в период уборки урожая).

Для оценки площадного загрязнения почв пестицидами обычно составляется исходная проба почвы, в которую входят 25... 30 проб (выемок), отобранных в поле по диагонали тростевым почвенным буром, который погружается в почву на глубину пахотного слоя (О... 20 см). Почва, попавшая в пробу из подпахотного слоя, удаляет­ся. Масса почвы, отобранной тростевым буром, составляет 15... 20 г. Отбор проб почвы можно производить лопатой. Если наблюдения за загрязнением почвы пестицидами производятся в садах, то каж­дая проба отбирается на расстоянии 1 м от ствола дерева. Пробы-выемки, из которых составляется исходная проба, должны быть близки между собой по окраске, структуре, механическому со­ставу и т.д.

В целях изучения вертикальной миграции пестицидов, как пра­вило, закладываются почвенные разрезы, размеры (глубина) ко­торых зависят от мощности почв. Почвенные разрезы представля­ют собой глубокие шурфы, пересекающие всю серию почвенных горизонтов и вскрывающие верхнюю часть подпочвы, т.е. неиз­менные или слабо измененные материнские породы.

В выбранном на поверхности земли месте очерчивают форму шурфа — продолговатый четырехугольник со сторонами при­мерно 0,8

Перед взятием проб почвы производится краткое описание места расположения разреза и почвенных горизонтов (влажность, цвет, окраска, механический состав, структура, сложение, новообразо­вания, включения, развитие корневых систем, следы деятельнос­ти животных, мерзлота). Пробы почвы берутся на «лицевой» сто­роне начиная с нижних горизонтов. С каждого генетического гори­зонта почвы берется один образец толщиной 10 см.

Площади поля, загрязнение которого характеризует одна ис­ходная проба почвы, для разных категорий местности и почвен­ных условий неодинаковы.

Отобранные тем или иным способом пробы-выемки ссыпаются на крафт-бумагу, затем тщательно перемешиваются и квартуются 3 — 4 раза. После квартования почва тщательно перемешивается и

делится на 6...9 частей, из центров которых берется примерно одинаковое количество почвы и насыпается в полотняный мешо­чек или на крафт-бумагу. Масса полученного исходного образца почв должна составлять 400... 500 г. Образец снабжается этикеткой и регистрируется в полевом журнале, в котором записываются сле­дующие данные: порядковый номер образца, место отбора, рель­еф, вид сельскохозяйственного угодья, площадь поля, дата отбо­ра, кто отбирал.

Исходные пробы почв должны анализироваться в естественно-влажном состоянии. Если по каким-либо причинам произвести анализ в течение одного дня не представляется возможным, то пробы высушиваются до воздушно-сухого состояния в защищен­ных от солнца местах. В лаборатории из воздушно-сухого образца методом квартования берется средняя проба массой 0,2 кг. Из нее удаляются корни, камни, инородные включения, затем она рас­тирается в фарфоровой ступке и просеивается через сито с отвер­стиями диаметром 0,5 мм, после чего из нее берут навески по 10...50 г для химического анализа.

КОНТРОЛЬ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВ ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Перед выполнением полевой программы наблюдений за уров­нем загрязнения почв в природных и сельскохозяйственных ланд­шафтах необходимо провести планирование работ, т. е. определить примерное количество точек отбора почв, которые дадут основ­ной физический материал, составить схему их территориального размещения, наметить полевые маршруты или последовательность обработки площадей, установить календарные сроки исполнения задания. Помимо этого следует проверить наличие и качество то­пографического материала, а также тематических карт (почвен­ных, геоботанических, геологических, геохимических и др.). Кро­ме того, необходимо собрать сведения об источниках загрязнения почв на территории (расположение, используемое сырье, объем производства, отходы), а также установить связь с учреждениями, которые заинтересованы в предполагаемых обследованиях.

Наблюдения за уровнем загрязнения почв тяжелыми металла­ми в городах и на окружающей территории носят характер экспе­диционных работ и поэтому включают в себя все мероприятия по подготовке к ним. Время проведения экспедиционных работ и от­бора почв не имеет принципиального значения. Однако удобнее всего сбор материалов проводить в сухое время года, в период _| уборки урожая основных сельскохозяйственных культур, т. е. летом и в начале осени. При развернутых стационарных наблюдениях от­бор проб производится независимо от времени экспедиционных работ. Повторные наблюдения за уровнем загрязнения почв тяже-

лыми металлами ранее обследованных территорий осуществляют­ся через 5... 10 лет.

При выборе участков наблюдения на территориях, используе­мых в сельском хозяйстве, исходным рабочим документом служит топографическая основа (карта) определенного масштаба (обыч­но 1:10 000). Контуры (схема) города (рабочего поселка) или про­мышленного комплекса размещаются, как правило, в центре пла­на местности, который переснимается с топографической основы. Из геометрического центра (город, промышленный комплекс, за­вод и т.д.) с помощью циркуля наносятся окружности на рассто­яниях 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 20; 30 и 50 км, т.е. обозна­чается зона возможного загрязнения почв, которая определяется скоростью и частотой ветров данного румба (розой ветров), харак­тером выбросов в атмосферу (плотностью вещества, дисперсно­стью частиц), высотой труб, рельефом территории, растительно­стью и т. д. Значительное количество тонкодисперсных аэрозолей и газов, содержащих тяжелые металлы, остается в атмосфере, пере­носится на большие расстояния и поступает в глобальный круго­ворот на планете.

На подготовленный таким образом план местности наносятся контуры многолетней розы ветров по 8... 16 румбам. Самый боль­шой вектор, соответствующий наибольшей повторяемости вет­ров, откладывается в подветренную сторону. Его длина составля­ет 25...30 см, т.е. 25...30 км. Таким образом, в контур, образован­ный розой ветров, схематически включается территория наиболь­шей загрязненности тяжелыми металлами. Затем в направлении радиусов строятся секторы шириной 200...300 м вблизи источни­ков загрязнения с постепенным расширением до 1... 3 км. В местах пересечения осей секторов с окружностями располагаются ключе­вые участки, а на них — сеть опорных разрезов, пункты и площад­ки взятия проб.

Для более полного понимания взаимосвязи между почвами, при­родными и хозяйственными условиями района проводится пред­варительное рекогносцировочное (разведочное) обследование мест­ности. Во время рекогносцировки проверяются и закрепляются све­дения, взятые из различных источников, формируются личные воззрения и закрепляются в памяти важные особенности объекта предстоящих обследований. Рекогносцировочные обследования про­водятся маршрутным путем и зависят от природной сложности территории, степени ее изученности, площади и масштаба обсле­дований. При детальных обследованиях загрязнения почв вокруг единичного источника бывает достаточно 1 — 2 раза пересечь учас­ток. При обследовании больших площадей (сельскохозяйственных полей, местности вокруг городов и т.д.) требуются значительные усилия и время, чтобы обойти всю местность, пересекая ее по главным географическим элементам.

В результате рекогносцировки выявляются основные ландшафт­ные особенности территории, общие закономерности пространствен­ных изменений почвенного покрова, главные формы почвообразо­вания и др. Одновременно проводится ознакомление с местным фон­довым материалом, собираются сведения о климате и микроклима­те, погодных условиях последних лет, заболеваниях людей, вызы­ваемых повышенным содержанием вредных веществ в экосистеме.

После отбора нескольких проб почвы составляется объединен­ная проба, после чего она направляется в лабораторию вместе с сопроводительным талоном.

КОНТРОЛЬ ЗА РАДИОАКТИВНЫМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВ

Радиоактивные выпадения из атмосферы, попавшие на поверх­ность почвы, задерживаются в ней. Радионуклиды с большим пе­риодом полураспада накапливаются в поверхностном слое почвы. Это позволяет определять суммарное значение выпадений за про­должительный период времени. Исследование вертикального рас­пределения радионуклидов по профилю почвы позволяет не толь­ко правильно определить содержание радиоактивных веществ в почве, но и оценить мощность дозы, вызванную гамма-излучени­ем того или иного радионуклида, определить скорость миграции радионуклидов в почве, выявить низкие уровни промышленного загрязнения на фоне глобального или «свежие» радиоактивные выпадения на фоне «старого» загрязнения, а также количество радионуклидов в почве.

Для контроля за радиоактивным загрязнением почв применя­ется метод отбора проб почв с последующим их гамма-спектро­метрическим анализом в лабораторных условиях. Кроме того, в полевых условиях может быть также использован метод непосред­ственного гамма-спектрометрического анализа гамма-излучения, испускаемого почвой, с помощью портативного гамма-спектрометра (экспресс-анализа с помощью приборов «Белла» и СРП-88).

Для того чтобы результаты измерения могли быть распростране­ны на всю исследуемую территорию, а не характеризовать только место отбора пробы, места отбора проб должны быть представи­тельными. Представительность отобранной пробы может быть обес­печена в том случае, если поверхность почвы в месте отбора не подвергается смыву во время ливней или паводковыми водами, а также не может быть смещена сильными ветрами в результате эро­зии. В месте отбора проб не должно также быть наносов почвы. Отбор проб следует проводить на открытых горизонтальных участках с нена­рушенной структурой, при этом необходимо следить, чтобы на эти участки не могла попасть почва, смываемая с соседнего участка.

В результате миграции радионуклиды проникают в глубь поч­вы. Скорость такого проникновения зависит от состояния поверхности почвы и ее влажности. Глубина проникновения на легких почвах для глобального цезия-137 может достигать 50 см, а для стронция-90 — 100 см. Однако основное количество радионукли­дов сосредоточено в верхнем 10-сантиметровом слое почвы, по­этому необходимо наиболее тщательно проводить исследование вертикального распределения загрязнения в этом верхнем слое почвы.

В зависимости от величины загрязнения отбор проб проводится или в случае отсутствия заметного вклада мощности дозы гамма-излу­чения от выпавшего загрязнения, или в случае, когда мощность дозы на поверхности почвы обусловлена выпавшим загрязнением.

В первом случае используют специальные пробоотборники ци­линдрической формы диаметром 26 см. Для исследования верти­кального распределения загрязнения отобранный монолит поч­вы делят на слои. Толщина первых четырех слоев должна состав­лять 0,5 см, следующих четырех слоев — 1 см и последующих двух слоев — 2 см.

Поскольку загрязняющие радионуклиды могут попасть в почву и на глубину более 10 см, для исследования их вертикального рас­пределения используется пробоотборник, позволяющий проводить отбор почвы на глубине 40...50 см и на пахотных участках. Пло­щадь пробоотборника 100 см², высота 70 см. Пробоотборник имеет уменьшенный диаметр по сравнению с указанным выше. Это объяс­няется тем, что на пахотных почвах и глубинах более 10 см изме­нение содержания радионуклидов в почве с глубиной значительно меньше, чем в поверхностном слое почвы. В связи с этим можно проводить исследование более толстых слоев, а следовательно, лунки для отбора пробы могут быть меньшего диаметра. Кроме того, уменьшение диаметра пробоотборника позволяет исключить попадание почвы из верхних слоев в нижние.

После забивания пробоотборника в почву его выкапывают, раз­бирают на две половинки, а отобранную пробу делят на куски высотой 5 см. Пробы упаковывают в полиэтиленовые мешки и за­ворачивают в крафт-бумагу, снабжая этикетками с подробным опи­санием места отбора пробы и состояния поверхности почвы.

Содержание тяжелых металлов в почве

В почвах тяжелые металлы содержатся в водорастворимой, ионообменной и непрочно адсорбированной формах. Водорастворимые формы, как правило, представлены хлоридами, нитратами, сульфатами и органическим комплексными соединениями. Кроме того, ионы тяжелых металлов могут быть связаны с минералами как часть кристаллической решетки. Источники. Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. Не металлургическое производство, а именно процесс сжигания угля является главным источником поступления в биосферу многих металлов. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых топок. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях. Техногенное поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгона металлов и пылевидных частиц) и в составе сточных вод. Металлы сравнительно быстро накапливаются в почве и крайне медленно из нее выводятся: период полуудаления цинка - до 500 лет, кадмия - до 1100 лет, меди - до 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет. Существенный источник загрязнения почвы металлами - применение удобрений из шламов, полученных из промышленных и канализационных очистных сооружений. В выбросах металлургических производств тяжелые металлы находятся, в основном, в нерастворимой форме. По мере удаления от источника загрязнения наиболее крупные частицы оседают, доля растворимых соединений металлов увеличивается, и устанавливаются соотношения между растворимой и нерастворимыми формами.. В итоге выбросы промышленных предприятий в атмосферу, сбросы сточных вод создают предпосылки для поступления тяжелых металлов в почву, подземные воды и открытые водоемы, в растения, донные отложения и животных. Максимальной способностью концентрировать тяжелые металлы обладают взвешенные вещества и донные отложения, затем планктон, бентос и рыбы.