Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ИМЕНИ ГУМАРБЕКА ДАУКЕЕВА
Кафедра инженерной экологии и безопасности труда
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ЗЕМЕЛЬНЫЕ И ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов, обучающихся по образовательной программе
7М11201 – «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды»
Алматы 2022
2 2
СОСТАВИТЕЛЬ: Ф.Р. Жандаулетова. Экологическое воздействие промышленности на земельные и водные ресурсы. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ для магистрантов, обучающихся по образовательной программе 7М11201 – «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды». – Алматы: НАО АУЭС им. Г. Даукеева, 2022. – 39 с.
В представленной работе содержатся методические указания и варианты заданий для выполнения расчетно-графических работ по дисциплине
«Экологическое воздействие промышленности на земельные и водные ресурсы».
Ил. 2, табл. 24, библиогр. – 14 назв.
Рецензент: к.т.н., доцент каф. «ЭЭС» Михалкова Е.Г.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи имени Гумарбека Даукеева»
на 2022 г.
©НАО «Алматинский университет энергетики и связи имени Гумарбека Даукеева», 2022 г.
3
Введение
Одна из центральных проблем, изучаемых современной наукой, – проблема загрязнения окружающей среды, способные вызвать отрицательные последствия. По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека.
В результате человечество вынуждено решать чрезвычайно сложную задачу: как при эффективном использовании природных ресурсов нанести наименьший вред природе, а также жизни и деятельности населения.
Современные промышленные предприятия представляют собой сложный комплекс стационарных устройств и технологических процессов и являются не только средствами энергообеспечения, транспортировки и др., но и составной частью окружающей среды. Строительство и функционирование энергетических предприятий, дорог и транспортных предприятий, эксплуатация средств неизбежно связаны с возникновением и решением экологических проблем и влияют на состояние окружающей среды. При плохой организации электрооборудование, транспорт могут оказать вредное воздействие на многие ценные природные ресурсы, водный бассейн и ландшафты, создавать помехи во взаимодействии компонентов окружающей среды.
В выбросах в атмосферу, твердых отходах и сточных водах наблюдаются все более опасные вещества на различных объектах систем энергообеспечения, транспорта и по выпуску продукции. Самыми крупными потребителями воды являются теплоэнергетические, текстильные, пищевые, железнодорожный транспорт и др.
На различных промышленных предприятиях в результате технологических процессов производства: обмывки, очистки и промывки деталей и узлов от смазки и грязи в моечных и выборочных установках, печатания и крашения тканей и шерсти и других процессов образуются производственные сточные воды со всевозможными ингредиентами:
антисептиками, смолами, маслами, фенолами и другими примесями, большая часть которых сбрасывается в поверхностные водные объекты, ухудшая экологическую обстановку. Проблема борьбы с загрязнением водоемов решается путем строительства на промышленных предприятиях очистных сооружений и создания оборотных систем водоснабжения.
Основными целями и задачами данных методических указаний являются расширение возможностей для самостоятельной работы студентов, закрепление теоретических знаний, полученных на лекциях и практических занятиях, развитие творческого и логического мышления студентов.
Методические указания состоят из трех расчетно-графических работ, которые включают в себя как теоретические вопросы, так и расчет задач по курсу «Экологическое воздействие промышленности на земельные и водные ресурсы».
4
1 Расчетно-графическая работа № 1. Оценка влияния сточных вод на качество воды в реке и определение уровня загрязнения реки
1.1 Цель и задачи расчетно-графической работы
Целью расчетно-графической работы является развитие самостоятельности в решении задач по степени загрязнения воды в реке сточными водами, а также развитию навыков работы с технической литературой.
Расчетно-графическая работа представляет собой типовой расчет, основными задачами которого являются определение необходимой степени очистки сточных вод, оценки влияния сточных вод, сбрасываемых в реку на качество воды в ней; расчет показателей, превышающих ПДК, индекса загрязнения воды и категории загрязнения воды в реке с целью охраны и рационального использования водных ресурсов.
1.2 Объем и содержание расчетно-графической работы
Пояснительная записка должна иметь титульный лист, введение, необходимый текстовой и цифровой информативный материал, список литературы и содержание. Пояснительная записка расчетно-графической работы – в объеме 10–15 страниц в соответствии с [1].
Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы строго индивидуальные. Исходные данные для выполнения РГР № 1 представлены в таблице 1.1. Вариант задания назначает преподаватель индивидуально для каждого студента.
Таблица 1.1 – Выбор варианта исходных данных
№ Варианты 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Характеристики СВ предприятия:
1 Суточный расход воды – q, мг3/с
8 9 11 12 13 14 15 5 6 7
2 Концентрация взвешенных веществ СВЗВСТ,
мг/л
270 280 290 300 310 320 330 240 250 260
3 Время протека- ния воды от сбора до рас-четного створа – Т, сут
3 4 5 6 5 4 5 4 5 4
4 Полная биохим.
потребность сточной воды в кислороде – LCT,
мг/л
160 170 180 190 200 180 210 190 170 180
5 Продолжение таблицы 1.1
5 Концентрация кислоты – Ск,
мг-экв/л
110 120 130 140 130 140 120 130 150 140
6 Температура СВ – tСВ, °С
24 26 27 28 27 27 26 25 27 26 7 Содержание
ВВ – в СВ предприятия (таблица 2.1 –
числитель), мг/л
Рту- ть
Се- лен
Сви- нец
Кад- мий
Нит- раты
Бен- зол
Ам- миак
Фе- нол
Ци- нк
Фтор
8 Расход воды – Q, мг3/с
180 190 200 210 210 220 180 190 190 200 Характеристики речной воды – приемника СВ:
9 Коэффициент смешения –
0,7 0,7 0,6 0,7 0,8 0,8 0,7 0,6 0,8 0,6 10 Концентрация
взвешенных частиц до сбро- са СВ – Свзвст, мг/л
10 11 11 12 12 14 10 11 11 12
11 Биологическая потребность речной воды в кислороде –
СБПК, мг/л
2,1 2,2 2,3 2,6 2,4 2,5 2,1 2,2 2,2 2,3
12 Содержание растворенного кислорода в речной воде до сброса СВ – Cв, мг/л
7,1 7,3 7,4 7,4 7,5 7,1 7,2 7,5 7,3 7,6
13 Кислотность –
рН, мг/л 7,71 7,73 7,74 7,75 7,76 7,73 7,74 7,78 7,5 7,4 14 Щелочность –
B, мг/л
5 5 5 5 6 6 4 5 4 7
15 .Максимальная температура в наиболее теплый месяц до спуска СВ –
tBmax, °С
22 24 24 23 22 21 22 23 24 25
16 Содержание ВВ в речной воде до спуска СВ
800 850 900 950 790 1000 1100 970 890 1200
6 Продолжение таблицы 1.1
№ Варианты 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Характеристики СВ предприятия:
1 Суточный расход воды – q, мг3/с
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2 Концентрация
взвешенных веществ СВЗВСТ,
мг/л
340 350 360 370 380 390 400 410 420 430
3 Время протека- ния воды от сбора до рас- четного створа – Т, сут
4 5 6 5 4 3 6 5 4 3
4 Полная биохи- мическая пот- ребность сточ- ной воды в кислороде – LCT,
мг/л
210 200 190 180 170 220 230 240 300 320
5 Концентрация кислоты – Ск,
мг-экв/л
150 140 120 150 140 120 150 140 130 120
6 Температура СВ
– tСВ, °С
28 27 26 25 28 25 27 28 25 27 7 Содержание ВВ
– в СВ пред- приятия табл.
2.1 –
числитель), мг/л Кад - мий
Сви- нец Се-
лен Рту- ть Ам-
миак Ци-
нк Нит- раты Фто
р Бен- зол Фе-
нол
8 Расход воды – Q, мг3/с
210 200 190 180 220 230 200 190 180 210 Характеристики речной воды - приемника СВ:
9 Коэффициент смешения –
0,8 0,6 0,7 0,8 0,7 0,6 0,8 0,7 0,6 0,8 10 Концентрация
взвешенных частиц до сбро- са СВ – Свзвст, мг/л
13 14 15 16 12 13 14 12 10 11
11 Биологическая потребность речной воды в кислороде –
СБПК, мг/л
2,6 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,6 2,5 2,4 2,3
12 Содер-е раствор 7,5 7,4 7,2 7,3 7,3 7,4 7,5 7,4 7,3 7,5
7
кислорода в реч воде до сброса СВ – Cв, мг/л
Продолжение таблицы 1.1
13 Кислотность – рН, мг/л
7,75 7,74 7,73 7,76 7,77 7,78 7,75 7,74 7,73 7,8 14 Щелочность –
B, мг/л
6 5 4 5 6 7 6 5 4 6
15 Максимальная температура в наиболее теплый месяц до спуска СВ –
tBmax, °С
25 24 23 22 21 25 24 23 22 21
16 Содержание ВВ в речной воде до спуска СВ, мг/л
840 860 880 900 920 940 1000 960 890 1100
1.3 Задание к расчетно-графической работе
В расчетно-графической работе в соответствии с выданным вариантом исходных данных (таблица 1.1) необходимо решить задачи:
1. Определить необходимую степень очистки сточных вод.
2. Оценить влияние сточных вод, сбрасываемых в реку, на качество воды в ней и оценить уровень загрязнения реки.
3. Выявить показатели, превышающие ПДК.
4. Рассчитать индекс загрязнения воды (ИЗВ) реки и определить класс качества воды на каждой станции;
5. Определить категорию загрязнения воды в реке на разных станциях по различным показателям (с использованием классификации ГОСТ 17.1.2.04–77)
1.4 Методические указания к выполнению работы
1.4.1 Основные сведения о сточных водах и требования к качеству воды Правильный учет самоочищающейся способности водоема позволяет экономично и обосновано запроектировать очистные сооружения, на которых сточная вода очищается до требуемой степени.
Расчет необходимой степени очистки сточных вод, спускаемых в водоем, проводится по следующим показателям: по количеству взвешенных веществ, потреблению растворенного кислорода, допустимой величине БПК смеси речных и сточных вод, изменению величины активной реакции воды водоема, а также по предельно допустимым концентрациям токсичных примесей и других вредных веществ.
8
В Казахстане принята система нормирования качества воды на основе предельно-допустимых концентраций вредных загрязнений, которые не оказывают вредного действия на организм человека и состояние водоема в целом. Исходя из ПДК, назначают комплекс технологических и санитарно- технических мероприятий для предупреждения загрязнения водоема при проектировании и реконструкции промышленных предприятий, а также рассчитываются и устанавливаются нормативы предельно-допустимых стоков (ПДС), которые при поступлении в водоемы не создают уровень загрязнения превышающий ПДК.
Приемниками сточных вод в основном служат водоемы. Сточные воды перед сбросом необходимо частично или полностью очистить. Как известно, в воде водоема содержится определенный запас кислорода, который может быть частично использован для окисления органического вещества, поступающего в водоем совместно со сточной водой. Водоем, таким образом, обладает некоторой самоочищающейся способностью, то есть в нем под воздействием микроорганизмов-минерализаторов могут окисляться органические вещества, но при этом содержание растворенного кислорода в воде будет падать.
Следовательно, степень очистки сточных вод на очистных сооружениях перед сбросом их в водоем можно снизить.
Условия спуска сточных вод в водоемы в Республике Казахстан строго регламентированы «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» и «Правилами санитарной охраны прибрежных районов морей». Все водоемы делятся на использование для питьевого и культурно- бытового назначения и использование в рыбохозяйственных целях.
Требования к воде различного назначения приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Общие требования к составу и свойствам воды
Состав и свойства воды
Вид пользования
Хозяйственно-питьевое Культурно-бытовое Взвешенные
вещества
Содержание взвешенных веществ, мг/л, не должно увеличиваться больше, чем на:
0,25 0,75
Для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных минеральных веществ, допускается увеличение содержания взвешенных веществ в воде до 5%. Взвешенные вещества со скоростью выпадения более 0,4 мм/с в проточных водоемах и более 0,2 мм/с в водохранилищах к спуску запрещаются.
Плавающие
примеси На поверхности водоема не должны обнаруживаться плавающие пленки, пятна минеральных масел и скопления других примесей.
Запахи Вода не должна иметь запахи и привкусы интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые:
непосредственно или при последующем хлорировании
Непосредственно
Вода не должна сообщать посторонних запахов и привкусов мясу и рыбе
Окраска Не должна обнаруживаться.
9
Температура Летняя температура воды после спуска сточных вод не должна повышаться более, чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет.
Продолжение таблицы 1.2
Реакция рН Не должна выходить за пределы 6,5 8,5 Минеральный
состав
В сухом виде не должен превышать 1000 мг/л, в том числе хлоридов 350 мг/л и сульфатов 500 мг/л.
Нормируется по
приведенному выше показателю
«Привкусы»
Биохимическая потребность
Полная потребность воды в кислороде при 20°С не должна превышать, мг/л:
3 6
Возбудители заболеваний
Вода не должна содержать возбудителей заболеваний. Сточные воды, содержащие возбудителей, подвергаются обеззараживанию после соответствующей очистки.
Ядовитые вещества Не должны содержаться в концентрациях, которые могут прямо или косвенно вредно действовать на организм и здоровье населения.
Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, в связи с чем их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПД), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие каждого вещества (см. таблицу 1.3).
Таблица 1.3 – Предельно допустимые концентрации вредных веществ
Вещество Норматив, мг/л Вещество Норматив, мг/л По санитарно-токсикологическому
лимитирующему показателю вредности
По санитарно-токсикологическому лимитирующему показателю вредности
Анилин 0,1 Аммиак (по азоту) 2,0
Бензол 0,5 Кадмий 0,01
Бериллий 0,0002 Капролактан 1,0
Ванадий 0,1 Медь 0,1
Вольфрам 0,1 Никель 0,1
ДДТ (дуст) 0,1 Сульфиды Отсутствие
Молибден 0,5 Титан 0,1
Мышьяк 0,05 Хлорактивный Отсутствие
Нафтол 0,4 Цинк 1,0
Нитраты (по азоту) 10,0 По органолептическому лимитирующему показателю вредности
Роданиды 0,1 Барий 4,0
Ртуть 0,005 Бензин 0,1
Свинец 0,1 Железо 0,5
Селен 0,001 Керосин 0,1
10 Продолжение таблицы 1.3
Для водоемов рыбохозяйственного назначения наряду с указанными, используют еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный (см.
таблицу 1.4).
Оптимальная температура воды, идущей для питья, должна быть не выше 11°C и не ниже 7°С.
Вода с высокой температурой содержит в себе мало растворимых газов, поэтому она плохо утоляет жажду и неприятна на вкус. Температура сточных вод по нормам СНиП 2.04.03-85 должна быть не менее 6°C и не более 30°C, так как она влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, ведущих биологический процесс очистки.
При температуре ниже 6°C биологическая очистка практически прекращается.
Таблица 1.4 - Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов
Стронций 2,0 Нефть многосернис. 0,1
Сурьма 0,05 Нефть прочая 0,3
Теллур 0,01 Пикриновая
кислота
0,5
Фтор (в соединениях) 1,5 сероуглерод 1,0
Хлорбензол 0,02 Фенол 0,001
Четыреххлористый 0,3 Хром(Сr+6) 0,1
Хром(Сr+3) 0,5
Вещество ПДК, мг/л
Аммиак 0,1
Аммония соли 5,0
Кадмий 0,005
Кобальт 0,01
Магний 50,0
Медь 0,01
Мышьяк 0,05
Никель 0,01
Нефть и нефтепродукты в растворенном состоянии
0,05
Свинец 0,1
Сероуглерод 1,0
Фенолы 0,001
Хлор свободный Отсутствие
Цианиды 0,05
11
Запах и вкус воды зависит от температуры растворенных в воде газов и от химического состава примесей. Интенсивность запаха и привкуса определяют по пятибалльной системе (см. таблицу 1.5).
Таблица 1.5 – Оценка интенсивности запаха в баллах
Интенсивность запаха Балл Никакого: отсутствие ощутимого запаха 0 Очень слабый: обнаруживается опытным
исследователем
1 Слабый: не привлекает внимания потребителя 2 Заметный: легко обнаруживается, вода расценивается
как некачественная
3 Отчетливый: обращает на себя внимание, делает воду
непригодной для питья
4 Очень сильный: запах настолько сильный, что делает
воду непригодной для питья
5
Показатели,обеспечивающие благоприятные органолептические свойства воды, включают вкус и привкус. Различают четыре вида вкуса:
соленый, горький, сладкий и кислый. Остальные виды вкусовых ощущений называют привкусами. Интенсивность вкуса и привкуса определяют по пятибалльной системе так же, как и запах. Вкус и запах воды могут изменяться под влиянием поступающих в водоем сточных вод. Например, фенол, содержащийся в стоках, придает воде вкус и запах карболки.
Природные воды часто бывают мутными из-за присутствия в них взвешенных частиц глины, песка, ила, органических взвесей. Сточные воды могут усилить мутность воды. Поэтому определяют прозрачность воды. Чистая вода, взятая в малом объеме, бесцветна. Иные оттенки свидетельствуют о наличии в воде различных растворенных и взвешенных примесей. Причиной, обуславливающей изменение воды, могут быть коллоидные соединения железа, взвешенные и окрашенные вещества отходов производства, массовое развитие водорослей.
Поступая в водоемы, вредные вещества могут накапливаться, и их концентрация, постоянно возрастая, может достигнуть критических значений.
Поэтому важную роль играет самоочищение воды водоемов. Если бы не эта помощь природы, то несмотря на все применяемые меры кумулятивная способность вредных веществ давно привела бы к гибели водоемов.
1.4.2 Классификация сточных вод
Сточные воды представляют собой сложные гетерогенные смеси, содержащие примеси органического и минерального происхождения, которые находятся в нерастворенном, коллоидном и растворенном состоянии. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, по своему составу могут быть разделены на три вида:
12
1) производственные – использованные в технологическом процессе производства и содержащие всевозможные загрязнения или получающиеся при добыче полезных ископаемых (угля, нефти, руд и т.д.);
2) бытовые – от санитарных узлов производственных и непроизводственных корпусов и зданий, а также от душевых установок, имеющихся на территории промышленных предприятий. В них в основном содержится органические вещества, бактерии, микроорганизмы;
3) атмосферные – дождевые и от таяния снега. Талые воды поступают с полей, как правило, с высокой концентрацией ядохимикатов и минеральных удобрений.
Производственные сточные воды делятся на две основные категории:
загрязненные и незагрязненные (условно чистые) т.е. те, которые после очистки можно использовать в оборотном водоснабжении. Уровень технологии, составной частью которого является эффективность использования воды, оценивается такими показателями, как количество оборотной воды, коэффициент использования и процент потерь. Для каждого промышленного предприятия составляется баланс воды, включающий расходы и различные виды потерь, сбросы и добавление компенсирующих расходов воды на систему.
Загрязненные производственные сточные воды содержат различные примеси и подразделяются на четыре группы:
1) загрязненные преимущественно минеральными примесями (предприятия металлургической, машиностроительной, строительных изделий и материалов и др.);
2) загрязненные преимущественно органическими примесями (предприятия мясной, рыбной, молочной, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической; заводы по производству пластмасс, каучука и др.);
3) загрязненные минеральными и органическими примесями (предприятия нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, легкой, текстильной, фармацевтической промышленности; заводы по производству консервов и др.);
4) тепловое загрязнение сточных вод (предприятия энергетики и металлургии).
На предприятии транспорта и коммуникации, к примеру, существуют все эти четыре группы загрязнении. По степени агрессивности эти воды разделяют на слабоагрессивные (слабокислотные с рН = 6...6,5 и слабощелочные с рН = 8...9), сильноагрессивные (сильнокислотные с рН < 6 и сильнощелочные с рН >
9) и неагрессивные (с рН = 6,5...8).
Состав производственных сточных вод колеблется в значительных пределах, что вызывает необходимость тщательного обоснования выбора надежного и эффективного метода очистки, в каждом конкретном случае.
13
n = ,
1.5 Методические указания к решению задачи
При определении возможности спуска сточных вод проектируемого предприятия в водоем, прежде всего, рассчитывают степень разбавления сточных вод речной водой. Разбавления сточных вод – процесс снижения концентраций загрязняющих веществ в водотоках и водоемах, протекающий вследствие перемешивания сточных вод с природными водами. Интенсивность процесса разбавления качественно характеризуется степенью разбавления, которая определяется по формуле
γ ∙Q + q
(1.1) q
где n – степень разбавления сточных вод водой реки;
Q – расход реки, м3/с;
q – расчетный расход сточных вод, м3/ с; – коэффициент смешения.
Коэффициент смешения всегда меньше единицы. Так как влияние сточных вод оценивается у ближайшего пункта водопользования, у этого пункта и надо определять степень разбавления. Расход воды реки является геометрической характеристикой. Он определяется опытным путем соответствующими гидрогеологическими организациями. Поскольку реки имеют неодинаковый сток, как по годам, так и в течение года, то для расчетов берут наихудшие условия, т.е. наименьший среднемесячный расход при 95%- ной обеспеченности. При 95%-ной обеспеченности годового стока, маловодные годы на реке случаются один раз в 20 лет.
При проектировании, среднемесячный расход реки и коэффициент смещения берут из данных гидрометрической службы, а расход сточных вод определяется расчетным путем или по аналогии с действующим предприятием подобного профиля. После определения степени разбавления сточных вод нужно рассмотреть вопрос возможного ухудшения качества воды в реке или в другом водоеме в результате сброса туда сточных вод.
Нормативные показатели качества воды зависят от наличия взвешенных веществ, плавающих веществ, привкуса, окраски, температуры, значения рН, минерального состава, растворенного кислорода, БПК, возбудителей заболеваний, ядовитых и вредных веществ.
При расчете учесть условие, что в реку сбрасываются сточные воды, пробы которых отобраны в трех точках: станция 1 – в 100 м выше источника загрязнения; станция 2 – в месте поступления сточных вод; станция 3 – в 100 м ниже источника загрязнения, результаты анализов проб воды приведены в таблицах 1.6 и 1.7.
14
Таблица 1.6 – Результаты анализа проб воды (Отбор 1)
№п/п Ингредиенты Ед. изм. ПДКрх Результаты анализа Ст. 1 Ст.2 Ст. 3
1. ХПК мгО2/дм3 - 16,5 20 18
2. БПК5 мгО2/дм3 - 2 5 3
3. Кислород растворенный
мг/дм3 не менее 6 8,35 6 6,5
4. Аммоний ион мг/дм3 0.5 0,4 1 0,55
5. Нитриты мг/дм3 0.08 0.034 0,06 0,05
6. Нитраты мг/дм3 40 < 0,1 < 0,1 < 0,1
7. Хлориды мг/дм3 300 21,3 315 200
8. Сульфаты мг/дм3 100 109 109 109
Продолжение таблицы 1.6
9. Фосфат ион мг/дм3 0,2 0,105 0,5 0,2
10. Нефтепродукты мг/дм3 0,05 0,02 0,02 0,02
11. Сероводород мг/дм3 0,005 < 0,002 < 0,002 < 0,002
12. Гидрокарбонаты мг/дм3 - 302 300 301
13. Жёсткость °ж - 17,2 17,5 17,4
14. Кальций мг/дм3 180 267 265 268
Таблица 1.7 – Результаты анализа проб воды (Отбор 2)
№п/п Ингредиенты Ед. изм. ПДКрх Результаты анализа Ст. 1 Ст.2 Ст. 3
1. ХПК мгО2/дм3 - 16,5 25 20
2. БПК5 мгО2/дм3 - 2 5 4
3. Кислород растворенный
мг/дм3 не менее 6 8,35 5 6
4. Аммоний ион мг/дм3 0,5 0,4 0,38 0,45
5. Нитриты мг/дм3 0,08 0,034 0,030 0,036
6. Нитраты мг/дм3 40 < 0,1 < 0,1 < 0,1
7. Хлориды мг/дм3 300 21,3 25 28
8. Сульфаты мг/дм3 100 109 108 111
9. Фосфат ион мг/дм3 0,2 0,105 0,3 0,25
10. Нефтепродукты мг/дм3 0,05 0,02 0,1 0,08
11. Сероводород мг/дм3 0,005 < 0,002 < 0,002 < 0,002
12. Гидрокарбонаты мг/дм3 - 302 304 297
13. Жёсткость °ж - 17,2 17 17,1
14. Кальций мг/дм3 180 267 268 265
Изучив результаты, указанные в таблицах 1.6 и 1.7, описать по каждому пункту, построить графики изменения концентраций различных веществ и
15
сделать выводы о качестве воды в реке, оценить степень опасности для здоровья населения, по изменению химического состава воды сделать предположение о составе поступающих сточных вод и какому предприятию они могут принадлежать.
Гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ).
ИЗВ установлен Госкомгидрометом и относится к категории показателей, наиболее часто используемых для оценки качества водных объектов. Этот индекс представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго определенному числу показателей:
ИЗВ = 1
𝑛∙ ∑ 𝐶𝑖
ПДК𝑖
𝑛𝑖=1 , (1)
где: Ci – концентрация компонента (в ряде случаев – значение физико- химического показателя);
n – число показателей, используемых для расчета индекса, n = 6;
ПДКi – установленная величина норматива для соответствующего типа водного объекта.
При расчете индекса обязательно используют значения следующих показателей: водородный показатель (рН), биологическое
потребление кислорода (БПК5), содержание растворенного кислорода и еще три показателя, имеющие наибольшие величины Ci / ПДКi.
ИЗВ рассчитывают строго по шести показателям, имеющим наибольшие значения приведенных концентраций, независимо от того, превышают они ПДК или нет.
При расчете ИЗВ для составляющих Ci/ПДКi по неоднозначно нормируемым компонентам применяется ряд следующих условий:
− для биологического потребления кислорода БПК5 (ПДК – 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) устанавливаются специальные значения нормативов, зависящие от самого значения БПК5 (таблица 1.8) ;
- концентрация растворенного кислорода нормируется с точностью до наоборот: его содержание в пробе не должно быть ниже 4 мг/дм3, поэтому для каждого диапазона концентраций компонента устанавливаются специальные значения слагаемых Ci/ПДКi (таблица 1.9);
Таблица 1.8 – Значения ПДК для БПК5
Показатель БПК5 (мгО2/л) Значение норматива (ПДК)
Менее 3 3
От 3 до 15 2
Свыше 15 1
16
Таблица 1.9 – Значения Ci/ПДКi для концентрации О2
Концентрация (мгО2/л) Значение слагаемого Ci / ПДКi
Более или равно 6 6
Менее 6 до 5 12
Менее 5 до 4 20
Менее 4 до 3 30
Менее 3 до 2 40
Менее 2 до 1 50
Менее 1 60
- для водородного показателя pH действующие нормативы для воды водоемов различного назначения регламентируют диапазон допустимых значений в интервале от 6,5 до 8,5, поэтому для каждого сверхнорматив- ного значения pH, выходящего за границы этого диапазона, устанавливаются специальные значения слагаемых Ci / ПДКi (таблица 1.10):
Таблица 1.10 – Значения Ci / ПДКi для рН Значения рН ниже
диапазона нормы (< 6.5)
Значения рН выше диапазона нормы (> 8.5)
Значение слагаемого Ci / ПДКi
Менее 6.5 до 6 Свыше 8.5 до 9 2
Менее 3 до 5 Свыше 9 до 9.5 5
Менее 5 Свыше 9.5 20
В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы (таблица 1.11).
Таблица 1.11 – Классы качества вод в зависимости от значения индекса загрязнения воды
Воды Значения
ИЗВ
Классы качества вод
Очень чистые до 0,2 I
Чистые 0,2–1,0 II
Умеренно загрязненные 1,0–2,0 III
Загрязненные 2,0–4,0 IV
Грязные 4,0–6,0 V
Очень грязные 6,0–10,0 VI
Чрезвычайно грязные >10,0 VII
17
Определение категории загрязнения воды по ГОСТ 17.1.2.04–77. Для того чтобы определить категорию загрязнения воды в реке по физико-химическим показателям воды, можно использовать классификацию ГОСТ 17.1.2.04–77 (таблица 1.12).
Таблица 1.12 – Оценка состояния и правила таксации рыбохозяйственных водных объектов
Наименование показателей
Чистые воды Загрязненные воды Грязные воды Классы сапробности
Ксено- сапробность
(кс)
Олиго- сапробность
(о)
Β-мезо- сапробность
(бм)
Α-мезо- сапробность
(ам)
Поли- сапробность
(п)
Гипер- сапробность
(гп) Трофо-сапробные показатели
Растворенный кислород, %
насыщения 95 - 100 80 - 110 60 - 125 30 - 150 0 - 200 0
Продолжение таблицы 1.12
Прозрачность воды по диску Секки, м, не менее
3.0 2.0 1.0 0.5 0.1 Менее 0.1
БПК5, мгО2/л 0.0 – 0.5 0.6 – 1.0 1.1 – 2.0 2.1 – 3.0 3.1 – 10.0 Более 10 БПК20, мгО2/л 0.0 – 1.0 1.1 – 2.0 2.1 – 3.0 3.1 – 4.0 4.1 – 15.0 Более 15 Перманганатн
ая окисляемость по Кубелю, мгО2/л
0.0 – 7.0 7.1 – 10.0 10.1 – 20.0 20.1 – 40.0 40.1 – 80.0 Более 80 Аммоний
солевой, мг/л
0.0 – 0.05 0.06 – 0.1 0.11 – 0.5 0.51 – 1.0 1.01 – 3.0 Более 3 Нитраты, мг/л 0.05 – 5.0 5.1 – 10.0 10.1 – 40.0 40.1 – 80.0 80.1 – 150.0 Более 150 Нитриты, мг/л 0.0 – 0.001 0.002 – 0.04 0.05 – 0.08 0.09 – 1.5 1.6 – 3.0 Более 3 Фосфаты, мг/л До 0.005 0.006 – 0.03 0.04 – 0.1 0.11 – 0.3 0.31 – 0.6 Более 0.6 Сероводород,
мг/л
0.0 0.0 0.0 0.0 До 0.1 Более 0.1
18
2.Расчетно-графическая работа № 2. Определение уровня загрязнения почвы населенного пункта и оценка степени опасности для здоровья населения
Целью расчетно-графической работы № 2 является развитие самостоятельности в решении задач по определению категории загрязнения почв, по наличию в них повышенных концентраций загрязняющих веществ и, на основе этого, оценки влияния суммарного загрязнения на здоровье населения, а также развитие навыков работы с технической литературой.
Расчетно-графическая работа № 2 представляет собой типовой расчет, основными задачами которого являются определение категории загрязнения почвы населенного пункта и оценка влияния на здоровье населения.
2.2 Объем и содержание расчетно-графической работы 2.2.1 Исходные данные.
Исходные данные для выполнения работы принимаются в соответствии с вариантами, где задаются токсиканты и их концентрации в мг/кг, а также приведены примеры расчета.
Варианты заданий для выполнения расчетно-графической работы № 2 приведены в таблице 2.1 для примера 1 и в таблице 2.2 – для примера 2. Вариант задания выбирается по порядковому номеру в соответствии с порядковым номером студента в списке группы (уточнить варианты с преподавателем, ведущим занятия).
Расчетно-пояснительная записка в объеме 10–15 листов выполняется в ясной и сжатой форме на стандартных листах форматом А4 (210×297) с помощью применения ЭВМ в соответствии с [1]. В записке должны быть приведены все расчеты и кратко изложены основные, принципиальные положения, поясняющие принятые в работе решения.
2.2.2 Содержание расчетно-графической работы.
1. Определить категорию загрязнения почвы населенного пункта.
2. Определить уровень загрязнения почвы населенного пункта и оценить влияние суммарного загрязнения на здоровье населения.
3. Сделать краткие выводы.
19
Таблица 2.1 – Варианты заданий к выполнению РГР Для примера 1
Вариант Токсикант Концентрация, мг/кг
Вариант Токсикант Концентрация, мг/кг 1 Никель 8,0 14 Беиз(а)пирен 0,4 мг
Медь 75,0 Никель 13,0
2 Цинк 20,0 15 Бензол 0,25
Фтор 4,0 Кобальт 1300,0
3 Кобальт 12,0 16 Толуол 0,45
Ванадий 120,0 Марганец 2000,0
4 Фтор 1,5 17 Изопропилбен
зол 2,5
Мышьяк 8,0 Сурьма 55,0
5 Сурьма 46,0 18 Изопропилбен
зол
4,0
Ртуть 2,8 Никель 12,0
б Марганец 3000,0 19 Альфам
етилстирол
0,4
Мышьяк 3,0 Нитраты 400,0
7 Ванадий 115,0 20 Стирол 0,2
Цинк 38,0 КГУ 650,0
8 Свинец 240,0 21 Ксилол 92,0
Никель 3,5 Кобальт 75,0
9 Свинец 42,0 22 Сероводород 150,0
Сурьма 10,0 Фтор 3,0
10 Мышьяк 4,0 23 Элементарная
сера 190,0
Свинец 60,0 Бенз(а)пирен 0,4
11 Ртуть 3,5 24 Серная
кислота
145,0
Цинк 20,0 Сурьма 5,0
12 Нитраты 150,0 25 ОФУ 8000,0
Медь 65,0 Бензол 44,0
13 Бенз(а)пир ен
0,15 26 КГУ 600,0
Свинец 39,0 Толуол 98,0
